朱冰洁[1]2010年在《ATO纳米粉体及其有机复合材料的合成与性能研究》文中提出无机／有机纳米复合材料综合了无机、有机和纳米材料的优良特性,形成重要的多功能新材料,在许多领域具有广阔应用前景。无机纳米材料以及与之相关的无机／有机纳米复合材料的研究开发与应用正吸引众多科学家的浓厚兴趣,成为材料科学领域研究的热点。其中纳米锑掺杂氧化锡(ATO)是一种纳米金属氧化物,它不但具有一些类似金属的性质,还具有特定的光学和电学特性,因而主要用作气敏陶瓷材料、红外吸收材料、抗静电材料以及导电材料。首次采用溶剂热法以四氯化锡和三氯化锑为主要原料,乙二醇为溶剂,制备了ATO纳米球。对ATO纳米球用X射线衍射(X-ray diffraction analysis, XRD),透射电子显微镜(trasmission electron microscopy, TEM),傅里叶变换红外光谱(Fourier transform spectroscopy, FTIR),紫外-可见光谱(UV-Vis spectroscopy),低阻抗表面阻抗仪等方法进行表征,结果表明：ATO纳米球由粒径为5～10 nm的ATO纳米晶聚集而成,直径为80～120 nm,所制备ATO纳米球具有良好的隔紫外性,Sb3+掺杂量对ATO纳米球的可见光透过率和电导率有较大影响,当Sb/Sn摩尔比为9%在可见光区透过率和电导率最佳。采用原位聚合法制备了聚苯胺(PANI)包覆ATO纳米球导电复合材料。对复合材料进行XRD, TEM,场发射扫描电子显微镜(field emission scanning electron microscopy, FE-SEM), FTIR,热重分析仪(thermogravimetric analysis, TGA),低阻抗表面阻抗仪等方法进行表征,结果表明：PANI均匀包覆在ATO纳米球表面,ATO与PANI不是简单的物理复合,而是通过ATO表面和PANI的NH之间形成的氢键作用。ⅠPANI/ATO纳米复合材料的热稳定性随着ATO含量的增加而提高。当ATO含量达到18 wt%时复合材料的电导率达到最大,其电导率为0.35±0.006 S/cm,比单纯PANI电导率的高了一个数量级,且比单纯ATO高了两个数量级。首次采用溶剂热法在模板表面包覆一层ATO导电层,得到柔性的ATO改性导电纸／布。对复合材料进行XRD, FE-SEM, FTIR,低阻抗表面阻抗仪等方法进行表征,结果表明：纳米ATO均匀包覆在纸／布纤维表面。反应时间应为10 h时,ATO导电纸复合材料电导率最佳。当反应温度为140℃、时间为20 h时ATO导电布的导电性和机械性能的综合效果最好。这样的一种新型的、可卷曲的、经济的ATO导电纸／布有很多潜在的应用,如在传感器、电子器件和燃料-感光太阳能中都有很好的应用前景。
陆元元[2]2007年在《导电聚合物/无机纳米复合材料的合成与性能研究》文中认为众多共轭高分子材料中,聚苯胺、聚吡咯以其价格低廉、合成工艺简单、环境稳定性好、导电性能优良而被受关注,是最具开发应用前景的导电聚合物。本研究重点着眼于寻求一种简便可行的合成途径,将具有优良的导电性能、耐腐蚀耐磨性能好的氮化钛、氮化铬和具有优良的光、电特性的:ITO嵌入到导电聚吡咯、聚苯胺中,以期通过有机相和无机相的协同效应获得新型的聚吡咯(PPy)/氮化钛(TiN)、聚吡咯(PPy)/氮化铬(CrN)、聚苯胺(PANI)/氮化铬(CrN)、聚吡咯(PPy)/氧化铟锡(ITO)和聚苯胺聚苯胺(PANI)/氧化铟锡(ITO)纳米复合材料。采用氨解法制备了TiN、CrN纳米粉体,对TiN、CrN纳米粉体进行表面改性,使其均匀分散到吡咯单体中。采用原位聚合法制备了TiN/PPy、CrN/PPy纳米复合材料。对合成的复合材料用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、四探针测试仪等方法进行了表征与检测。