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聚苯胺的合成及表征 杨政权 学号：1108040540056同组人： 卢香 王梅 周春林贵州师范学院2021级化本一班摘要 本实验主要采用溶液制备聚苯胺； 以苯胺为单体，过硫酸俊为氧化剂， 在不同的投料比、不同的酸种类、酸浓度以及不同的温度下合成聚苯胺， 用傅里叶红外光谱对聚苯胺参杂前后的结构进行了测试， 讨论了酸参杂对聚合产物的影响 探究不同有机溶剂对聚苯胺的溶解率关键词聚苯胺溶解性红外光谱绪论1826年，德国化学家Otto Unverdorben通过热解蒸僻靛蓝首次制得苯胺 〔aniline 〕，产物当时被称为“ Krystallin 〞，意即结晶，因其可与硫酸、磷酸形成盐的结晶1840年，Fdtzsche从靛蓝中得到无色的油状*4*44f 1i — r -L、J ■ 也 jy* MJ x * W ■. z * —s- ■ _.!■ q— -v f f -1 f “J1 L 1 I■i*1(I1广，y 1户,七尸专SMI不同氧化态聚苯胺之间的可逆反响〔3张〕物苯胺，将其命名为aniline，该词源丁西班牙语的anti 〔靛蓝〕并在1856年 用丁染料工业而且他可能制得了少量苯胺的低聚物， 1862年HLhetbey也证实苯胺可以在氧化下形成某些固体颗粒。

但由丁对高分子本质缺乏足够的认知， 聚 苯胺的实际研究拖延了几乎一个世纪，直到 1984年，MacDiarmid提出了被广泛 接受的苯式〔复原单元〕-酿式〔氧化单元〕结构共存的模型随着两种结构单 元的含量不同，聚苯胺处丁不同程度的氧化复原状态， 并可以相互转化不同氧化复原状态的聚苯胺可通过适当的掺杂方式获得导电聚苯胺 聚苯胺有许多性能，如导实验内容电性、氧化复原性、催化性能、电致变色行为、质子交换性质及光 电性质，最重要的是导电性及电化学性能 由丁导电高分子特殊的结构和的物化性能，使其在电子工业、信息工程、国防工程及其新技术的开发和开展方面都 具有重大的意义其中因聚苯胺具有原料易得、合成工艺简单、化学及环境稳定 性好等特点而得到了广泛的研究和应用1.1仪器与试剂仪器：85-2包温磁力搅拌器〔金坛市城东新瑞仪器厂〕、 HC210006〔氐温包温器〔中国.重庆银河实验仪器〕、红外光谱仪试剂：苯胺、过硫酸铉〔分析纯〕、盐酸〔优级纯〕、甲醇〔分析纯〕 1.2聚苯胺的合成探究投料比对合成产率的影响〔氧化剂 1:1、1:1.5、1:2、1:3〕在反响支口烧瓶中，参加蒸僧水 50mL、0.1mL/L苯胺9.342g、150mL浓 盐酸，剧烈搅拌下，滴加0 .5 mo l /L过硫酸铉的水溶液，反响温度为25 C ,反应立即发生，溶液呈黄绿色，滴加完毕后，在搅拌下反响24h,产物为墨绿色乳胶 液。

过滤、用200mL水冲洗，在用50mL甲醇洗涤，再用蒸僻水洗至中性， 在 低丁 100 C下真空枯燥24 h,得到含有杂质的聚苯胺取一半加稀氨水搅拌 1小时脱氢，也要用蒸僻水洗至中性，枯燥，既得本征态的聚苯胺称量得 2.64 克本征态聚苯胺酸种类对合成产率的影响〔酸： HCL,H2SO4 H3PO4 HCLO按上述步骤，装置和仪器，分别用 HCL,H2SO4 H3PO4 HCL#日苯胺反响合成聚苯胺，过滤，称量，计算产率酸度对合成产率的影响〔酸浓度：0.5mol/L , 1.0mol/L , 1.5moi/L , 2.0mol/L 〕 按上述步骤，装置和仪器，分别用浓度为 0.5mol/L , 1.0mol/L , 1.5mol/L ,2.0mol/L的HCLft苯胺反响合成聚苯胺，过滤，称量，计算产率不同掺杂物对合成产率的影响〔掺杂物：磺基水杨酸，对甲基苯磺酸，氨 基磺酸，水杨酸〕按上述步骤，装置和仪器，分别用磺基水杨酸，对甲基苯磺酸，氨基磺酸, 