原位聚合沉积苯胺/邻苯二胺共聚物薄膜及其电致变色性能

摘要

本课题为国家自然科学基金资助项目(项目号：50390090)之一部分。 作为一种重要的导电高分子，聚苯胺(PANI)具有合成简单，环境稳定性好及电导率高等优点。为提高PANI薄膜电致变色性能，拓宽其应用范围，选用邻苯二胺(oPD)对其修饰改性。在分散聚合体系中，探索采用程序控温的方法控制共聚合过程，在玻璃基体表面原位聚合沉积得到高质量盐酸掺杂Ani/oPD共聚物导电薄膜。 实验探讨了oPD摩尔投料份数，共聚合反应温度程序对聚合沉积过程及共聚物薄膜质量的影响，考察了制备的Ani/oPD共聚物薄膜结构、导电性及电致变色性能。结果表明：与Ani均聚相比，少量oPD的加入大大延长了聚合反应诱导期，原位沉积成膜困难，制备的薄膜厚度减小。增加引发剂APS用量或提高水浴温度有利于Ani/oPD共聚合反应的进行。 水浴温度每升高10℃，反应诱导期约缩短一半。但体系反应速率加剧，易产生暴聚，难以制得高质量共聚物薄膜。而较低的聚合反应温度(0℃)有利于得到高质量共聚物薄膜，但低温下的反应诱导期很长。 为制备表观质量优异、膜厚均匀的共聚物薄膜，同时缩短反应诱导期，探索、优选得到的聚合反应温度控制程序为：高温预聚，低温聚合(0℃)。在程序控温过程中，提高预聚温度，可增加共聚物中oPD含量，但从预聚温度降到聚合温度所需时间延长。实验恰当地优化控温程序，使既提高共聚效率，又减少反应时间。共聚物中oPD含量增大，薄膜的电导率下降。 原位聚合沉积制备的Ani/oPD共聚物薄膜具有良好的电致变色性能。由于Ani和oPD单体之间的共聚作用，薄膜表现出不同于Ani均聚物的电化学特性。均聚PANI薄膜颜色随着电极电位的变化在蓝色—绿色—黄色间可逆地改变：常态下PANI薄膜呈翠绿色，电位增至+0.6V时变为深蓝色，降至-0.2V时变为黄色。Ani/oPD共聚物薄膜表现出与PANI薄膜不同的电致变色特性。随着oPD摩尔投料份数的增加，常态下Ani/oPD共聚物薄膜颜色由翠绿(100/0)渐变成黄色(50/50)。在正电极电位下(+0.6V)共聚物薄膜由黄色渐变成深蓝色；而在-0.2V时黄色渐渐变浅，oPD摩尔投料份数越多，变化越明显，直至变为淡红色(50/50)。

目录

文摘

英文文摘

声明

1.绪论

1.1导电高分子概述

1.2聚苯胺的研究进展

1.2.1聚苯胺的结构

1.2.2聚苯胺的合成

1.2.3聚苯胺的改性

1.3 原位聚合沉积聚苯胺薄膜研究进展

1.3.1 分散聚合

1.3.2原位聚合沉积聚苯胺薄膜

1.4聚苯胺薄膜电致变色性能

1.4.1 电致变色薄膜的制备

1.4.2电致变色研究方法

1.4.3聚苯胺电致变色性能研究

1.5课题的提出

2. 原位聚合沉积制备Ani/oPD共聚物薄膜

2.1 实验部分

2.1.1 实验原料与仪器

2.1.2共聚物薄膜的制备

2.1.3共聚物薄膜性能测试与表征

2.2结果与讨论

2.2.1共聚物薄膜的制备

2.2.2 oPD摩尔投料份数的影响

2.2.3恒温水浴温度的影响

2.2.4其他反应条件对Ani/oPD共聚合反应的影响

2.3本章结论

3.水浴程序控温原位聚合沉积制备共聚物薄膜

3.1 实验部分

3.1.1实验原料与仪器

3.1.2水浴温度控制程序的提出

3.1.3水浴程序控温共聚物薄膜的制备

3.1.4共聚物薄膜结构与性能表征

3.2结果与讨论

3.2.1水浴程序控温原位聚合沉积共聚物薄膜

3.2.2预聚合水浴温度的影响

3.2.3 oPD摩尔投料份数的影响

3.3本章结论

4. Ani/oPD共聚物薄膜电致变色性能

4.1实验部分

4.1.1实验原料与仪器

4.1.2共聚物薄膜的制备

4.1.3 导电玻璃为基体原位聚合沉积Ani/oPD共聚物薄膜

4.1.4共聚物薄膜电致变色性能测试与表征

4.2结果与讨论

4.2.1共聚合反应温度时间曲线

4.2.2共聚物薄膜紫外可见光吸收光谱

4.2.3共聚物薄膜电化学活性

4.2.4共聚物薄膜电致变色性能

4.3本章结论

结 论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文