结果表明:PPy成功地包覆在TiN、CrN纳米颗粒表面,形成了纳米TiN/PPy、CrN/PPy复合材料;复合材料具有优良的电性能。通过原位聚合的方法,在冰水浴中制得CrN/PANI、CrN/PPy纳米复合材料。采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)对样品进行了表征,采用四探针测试仪测定了材料的电导率。结果表明:纳米CrN掺杂的聚苯胺电导率较聚苯胺提高了一个数量级,较文献报道TiN/PANI高一个数量级,复合材料具有良好的导电性。以InCl_3、SnCl_3等为原料,采用水热法制备了ITO纳米棒;采用化学沉淀法制备了ITO纳米颗粒。通过原位聚合法制得PPy/ITO、PANI/ITO纳米复合材料的。采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)对样品进行了表征,采用四探针测试仪测定了材料的电导率。结果表明:制得的PPy/ITO、PANI/ITO纳米复合材料具有优良的导电性能。PPy/ITO纳米复合材料的电导率受ITO粒子的微观结构的影响。
钮振强[3]2007年在《有机/无机质子交换复合膜的制备和性能研究》文中指出质子交换膜燃料电池(PEMFC)，以其高效、污染小、可靠性及维护性好等诸多优点，成为最有前途的燃料电池。因此研发高效、低成本的核心部件质子交换膜(PEM)成为热点。以Nafion膜为代表的商品化全氟磺酸型PEM，具有较高的质子传导率，化学稳定性高，使用寿命长的优点。但其价格昂贵，且在高于100℃工作时，由于膜失水质子传导率显著降低。因此，各种热稳定性好、机械强度高的非氟化聚合物，成为PEM的候选材料。为研发出具有较高质子导电率且可在100℃以上工作的PEM，本文由不同比例的4，4-二氟二苯酮(DFB)和磺化二氟二苯酮(SDFB)与含二氮杂萘酮结构的类双酚单体(DHPZ)共聚合制得不同磺化度的磺化聚芳醚酮(SPPEK)。以N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)为溶剂制膜，酸化。以SPPEK为基体，由共混法制备了磺化聚芳醚酮／磷钨酸复合膜，通过FT-IR，SEM对其结构和形貌特征进行了表征，以SPPEK100为基体的复合膜浸泡一周，PWA的溶出均小于1.5％。通过热失重分析测定了复合膜的热稳定性，复合膜在250℃以下稳定。PWA含量为10％时，膜的含水率最高，其质子导电率也最高(0.0993S／cm，94℃)。以SPPEK为基体，由溶胶-凝胶制备了磺化聚芳醚酮／二氧化硅复合膜。通过FT-IR，SEM对其结构和形貌特征进行了表征，热失重分析表明与SiO_2的复合会提高聚合物的热稳定性。复合膜含水率随二氧化硅含量提高而增大，二氧化硅含量为15％的SPPEK100复合膜的含水率最高，其质子导电率也最高(0.0751S／cm，94℃)。以SPPEK为基体，制备了磺化聚芳醚酮／二氧化硅／磷钨酸复合膜。通过FT-IR，SEM对其结构和形貌特征进行了表征，热失重分析表明复合膜热稳定性较纯聚合物膜无明显变化。SiO_2含量相同时，PWA含量越高，复合膜的含水量越低；PWA含量相同时，SiO_2含量越高，膜的含水率越高。二氧化硅和磷钨酸含量都为10％的SPPEK100复合膜的质子导电率最高(0.0825S／cm，94℃)。以SPPEK为基体，由原位生成法制得磺化聚芳醚酮／磷酸氢锆复合质子交换膜。采用FT-IR，SEM，XRD对复合膜结构和形貌进行了表征。由TGA研究证明Zr(HPO_4)_2的引入提高了膜的热稳定性能。测定了复合膜的含水率和质子导电率，结果表明，高温下复合膜的质子导电率高于纯SPPEK膜，94℃下SPPEK-60／Zr(HPO_4)_2膜可达0.014S／cm。
