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1、瞎壓斜技大學(xué)論文題目：水性聚氨酯／聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料的制備及性能研究學(xué)科門類：理學(xué)一級(jí)學(xué)科：化學(xué)培養(yǎng)單位：化學(xué)與化工學(xué)院碩士生：何鳳導(dǎo)師：王?；ǜ苯淌?014年5月TITLElIlllllllIIIllllllIlllll$IllIIIY2554355PREPARATIoNANDPRoPERTIESoFⅥ給TERBoRNEPoLYURETHANES／PoLYANILINECoNDUCTIVECoMPoSITESAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirement
2、fortheDegreeofMasterofScienceBy．F．．．．e．．．n．．．．e．．．．H．．．．．．e．．Supervisor：Prof．．H．．．．．．．．．．．．．．．．．．a(chǎn)．．．．．．．．．．．i．．．．．．h．．．．．．．．．．．．．u．．．．．．．．．．a(chǎn)Wa——ng—May2014水性聚氨酯／聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料的制備及性能研究摘要水性聚氨酯具有無(wú)毒、不易燃和無(wú)污染等優(yōu)良特性，并具有優(yōu)良的成膜性能和力學(xué)性能，分子結(jié)構(gòu)和性能可通過(guò)調(diào)節(jié)原料的組分及鏈段的長(zhǎng)度來(lái)進(jìn)行控制，己在諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)水性聚氨酯的研究主要聚焦在對(duì)其改性使其功能化。聚苯胺具有較高的電
3、導(dǎo)率、對(duì)環(huán)境友好，以及獨(dú)特的摻雜機(jī)制等優(yōu)點(diǎn)，但可加工性不強(qiáng)，限制了其發(fā)展。本文將水性聚氨酯與聚苯胺的優(yōu)勢(shì)相結(jié)合，成功制得水性聚氨酯／聚苯胺(wPm／PANi)復(fù)合導(dǎo)電材料，是水性聚氨酯在功能性領(lǐng)域發(fā)展的重要探索。本論文通過(guò)在水性聚氨酯分子鏈上接枝共聚聚苯胺(PANI)制備了系列WPU／PANI復(fù)合導(dǎo)電材料。論文共分為三個(gè)部分：第一部分為陽(yáng)離子水性聚氨酯／聚苯胺(CWPUmANI)導(dǎo)電復(fù)合材料的制備及性能研究；第二部分為磺酸基水性聚氨酯／聚苯胺(SWPU／PANI)復(fù)合導(dǎo)電材料的制備及性能研究；第三部分以CWPU作為導(dǎo)電纖維的摻雜劑，通過(guò)原位氧化聚合法在纖維表面進(jìn)行苯胺(aniline)聚合，制
4、備出天然纖維／PANI復(fù)合導(dǎo)電紙。此外將自制醇酸樹脂(AR)與CWPU／PANI、SWPU／PANI復(fù)配，制得紙張涂布用水性導(dǎo)電涂層，將其用于紙張表面涂布，制得系列涂布導(dǎo)電紙。(1)以聚乙二醇(PEG)、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)為原料，以氮甲基二乙醇胺(MDEA)為親水?dāng)U鏈劑，加入苯胺單體反應(yīng)一段時(shí)間，以去離子水分散，加氧化劑氧化苯胺單體聚合，制得系列CWPU／PANI導(dǎo)電復(fù)合材料。研究了PEG分子量、氧化劑種類及用量、pH、苯胺含量、苯胺聚合溫度等因素對(duì)CWPU／PANI復(fù)合膜電阻率的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：在苯胺質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10％、苯胺單體反應(yīng)2h、苯胺聚合溫度為5℃、以過(guò)硫酸銨(APS
5、)為氧化劑且n(APS)／n(aniline)=0．8、pH為1．5～2的最佳條件下，CWPU／PANI導(dǎo)電復(fù)合材料表面電阻率可到達(dá)最低值O．81Q·cm。FTIR圖譜表明CWPU與苯胺反應(yīng)生成脲鍵，當(dāng)PANI含量在一定范圍時(shí)，聚苯胺與CWPU分子間的氫鍵作用隨苯胺含量的增大而增強(qiáng)，復(fù)合導(dǎo)電膜的電阻率下降。熱穩(wěn)定性分析結(jié)果表明PANI的引入提高了復(fù)合膜的熱穩(wěn)定性并且復(fù)合膜的高溫?zé)岱€(wěn)定性隨苯胺含量的增加而增強(qiáng)。透射電子顯微鏡(TEM)結(jié)果表明PANI改性后的CWPU／PANI乳膠粒剛性增強(qiáng)。掃描電子顯微鏡(SEM)和原子力顯微鏡(AFM)顯示，苯胺聚合后的導(dǎo)電復(fù)合膜表面粗糙度下降。紫外．可見(，
6、UV-visible)光譜中雙極化子躍遷峰分別出現(xiàn)在近420nm和近900nm處，說(shuō)明聚苯胺分子內(nèi)醌環(huán)消失，生成完全摻雜的聚苯胺。(2)以2,4一二氨基苯磺酸鈉(DASS)取代CWPU／PANI制備工藝中的親水?dāng)U鏈劑MDEA，采用相同的制備方法合成了系列磺酸基水性聚氨酯／聚苯胺(SWPU／PANI)導(dǎo)電復(fù)合材料。研究了PEG分子量、氧化劑種類及用量、pH、苯胺含量、苯胺聚合溫度等因素對(duì)SWPU／PANI復(fù)合膜電阻率的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：在苯胺質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為20％、苯胺單體反應(yīng)2．5h、苯胺聚合溫度5℃、以過(guò)硫酸銨(APS)為氧化劑且n(APS)In(aniline)--1、pH為1．5-2的最佳
7、條件下，SWPU／PANI導(dǎo)電復(fù)合材料表面電阻率可到達(dá)最低值O．21Q·cm。紅外光譜表明隨著PANI量的增加，SWPU原有的氫鍵結(jié)構(gòu)被破壞，SWPU分子與PANl分子間亦反應(yīng)生成了脲鍵，并且SWPU的特征吸收峰被表面吸附的聚苯胺掩蓋，苯胺環(huán)的特征吸收峰出現(xiàn)，并隨苯胺量的增加而增強(qiáng)。透射電鏡(TEM)表明經(jīng)PANI改性后，SWPU／PANI乳膠粒粒徑變大，且粒子間相互分散。AFM、SEM結(jié)果顯示苯
