高电导率聚苯胺膜和可溶性聚苯胺涂料的制备及功能PCB板的探索

摘要

导电高聚物具有金属的导电性和高分子材料的加工性，可输送频率范围(直流到光波频率)很宽的电信号；通过化学或电化学掺杂，它的电导率可以小到绝缘体、大到半导体和导体的水平(10-9105S/cm变化)。目前，导电高聚物的应用主要集中在防静电、屏蔽电磁波、防腐蚀、制作敏感元件、电致变色材料和分子级电路。 但是处于导电态的掺杂聚苯胺，由于强烈的分子间作用力和分子链高刚性，其溶解性差，几乎不溶于任何溶剂中，故不能被广泛应用。国内外科技工作者采用取代苯胺聚合、有机酸和大分子掺杂聚苯胺、苯胺的现场聚合、水乳液聚合、聚苯胺复合物的现场乳液聚合等多种方法，以改进聚苯胺的溶解性，并取得了进展。可溶性聚苯胺和自支撑膜的研制成功已为该材料在技术上的应用开辟了道路。 本文以聚苯胺为研究对象，通过化学、电化学手段制作聚苯胺薄膜或涂层，期望能得到具有良好加工性能和稳定性的聚苯胺薄膜材料。 将高氯酸(sulfosalicylicacid，SSA)作为掺杂剂，应用电化学聚合方法，在恒电流模式下，制备出具有较好环境稳定性和可溶性的导电聚苯胺。电化学反应条件为：苯胺浓度：0.7～0.9mol/L；HClO4浓度：2.0～3.0mol/L；电流密度：3～4mA/cm2；反应时间：2～3h；温度：室温。本文还研究了掺杂剂结构、浓度、掺杂时间、温度等因素对聚苯胺环境稳定性的影响。 采用乳液聚合方法制备聚苯胺薄膜材料，对其进行性能表征，提出工艺改进措施。研究不同成膜方法和成膜条件对导电聚苯胺薄膜材料性能的影响，研究其稳定性和其结构及形态之间的关系。研究掺杂剂对提高聚苯胺的溶解性、电导性及其与普通聚合物相容性等方面的促进作用。 根据电镀的原理，尝试在PCB基板上沉积聚苯胺。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及学位论文版权使用授权书

第一章绪论

1.1导电高聚物的掺杂与导电

1.1.1导电高聚物的掺杂

1.1.2导电的涵义：

1.2苯胺的聚合机理

1.2.1二聚物的形成

1.2.2三聚物的形成

1.2.3.苯胺单体可能的聚合方式

1.3.π电子与能带理论

1.4聚苯胺(PAn)的导电机理

1.4.1聚苯胺(PAn)的结构特征

1.4.2聚苯胺导电机理及影响因素

1.5聚苯胺合成的一般方法：

1.5.1化学氧化合成法

1.5.2缩合聚合-Schiff碱路线

1.5.3“原位”吸附聚合

1.5.4.电化学聚合

1.6聚苯胺膜材料研究的意义

1.7聚苯胺膜材料的研究现状

1.7.1聚苯胺的研究发展

1.7.2聚苯胺研究中存在的问题

1.8本论文的主要研究内容

第二章高电导率聚苯胺膜的电化学合成及性能

2.1引言

2.2实验部分

2.2.1实验试剂及仪器

2.2.2苯胺酸溶液的制备

2.2.3工作电极的制备

2.2.4高电导率聚苯胺的合成

2.3聚苯胺膜的表征与测试

2.3.1电导率的测试

2.3.2扫描电镜的测试

2.3.3红外光谱测试

2.4结果与讨论

2.4.1合成条件对电导率的影响

2.4.2合成条件对成膜性能的影响

2.4.3合成高导电率聚苯胺膜的结构与性能

2.5本章小结：

第三章乳液聚合合成导电聚苯胺

3.1引言

3.1.1后续掺杂法

3.1.2聚合原位掺杂法

3.1.3功能质子磺酸的作用

3.2实验部分

3.2.1原料

3.2.2 DBSA掺杂聚苯胺的制备

3.2.3测试与表征

3.3结果与讨论

3.3.1 DBSA用量对聚苯胺电导率影响

3.3.2引发剂浓度对聚苯胺电导率的影响

3.3.3 FI R分析

3.3.4 TEM表征

3.4本章小结

第四章聚苯胺在制作功能PCB板中的实验与探讨

4.1聚苯胺在电子、微电子工业领域的应用

4.1.1防静电和电磁波屏蔽

4.1.2 防蚀

4.1.3敏感元件及发光二极管

4.1.4分子级电路

4.1.5在智能材料装置方面的应用

4.2导电高聚物微小图形加工技术

4.2.1导电高聚物的线性图形加工

4.2.2导电聚合物在丝网印刷阵列上的直接电化学沉积

4.2.3利用PAN技术加工功能PCB板的研究

4.3实验部分

4.3.1试剂与仪器

4.3.2聚苯胺在PCB板表面的形成

4.4结果与讨论

4.4.1影响导电聚合膜形成的因素

4.4.2膜的性质

4.4.3导电聚合膜的微观形貌

4.4.4红外光谱分析

4.5本章小结

第五章全文结论

参考文献：

攻读硕士期间发表的论文

致谢