李伟[4]2008年在《微/纳米结构聚苯胺及复合体系的制备与性质研究》文中进行了进一步梳理聚苯胺是一种典型的导电聚合物,具有高电导率、可逆的掺杂/反掺杂过程、较好的环境稳定性、易于合成等优点。微/纳米结构聚苯胺及复合材料在光、电、磁等方面显示出了优异的性能,可望在高灵敏度传感器、吸波材料、电流体和高密度信息存储材料等方面具有良好的应用前景,已成为当今材料科学的研究热点之一。从目前的研究现状来看,尽管科研工作者开发了许多制备微/纳米结构聚苯胺的方法,但是它们或需要结构复杂的形貌诱导分子,或需要特定的仪器、苛刻的实验步骤,或需要繁琐的后处理步骤去除模板,致使其应用受到了限制;而对于聚苯胺纳米复合材料而言,理论研究也还未完全成熟,合成方法及合成条件仍是决定产物形貌、性能的关键因素。因此迫切需要不依赖模板、结构定向分子和功能性掺杂酸的无模板法,来制备尺寸均匀,品质纯净的微/纳米结构聚苯胺,同时有必要研究复合材料的制备方法,探索合成条件对形貌、性能的影响,揭示微/纳米结构聚苯胺及复合材料的形成机理。本论文首先通过研究界面聚合体系,合成具有不同形貌的纳米结构导电聚苯胺,如纳米纤维和纳米短棒等,探讨不同的掺杂酸对聚苯胺的形貌和结构的影响。在此基础之上,考察了界面聚合得到的聚苯胺纳米纤维的低温和高温老化电学行为,由此来获得产物的电荷输运机制以及热老化条件下结构和结晶行为的信息;同时创造性地采用在线紫外-可见光谱对典型的界面聚合过程进行了监测,探讨了聚合过程的机理,提出了界面聚合中存在着“伸展-部分掺杂”阶段;与此同时,对聚苯胺稳定胶体以及低渗透阈值的聚苯胺/聚乙烯醇复合材料的制备和机理方面进行了探讨。此外,通过改进的“硬模板法”来制备聚苯胺,将天然粘土凹凸棒土引入苯胺的聚合体系,获得具有一维纳米结构的导电复合材料,这种方法不需要去除模板,可望兼顾一维结构和较好的力学性能等优点;利用天然高分子高直链淀粉的溶解性特点,制备出淀粉的乳胶微球,并以此为聚合模板,制备了“核/壳”结构的复合微球,这两个方面的研究还未见报道,本文为这类新材料的研究也开辟了一条新思路。取得了以下主要成果:1)采用了界面聚合的方法,将聚合反应控制在水相一油相两相界面处,制备了一系列的一维纳米结构的聚苯胺,并重点研究了反应温度、单体浓度和掺杂酸种类等反应条件对聚合产物形貌和性质的影响。结果表明:随着掺杂酸尺寸的增大,产物的微观形貌从网络状的纳米纤维,逐渐变化到较短的纳米短棒,说明了掺杂酸对产物形貌有一定的指导作用。与传统方法合成的聚苯胺相比,产物的紫外-可见光谱在高波长处出现了“拖尾”现象,表明了界面聚合的聚苯胺具有比较伸展的分子链构象。2)考察了120～300K温度区间内,聚苯胺纳米纤维的低温电学行为,对其电荷传输机制进行了讨论,运用变程跳跃-隧道穿透混合模型进行了解释:载流子在纳米纤维内传导是变程跳跃过程起主要作用,载流子在纳米纤维之间的传导是隧道穿透过程起主要作用。然后,对聚苯胺纳米纤维进行了热老化处理,主要考察了形貌以及老化条件对老化过程中导电性的影响。相比传统聚合产物,纳米纤维的低维度及高比表面积等特点,保证了老化过程中扩散行为的高效发生,导致了电导率迅速下降。通过对热老化过程中的X射线衍射和红外光谱发现:随老化时间延长,样品中外围的绝缘区开始老化,并逐渐向结晶核扩散,导电的结晶核逐步转化为无定形结构,整个聚苯胺样品的结晶性逐渐减小,并带来了电导率的下降。3)创造性地采用原位在线紫外-可见光谱,对典型的界面聚合过程进行监控,观测到了在近红外区的拖尾现象,归因为聚苯胺以伸展的链构象存在时,自由电子离域性提高,电子能级劈裂增多,最终发生弥散,在宏观上表现为特定的吸收峰消失,而在长波区出现宽的吸收带。在此基础上,提出了界面聚合的聚合机理:在聚合过程中的“伸展-部分掺杂”阶段,聚苯胺的分子链体现了较为伸展的构象,也正是由于聚苯胺本身的刚性分子特性以及较为伸展的分子链构象,可以作为分子模板“诱导”了一维纳米结构聚苯胺的大量产生。4)通过控制体系的pH值,利用静电排斥作用,获得了稳定的聚苯胺胶体,发现利于稳定的pn值在3.5左右。分散液中聚苯胺的Zeta电位在pH值为2～6的范围内是带正电的,这表明聚苯胺随着掺杂过程在分子链上产生了正电荷,并随着pH值的降低,即体系的H~+离子浓度增大,Zeta电位呈现增加趋势,并采用了胶体的Zeta电位理论,解释了pH值与体系稳定性之间的关系。