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沈阳理工大学开题报告

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1、开题报告课题名称聚苯胺水性微乳液的研究课题来源 A 课题类型 2 导师姓名宋襄翎学生姓名肖艳龙班级学号 0908010331 专业化学工程与工艺1. 课题背景和意义聚苯胺(PANI)一种重要的导电聚合物。聚苯胺的主链上含有交替的苯环和氮原子，是一种特殊的导电聚合物。聚苯胺的出现已经有一百多年的历史，但对其导电性的研究只是近几十年的事情。自 1984 年 MacDiarmid 在酸性条件下，由聚合苯胺单体获得具有导电性聚合物至今的十几年间，聚苯胺成为现在研究进展最快的导电聚合物之一。其原因在于聚苯胺具有以下诱人的独特优势：a) 原料易得,合成简单；b) 拥有良好的环境稳定性；c) 具有优良的电磁微波吸收性能、电化学性能、化学稳定性及光学性能；d) 独特的掺杂现象；e) 潜在的溶液和熔融加工性能 12 。以导电聚苯胺为基础材料，目前正在开发许多新技术例如电磁屏蔽技术、抗静电技术、船舶防污技术、全塑金属防腐技术、太阳能电池、电致变色、传感器元件、催化材料和隐身技术 34 。在众多导电高分于中，聚苯胺以其具有的多样结构、独特的掺杂机制、优越的环境稳定性、原料的价廉易得、制备过

2、程简单等优点，而倍受研究者关注。然而 PANI 链上存在苯环，链间氢键相互作用以及电荷离域效应，导致聚合物链刚性不溶不熔，严重妨碍了其在各个领域的大规模推广应用。因此如何改进 PANI 的加工性能是促进 PANI 实用化的关键 5。可喜的是，乳液聚合有望解决这对矛盾，因为通过乳液聚合可在聚苯胺分子链上掺杂功能质子酸如有机磺酸、磷酸酯等，掺杂后的聚苯胺可溶于弱极性和非极性的有机溶剂中。因为掺杂剂有较长的憎水基团可使聚苯胺溶解，而它的酸性中心又使聚苯胺质子化使其保持导电性。根据这种“掺杂诱导加工”的新理念，可实现聚苯胺的塑性加工。这样的聚苯胺显示出与普通塑料一样的可塑性，它既可溶液加工又可熔融加工，从而大大扩大了其应用领域，成为具有极大研究价值的新一代导电塑料。与此同时，微乳液聚合还可控制产物的粒径，以获得纳米颗粒和纳米管。加上乳液聚合过程易于控制、无散热和粘连等问题,所得聚苯胺分子量高、分布窄。且在许多情况下，乳液聚合的产物无需进一步分离，可被直接利用。显然,乳液聚合为改性聚苯胺提供了一条新的有效途径 6。2.研究发展状况二十世纪 70 年代末，日本的白川英树和美国麦克迪埃米德等人首次发

3、现导电聚合物聚乙炔( PA) ，对聚乙炔进行 P 型掺杂，发现其具有类似金属的导电性，有机聚合物一直被认为是绝缘体的这一传统观念逐渐被打破。聚乙炔的发现使得以共轭高分子为基础的导电高分子学科得以迅猛发展，相继合成了聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚对苯和聚苯基乙炔等导电高聚物。作为导电高分子之一的聚苯胺以其原料价廉、工艺简单、导电性优良、耐高温及抗氧化性能好等优点受到人们普遍青睐，应用前景十分广阔，使其成为导电高分子研究的主流和热点 7。常用的聚苯胺合成方法有两大类：化学氧化合成与电化学合成。两种聚合方法各有特点，反应时间长短不一，所得产物的导电率最高能达到数百Scm。化学氧化合成法适宜大批量合成聚苯胺，易于进行工业化生产；电化学合成法适宜小批量合成特种性能聚苯胺，多用于科学研究。常用的化学聚合方法主要有溶液聚合、乳液聚合、微乳液聚合、模板聚合和酶催化法等 8。随着纳米技术的发展，人们开发了聚苯胺的微乳液聚合法。微乳液是一种外观透明或半透明、低黏度的热力学稳定体系，其分散液滴大小仅有10100 nm 。根据微乳液中的水乳比，可将其分成反相微乳液(W O) 、双连续相微乳液和正相微乳液(OW)

4、9。近年来，反相微乳液聚合被越来越多地用于制备聚苯胺纳米粒子，其制备的纳米离子粒径最小可达10 nl 1，而且粒子分布较均一,同时导电性和结晶度也较好。与反相微乳液不同，利用O W 微乳液(正相微乳液) 制备纳米粒子的例子并不多。这种方法可以得到分散在水相中的憎水高分子纳米粒子(1040 nm)，其优点是快速聚合和可以形成分子量很高的聚合物 8。3课题主要内容及研究方案课题内容：利用微乳液法合成水性聚苯胺，并研究不同的单体和乳化剂配比对聚苯胺性能的影响。实验方案：本次设计采用正向微乳液合成即水包油型（O/W），大致过程为：将苯胺，十二烷基硫酸钠和0.1ml/L的HCL搅拌混合，使之成为胶束溶液；将过硫酸铵的0.1ml/L HCL溶液滴加到胶束溶液中，整个聚合过程的温度应控制在20，反应持续12小时后，破乳即得。然后通过改变单体和乳化剂的配比得到多组聚苯胺，然后比较各组产品的性能得出结论。4. 日程安排第一周：查找资料，熟悉课题并完成开题报告。第二周：设计具体实验方案，并准备实验仪器与药品。第三至八周：实验部分。第九至十三周：写论文。第十四周及以后：准备答辩。5. 参考文献1 张清华,

5、王献红,景遐斌. 聚苯胺的合成及其光谱特性J . 化学世界,2001 , (5) :242.2 Compos T L A , Kersting D F , Ferreira C A. Chemical synthesis of polyaniline using sulphanilic acid as dopant agent into the reactional mediumJ .Surface and Coatings Technology , 1999 ,122 :3 3 韩克清,金惠芬. 聚苯胺导电纤维J . 合成技术及应用,1998 ,13 (4) :274 王保成,许并社. 导电聚苯胺的研究现状评述J . 太原理工大学学报,2002 ,33 (1) :565 刘兰，王晓川，钟发春. 聚苯胺的乳液聚合研究进展 J . 化工新型材料, 2007,35（9）.6 李新贵，李碧峰，黄美荣. 苯胺的乳液聚合及应用 , 同济大学材料学院,混凝土材料国家重点实验室，材料化学研究所，上海，2003（6）7 王东周, 李光, 汪建明, 等.导电高分子研究概述J. 合成技术及应用, 2001, 16( 3) : 36- 39. 8 徐浩，延卫，冯江涛. 聚苯胺的合成与聚合机理研究进展 . 化工进展.西安交通大学能源与动力工程学院，陕西西安，2008,27(10) .9 曹庆同，刘庆普，胡金生聚合物乳液合成原理、性能及应用M 北京：化学工业出版社，1997指导教师意见：指导教师签字：日期：学院意见：学院院长签字：日期：填表说明：题目类型：1.工程设计;2. 应用研究;3. 理论研究 ;4.其它题目来源: A.自拟课题 B.民用科研课题 C.国防科研课题

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