聚苯胺的硝化及硝基苯胺聚合物的制备

摘要

手性聚苯胺是一种新型的导电聚合物，它在不对称合成以及手性分离等众多领域具有广泛的应用，但同时也具有诸如溶解性较差等许多不足之处。近年来，手性聚苯胺衍生物因其具有许多独特的物理化学性质、光学和电学性质，引起了科研工作者的极大关注。本文尝试通过聚苯胺硝化和硝基苯胺氧化聚合两种不同途径，合成苯环上具有硝基的聚苯胺衍生物。
　　 采用氧化聚合方法制备了聚苯胺的纳米颗粒，并用扫描电镜观测了其形貌，用红外光谱分析了其官能团。以聚苯胺为原料，在N-甲基吡咯烷酮的溶液中，通过加入对甲基苯磺酰氯的方法得到了氮原子上有取代基的酰化聚苯胺，然后以酰基化的聚苯胺为原料，在N-甲基吡咯烷酮的溶液中，用加入浓硫酸和浓硝酸的方法得到了硝基取代的聚苯胺。实验结果表明：采用先聚合后硝化的方法不仅会改变聚苯胺的形貌，而且能使拓宽样品对可见光的响应范围。
　　 以硝基苯胺为原料，采用氧化聚合方法制备了硝基苯胺的低聚物。分别探索了反应时间、聚合温度、溶液极性、溶液酸度、引发剂的种类、氧化剂的种类和用量以及加入方式等因素对产物形貌和手性的影响。利用X射线粉末衍射测定了其结晶程度，用紫外-可见吸收光谱考察了聚合物在紫外-可见光的响应性，用扫描电镜观测了其形貌，用红外光谱确认了样品的功能基，并用飞行时间质谱确定了聚合物的分子量，最后用圆二色光谱测定了样品的手性。研究结果表明：
　　 （1）溶剂的极性对样品形貌和手性有重要影响。适当增加溶剂极性（乙腈和蒸馏水体积比为1:2）有利于获得一维结构的手性低聚物。
　　 （2）反应温度对样品的形貌和手性有重要影响。随着温度的提高，微米棒的直径逐渐增大，长度也有所增加，螺旋状样品的含量逐渐增加，样品手性明显增强。
　　 （3）聚合时间对产物的形貌、手性和分子量有重要影响。聚合时间越长，产物收率越高，手性越强，分子量越高。
　　 （4）氧化剂用量对产物形貌和分子量影响较大。氧化剂用量少时（1:4，氧化剂与单体的摩尔比），产物的扭曲程度低，氧化剂用量多时（2:1），产物的一维结构就会遭到破坏，氧化剂与单体的适宜摩尔比为1.2:1。分子量随着氧化剂的增加而增大。
　　 （5）氧化剂的种类和加入方式对手性也有影响。实验表明一次性加入过硫酸铵所得样品手性最好。
　　 （6）加入手性酸能提高产物的手性（7×104 degree.cm2.decimole-1），但与没加入手性酸所获得的样品相比，手性（5×104 degree.cm2.decimole-1）变化不大。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

第2章 硝化聚苯胺的合成与表征

第3章 间硝基苯胺和邻硝基苯胺低聚物的合成与表征

第4 章结论与展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间取得的科研成果