利用具有一定长径比的纳米纤维,以及胶体的稳定性的特性,更有利于聚苯胺在基体中形成“搭桥”的网络结构,形成了导电通路,降低导电复合材料的渗滤阈值。将聚苯胺的胶体同聚乙烯醇共混,获得了渗滤阈值为7.1%的导电复合材料,有望拓宽导电聚合物在传统领域的应用。5)采用反相微乳液法,制备了具有同轴“核/壳”结构的凹凸棒土/聚苯胺纳米复合物,其化学结构和分子吸收由红外和紫外-可见光谱验证。结果表明,作为乳化剂的十二烷基磺酸钠在聚合过程中,同时充当了二次掺杂的对离子掺杂酸的作用。受这种大尺寸有机掺杂酸的掺杂作用,制备出的聚苯胺具有部分伸展的分子链构象。X射线衍射显示复合物中的聚苯胺组分是沉积在凹凸棒土表面的,并未破坏凹土的结晶结构。随着在聚合体系中引入了凹凸棒土这种天然粘土,复合材料的热稳定性能获得了提升。通过控制凹凸棒土的添加量,可以得到导电性能较好的凹凸棒土/聚苯胺纳米复合材料。6)以淀粉纳米粒子为聚合模板,根据静电吸引机理,纳米粒子表面吸附苯胺单体聚合,获得了聚苯胺/淀粉的复合物。紫外-可见光谱的研究表明,实验中采用的乳化剂十二烷基苯磺酸,同时也作为聚苯胺的掺杂酸,形成了十二烷基苯磺酸和盐酸的竞争掺杂(协同掺杂)体系。微观形貌的照片显示出形貌完整的复合粒子,具有明显的核/壳结构。同时注意到部分复合粒子,聚苯胺的外壳并不是很致密的,形成了类似于“互穿”结构的聚苯胺/淀粉复合外壳。复合物的热失重曲线在150℃之前的热稳定性要优于纯聚苯胺,同时观测到复合物电导率随温度升高而增加的现象,受到了部分类似于半互穿网络结构的限制,聚苯胺被“捕获”在淀粉分子的网络中,贯穿复合物的导电通道在一定程度上受到“牵制”,样品中湿气以及掺杂酸的脱除同样受到了这种部分半互穿网络结构的束缚,从而在热失重和老化电学行为中得到了反映。
陈剑松[5]2008年在《多巴胺修饰的二氧化钛纳米粒子—导电聚合物纳米复合膜的制备、表征及其光电转换性质》文中研究说明近年来,随着对纳米复合材料的深入研究,无机-有机纳米复合材料由于在化学、电子、光学、热学、电磁学和生物材料等方面具有许多优异的性能和潜在的应用,已经成为材料科学研究的一个新的热点,而日益受到人们的关注。其中,无机纳米粒子由于一系列效应而表现出与常规材料所不同的诸多优异性能,经过表面修饰的无机纳米粒子在合成无机-有机纳米复合材料、有机污染物的光降解和制备无机-有机复合催化剂等方面都发挥着重要的作用。导电高分子由于其特殊的共轭结构,不仅具有无机半导体的光、电特性,而且具有有机物良好的机械加工性,甚至具有电化学氧化还原活性,与无机纳米粒子复合后会产生与各自单一材料不同的新的优异性质。因此,制备经表面修饰的无机纳米粒子-导电高分子聚合物复合膜材料已经成为研究新型光催化、发光器件、金属防腐等材料的一种方向。在本论文中,我们以两种经多巴胺(DA)修饰后的纳米二氧化钛-导电高分子聚合物复合膜材料作为主要研究对象。第一部分工作是在成功合成单体a,a,a',a'-四溴-2,5-二氰基-对-二甲苯(DCN-PX)的基础上,利用一步电化学还原合成技术制备出一种新型DA/TiO_2-DCN-PPV纳米复合膜。首先通过多巴胺上的羟基键接纳米TiO_2溶胶表面而成功地制备出多巴胺修饰的TiO_2溶胶(DA/TiO_2);同时通过三步有机合成路线合成制备单体DCN-PX(DCN-PPV前驱体);然后将DA/TiO_2溶胶与单体DCN-PX共溶于DMF溶剂中,利用DCN-PX的二次被还原机理,在溶剂DMF-电解质四乙基溴化铵(TEAB)环境下,通过电化学还原合成DA/TiO_2-DCN-PPV纳米复合膜。第二部分工作是分别通过电化学聚合和原位化学聚合制备了两种新型的DA/TiO_2-PPy纳米复合膜。一种是通过电化学工作站将吡咯单体和DA/TiO_2溶胶在溶剂H_2O-支持电解质KCl环境下一步电聚合制得;另一种是将经过表面处理过的各种基片浸入含吡咯和DA/TiO_2溶胶的混合溶液中,在氧化剂的引发下原位聚合吡咯单体,使得DA/TiO_2掺杂在聚吡咯膜中,从而制得DA/TiO_2-PPy纳米复合膜。采用IR光谱、UV-Vis光谱、AFM、循环伏安法等表征手段对以上所制备的三种多巴胺修饰的纳米二氧化钛-导电高分子聚合物复合膜进行组成、结构和光电转换性能的研究,预期将为无机纳米晶-导电聚合物太阳能电池的设计与制造提供进一步的实验基础。
席君兰[6]2010年在《有机/无机纳米导电复合材料的制备、表征和应用》文中研究指明有机/无机纳米复合材料已经引起了学术和技术方面的广泛关注和研究,其中聚合物和无机纳米粒子复合材料是当前十分活跃的研究领域,已经涉及到化学、物理学、生物学及材料学等领域。聚合物和无机纳米粒子复合材料因具有良好的光化学性质、导电性、电催化性和生物相容性等优点而得到广泛的应用。化学修饰电极是当前电化学和电分析化学十分活跃的研究领域,聚合物和无机纳米粒子复合材料作为电极材料已经广泛地用于制作生物传感器、电致变色器件等,它在生物电分析、生物传感器研制等方面有重要的理论研究意义和广阔的应用前景。本文围绕聚合物和无机纳米粒子复合材料的制备、表征、性质、及其在光催化、电催化和传感器领域的应用进行了一些研究工作。一、核壳结构聚多巴胺/银纳米导电复合材料的制备、性质和应用以多巴胺为还原剂,硝酸银为氧化剂,利用氧化还原反应,生成银纳米粒子,同时多巴胺发生聚合反应,在银纳米粒子上原位形成一层聚多巴胺膜,最终形成了核壳结构的聚多巴胺/银纳米复合材料。该材料具有好的生物相容性,分散性,导电性和催化性,对中性红氧化有很好的光催化和电催化能力。利用扫描电子显微镜,透射电子显微镜考察了纳米复合材料的形貌,从电镜图上可以观察到纳米复合物粒子的粒径大小以及材料的核壳结构,聚多巴胺膜包裹在银纳米粒子的表面,形成聚多巴胺/银纳米复合材料。此外,利用紫外可见光谱考察该材料,在425 nm处出现了银的特征吸收峰,表明了银纳米粒子的产生。形成的聚多巴胺膜对银纳米粒子有保护作用,可以防止银纳米粒子氧化失去活性。另外,研究了该材料对中性红的光催化氧化及其修饰电极对中性红的电催化氧化。结果表明复合材料显著地加大和加快了中性红的降解,同时,该材料修饰电极对中性红有较灵敏的电化学响应,在优化的实验条件下,用差分脉冲伏安法测定其还原峰电流与中性红的浓度在1.0×10~(-6)～1.1×10~(-5) mol/L的范围内呈良好的线性关系,检测限为2.1×10~(-7) mol/L。二、核壳结构聚苯胺纳米导电复合材料的制备、表征、应用以碳酸钙为核,利用静电相互作用,采用层层组装的方法将壳聚糖,聚苯乙烯磺酸钠依次包裹在碳酸钙核上。包裹的聚电解质对碳酸钙核具有保护作用,它防止了核的形貌发生变化而失去作用。苯胺单体以碳酸钙/聚电解质微球为核,在K2S2O8的氧化作用下发生聚合,形成具有核壳结构的碳酸钙/聚电解质/聚苯胺微球。1.利用扫描电子显微镜考察了材料的形貌,可以看到聚电解质对碳酸钙核具有保护作用,并且可以观察到聚苯胺在核上发生了聚合。从该材料的紫外可见光谱、红外光谱和循环伏安图上也可以观察到聚苯胺的峰,表明了聚苯胺层的形成。2.将该材料滴涂在玻碳电极上制备出的修饰电极,对多巴胺有较好的电化学响应。测定同浓度的多巴胺,复合材料修饰电极的峰电流约是单纯碳酸钙修饰电极的2倍,表明了该电极材料有较好的电催化能力。三、聚苯胺膜/金纳米导电复合材料制备及其对多巴胺的电催化先通过原位电聚合苯胺单体在玻碳电极上修饰一层聚苯胺膜,再直接电还原吸附在聚苯胺膜上的氯金酸根离子(AuCl4-),制备了聚苯胺/金纳米粒子复合物。利用聚苯胺/金纳米粒子复合物制备的传感器对多巴胺的氧化显示出了很好的催化能力,催化电流和多巴胺溶液在3.0×10~(-6) mol/L～1.15×10~(-4) mol/L浓度范围内呈线性关系,检测限是8.0×10~(-7) mol/L (S/N = 3)
范端[7]2008年在《高压下聚合物—无机纳米复合体系的研究》文中提出聚合物基有机-无机复合材料能通过无机材料的填充,有针对性的改善聚合物的性能,开拓聚合物的应用领域。在无机组分以纳米尺度与聚合物复合的情形下,只需要很小的比例(＜10%,大部分情况是＜5%)就能极大的改善聚合物的性能,诸如机械强度、热稳定性、气体阻隔性,以及电学、磁学方面的特性。聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料是通过进入层状硅酸盐层间的聚合物将其剥离成纳米片层并分散在聚合物基体中制备的新型的有机-无机纳米复合材料。同样具有天然的纳米片状结构的石墨也成为了聚合物基功能性纳米复合材料的填充剂的选择之一。化学“插层法”是目前制备聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料最主要的方法,与此不同,本文使用国产六面顶压机,在高达数GPa的压力下,无需累托石的表面改性,使用纯物理高压的方法制备了累托石(非改性)/酚醛树脂复合材料,同时还探讨了高压方法在石墨/酚醛树脂复合材料制备上的应用。采用物理方法,在2GPa～4GPa高压制备了酚醛树脂(PF)/累托石(REC)纳米复合材料(REC含量9wt%),以X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)及热分析(DSC/TGA)研究了复合材料的物相、显微结构以及热学性能。XRD测试表明,高压处理后(001)和(002)晶面对应的衍射峰强度都有明显的衰减,TEM清晰地观察到剥离的累托石纳米片层,TGA显示高压下制备的复合材料的热分解集中在497.8℃到510.9℃这个温度区间。结果表明,不通过层间高分子聚合反应,在高压下,由聚合物分子插入粘土层间,可以形成剥离型树脂/粘土纳米复合材料。用2GPa～4GPa高压处理了膨胀石墨/酚醛树脂复合材料(含膨胀石墨20wt%),与F-2石墨对比,以X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)研究了复合材料的物相、显微结构。并用二探针法测量了高压处理前后的膨胀石墨/酚醛树脂复合片的电阻值的变化,研究了高压对该复合体系电导性能的影响。采用三点弯曲测量高压处理前后膨胀石墨/酚醛树脂复合片的弯曲强度。结果表明,石墨经氧化膨胀后(002)晶面对应的衍射峰强度减弱,TEM能观察到纳米级的石墨片层,从常压到4GPa高压,复合材料样片测得电阻率分别为0.4MΩ·cm和33MΩ·cm,弯曲强度分别为24.9MPa到51.4MPa,而同样含F-2石墨20wt%的F-2/PF复合材料的弯曲强度为15.4MPa(常压)到20.2MPa(4GPa)。
闫俊涛[8]2012年在《功能性聚苯乙烯复合粒子的合成与性能研究》文中研究指明随着国内外聚苯乙烯材料市场竞争日益激烈，建筑和日常生活等领域对聚苯乙烯和可发性聚苯乙烯材料提出了新的要求。各种新型的聚苯乙烯和可发性聚苯乙烯产品正朝着多功能，环境友好型，高性能方向发展。因此，无论从理论研究还是实际应用的角度出发，对功能性聚苯乙烯新产品的研究和开发都具有十分重大的意义。本论文主要研究内容是在工业大生产合成可发性聚苯乙烯粒子的工艺基础上，利用不同的无机粉体改性工艺和原位聚合工艺合成功能性聚苯乙烯复合粒子(如聚苯乙烯/炭黑、彩色聚苯乙烯、磁性聚苯乙烯、抗静电可发性聚苯乙烯等)，并对功能性聚苯乙烯粒子的性能进行系统表征。从而为工业大生产合成功能可发性聚苯乙烯粒子提供实验基础和理论依据。第二章主要利用表面活性剂十二烷基苯磺酸钠对两种炭黑进行了表面改性，然后首次利用原位悬浮聚合一步法工艺合成了粒径均一、黑色光泽度和形貌良好的聚苯乙烯/炭黑(PS/CB)复合粒子，详细考察了改性炭黑添加量和引发剂用量对聚合时间的影响。讨论了补加的分散剂和表面活性剂在聚合体系中的作用,并对改性炭黑存在下，苯乙烯原位悬浮聚合的机理进行了阐释。该工艺不但避免了炭黑与聚苯乙烯基体相容性不好这一弊端，而且简化了PS/CB复合粒子合成的工艺。基于第二章中的实验现象炭黑对苯乙烯的悬浮聚合有明显的阻聚效应。第三章主要研究了如何消除或者减弱炭黑在PS/CB复合粒子合成中的阻聚效应。通过大量实验发现聚乙烯醇(PVA)的存在能够明显地缩短合成PS/CB黑色复合粒子的所用聚合时间。在PVA存在下，成功地合成了一系列不同表面形貌和黑色光泽度的PS/CB复合粒子，此外，通过大量实验系统地研究了PVA用量对PS/CB复合粒子的聚合时间、黑色光泽度和宏观表面形貌的影响,并详细讨论了PVA用量、聚合时间和CB用量三者之间的关系。根据聚合时间、黑色光泽和宏观表面形貌三个因素最终确定了不同改性CB含量所对应的最佳PVA用量。并对PVA在减弱炭黑阻聚效应中的作用机理进行了初步阐释。第四章主要是利用有机改性剂对亲水性四氧化三铁进行表面疏水改性，通过了原位悬浮聚合一步法工艺首次成功合成了彩色磁性聚苯乙烯/四氧化三铁(PS/Fe3O4)复合粒子，通过调节Fe3O4的加入量可以得到一系列不同颜色和不同磁性的彩色聚苯乙烯粒子。考察了改性Fe3O4的加入量、搅拌速度和表面活性剂用量对彩色PS/Fe3O4粒径大小及粒径分布的影响，证明彩色聚苯乙烯粒子可以实现可控合成。PS/Fe3O4粒子截面的扫描电镜和铁、氧元素mapping图分析表明改性四氧化三铁在聚苯乙烯基体中分布均匀。对其他三种亲水性无机颜料（氧化铁红、幻彩深绿、华蓝）改性并成功合成了不同彩色聚苯乙烯复合粒子，证明了改性工艺和合成工艺具有很好的通用性和适用性。从而为工业大生产开发了一种简单的、具有通用性的合成各种彩色聚苯乙烯复合粒子以及可发性聚苯乙烯粒子的方法。这项自主研发技术填补了国内一步法合成彩色聚苯乙烯粒子技术的空白。第五章首次提出了一种基于溶胀和原位苯胺聚合的方法，并利用该方法第一次成功地合成一系列核/壳结构、抗静电可发性聚苯乙烯/聚苯胺(EPS/PANI)复合粒子，从而，可以有效消除EPS在工业预发泡加工过程和运输中由于静电现象引起的火灾。该方法的创新性是在苯胺的原位聚合过程中把纳米结构的导电聚苯胺均匀的镶嵌在经溶胀剂溶胀的可发性聚苯乙烯粒子表面。得到的EPS/PANI复合粒子不仅具有较低的表面电阻，可以有效地避免产生静电现象，而且在不破坏可发性聚苯乙烯发泡体系的前提下保持好可发性聚苯乙烯粒子原有的球型外观。导电EPS/PANI复合粒子具有独特的核/壳结构和低的聚苯胺含量，不仅大大降低了生产成本，而且也改善了热稳定性能。利用SEM、TGA、IR、XRD和光学照片对EPS/PANI复合粒子进行了系统表征。系统地研究了溶胀过程；溶胀剂的配比和溶胀时间对导电复合粒子的影响，此外，详细讨论了溶胀时间，表面电阻和复合粒子中聚苯胺的含量三者之间的关系。结合抗静电EPS/PANI复合粒子的表面SEM形貌分析和光学照片形貌对其合成机理进行了阐释。
赵玮婷[9]2005年在《导电高分子聚苯胺的合成与掺杂及其对导电性能的研究》文中提出相对于其他共轭高分子体系,聚苯胺原料价廉易得,合成简单,具有较高的电导率,是最具有应用前景的导电高分子之一。本论文以聚苯胺为研究主体,通过不同的掺杂方式对聚苯胺的结构和性能进行了研究,并通过恒电位聚合法和化学氧化聚合法制备了导电性能良好的PAN和PAN/TiO_2膜。本论文主体共分为三个部分: (1) 掺杂作用对聚苯胺导电性能的研究。通过盐酸、不同无机纳米氧化物、碳纤维的掺杂实验,以及间甲酚的二次掺杂,探讨了掺杂作用对本征态和导电态聚苯胺的导电性能的影响,并揭示了不同物质掺杂对聚合物链结构的导电机理,最终得到了具有良好导电性能的聚苯胺材料。实验研究表明,只有在适当的酸度下(2<pH<4),苯胺的聚合才按1,4-偶联方式发生。纳米TiO_2的掺杂极为有效的提高了聚苯胺的导电性能,在PAN和纳米TiO_2的重量比为5/1时达到极大值,此时电导率为0.9S/cm。碳纤维作为一种很好的增强增韧的有机掺杂物改善了体系的机械性能和可加工性能。间甲酚的二次掺杂对聚苯胺导电性能同样有着相当显著的提高。经对比,经掺杂后的最佳PAN/TiO_2体系比市场上所买的导电态聚苯胺的电导率高出近60倍。 (2) 恒电位法聚合聚苯胺。主要探讨了苯胺单体浓度、不同合成电位对聚合过程及PAN和PAN/TiO_2膜电极的结构、导电性能的影
陈荣国[10]2008年在《超支化聚酰胺酯（HBPAE）及其混合稀土氧化物复合材料的制备》文中认为研究低成本合成超支化聚合物(HBP)和制备HBP有机/无机复合材料，可降低HBP的应用成本并拓展其在普通领域的应用，具有工程意义。以稀土氧化物形式直接在高聚物中使用，可以简化稀土使用途径，充分利用稀土资源。为此本文在寻找“低成本合成超支化聚合物”的同时将混合稀土氧化物(RE_2O_3)改性成“超支化聚合物/混合稀土氧化物(HBP/RE_2O_3)复合材料”并加以应用，试图综合“超支化聚合物”和“稀土氧化物”的优点，实现“一剂多能”的应用效果。基于上述想法，主要作了以下工作：(1)常温快速合成AB_2型预聚单体。以取代马来酸酐(PA，MA或SA)和二乙醇胺(DEA)为原料，在常温(28±5℃)下快速(2h)合成了一系列的AB_2单体(AB_2~(PD)、AB_2~(MD)、AB_2~(SD))：讨论了常温快速合成的可行性；并提出环缩酸酐与DEA反应的可能机理。(2)用相对简单的工艺合成超支化聚酰胺酯(HBPAE)。选取无惰性气体保护、一定温度(120℃-140℃)、减压(真空度0．08-0．096 MPa)-回流-蒸馏等相对温和的条件，来实施AB_2单体的“一步法”或“准一步法”溶液缩聚，成功制备了HBPAE~(PD)、HBPAE~(MD)和HBPAE~(SD)等三类超支化聚酰胺酯；通过对HBPAE~(MD)结构与性能的表征，证实了该工艺是可行的。(3)不饱和超支化聚酰胺酯/混合稀土氧化物复合材料(HBPAE~(MD)/RE_2O_3)的制备及表征。AB_2~(MD)单体合成后即与RE_2O_3搅拌混均，于120℃下使AB_2~(MD)在RE_2O_3表面包覆、进而一步原位溶液缩聚，获得HBPAE~(MD)/RE_2O_3；采用红外光谱、紫外光谱、X射线光电子能谱和热重分析等方法考察了HBPAE~(MD)/RE_2O_3的性能，研究了改变界(表)面性能的因素，讨论了HBPAE~(MD)与RE_2O_3协同改性的原因。(4)饱和超支化聚酰胺酯/混合稀土氧化物复合材料(HBPAE~(SD)/RE_2O_3)的制备及表征。机械搅拌混均AB_2~(SD)与RE_2O_3，于130℃下使AB_2~(SD)在RE_2O_3表面包覆、进而一步原位溶液缩聚，获得HBPAE~(SD)/RE_2O_3；重点探讨了HBPAE~(SD)/RE_2O_3界(表)面的作用力。(5)初步应用研究表明，HBPAE~(SD)/RE_2O_3有望在PVC中起热稳定性及潜在的增塑作用。
参考文献：
[1]. ATO纳米粉体及其有机复合材料的合成与性能研究[D]. 朱冰洁. 东华大学. 2010
[2]. 导电聚合物/无机纳米复合材料的合成与性能研究[D]. 陆元元. 东华大学. 2007
[3]. 有机/无机质子交换复合膜的制备和性能研究[D]. 钮振强. 大连理工大学. 2007
[4]. 微/纳米结构聚苯胺及复合体系的制备与性质研究[D]. 李伟. 东华大学. 2008
[5]. 多巴胺修饰的二氧化钛纳米粒子—导电聚合物纳米复合膜的制备、表征及其光电转换性质[D]. 陈剑松. 华东师范大学. 2008
[6]. 有机/无机纳米导电复合材料的制备、表征和应用[D]. 席君兰. 河南师范大学. 2010
[7]. 高压下聚合物—无机纳米复合体系的研究[D]. 范端. 武汉理工大学. 2008
[8]. 功能性聚苯乙烯复合粒子的合成与性能研究[D]. 闫俊涛. 吉林大学. 2012
[9]. 导电高分子聚苯胺的合成与掺杂及其对导电性能的研究[D]. 赵玮婷. 北京化工大学. 2005
[10]. 超支化聚酰胺酯（HBPAE）及其混合稀土氧化物复合材料的制备[D]. 陈荣国. 福建师范大学. 2008
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