水杨酸掺杂物和苯胺反响合成聚苯胺，过滤，称量，计算产率1.2.1投料比对聚苯胺合成产率的影响投料比〔氧化态：苯胺〕苯胺/g聚苯胺/g产率/%1:19.3428.1787.451:1.54.6254.597.31:24.65653.7780.961:39.347.8584.051.2.2酸度对聚苯胺合成产率的影响HCl 浓度/moL/L苯胺/g聚苯胺/g产率/%12.351.9884.251.521.68840.52.3251.9885.1622.351.8771.2.3不同酸种类对聚苯胺合成产率的影响酸的种类苯胺/g聚苯胺/g产率/%盐酸4.654.086.02硫酸4.6514.3292.9磷酸4.654.0486.88次氯酸4.6500.919.351.2.4不同掺杂物对聚苯胺合成产率的影响掺杂物苯胺/g聚苯胺/g产率/%磺基水杨酸3.14392.502179.59对甲基苯磺酸3.142.3875.8氨基磺酸2.32822.104590.3水杨酸2.652.596899.541.3聚苯胺的溶解性称取适量聚苯胺数份，分别参加不同有机溶剂溶解，过滤，称量，计算其率1.3.1不同投料比下聚苯胺在不同溶剂中的溶解度投料比溶剂溶解度/%1:1N,N-二甲基甲酰基-10N-甲基毗咯烷酮9.6四氢吠喃-20N,N-二甲基甲酰胺N-甲基毗咯烷酮-3.2N,N-二甲基甲酰胺四氢吠喃-6.5N-甲基毗咯烷酮四氢吠喃-171:1.5二甲苯-33.3正丁醇-20一.甲基业碉-43.3N,N-二甲基甲酰胺和四氢吠喃-33.3N,N-二甲基甲酰胺和二氯甲烷-16.7四氢吠喃和二氯甲烷-501:2邻苯二甲酸二丁酯-77.1乙腊13.3N,N-二甲基甲酰胺-54.7邻苯和N,N-二甲基甲酰胺-74.03N,N-二甲基甲酰胺和乙腊20.33邻苯二甲酸二丁酯和乙腊-761:3二氯甲烷10邻苯二甲酸二丁酯10乙二醇丁酰33.3二氯甲烷和乙二醇丁酰23.31.3.2不同酸度下聚苯胺的溶解度酸度(mol/L)溶剂溶解度/%0.5四氢吠喃30乙腊40N,N-二甲基甲酰胺401.0乙腊10四氢吠喃-10N,N-二甲基甲酰胺101.5四氢吠喃10二甲苯12二甲业碉1二甲酰胺202.0乙腊20二甲苯50N,N-二甲基甲酰胺10苯301.3.3不同酸中聚苯胺的溶解度酸(1mol/L)溶剂溶解度/%HCL四氢吠喃22.49乙腊12.87一.甲基业碉-9.09N,N-二甲酰胺31.78H2SO4氨水19乙腊33.3N,N-二甲基甲酰胺和四氢吠喃10一.甲基业碉13.3甲基甲酰胺16.7H3PO4氨水14乙腊与邻苯二甲酸二丁酯116N,N-二甲基甲酰胺16.7一.甲基业碉63.33乙二醇丁酰和四氢吠喃10HCLO氨水22.5乙腊10乙二醇丁酰0一.甲基业碉0四氢吠喃101.3.4不同掺杂物中聚苯胺的溶解度参杂物溶剂溶解度/%磺基水杨酸四氢吠喃-26.6邻苯二甲酸二丁酯-936.2一.甲基业碉-181.4N,N-二甲酰胺-489.4对甲基苯磺酸四氢吠喃11二氯甲烷14一.甲基业碉10N,N-二甲基酰胺36氨基磺酸二甲苯82.54邻苯二甲酸二丁酯188乙腊93.7N,N-二甲酰胺68.68水杨酸二甲苯5甲醇-12.4乙酰-7.5四氢吠喃-22.81.4氧化态与本征态的红外光谱图本征态13500 30002500 2000 150050010000006 04 龄 ecn^FI msnflrTWavenumber cm-126/09/2021溟化钾-聚本胺〔洗〕周春林.0 溟化钾-聚本胺〔洗〕周春林 固体Page 1/1氧化态:3500 3000250020001500 1000500Wavenumber cm-1漠化钾-聚苯胺〔未洗〕周春林.1 漠化钾-聚苯胺〔未洗〕周春林 固体26/09/2021Page 1/12结果与分析2.1聚苯胺合成结果分析由上实验数据得知，在投料比为 1:1.5时，聚苯胺的产率最高为97.3%;当用盐酸作为酸种类时，盐酸的浓度为 0.5mol/L时，聚苯胺产率最好，为85.16%;选 用不同的酸时，硫酸的产率最高为 92.9%;不同掺杂物时，水杨酸的产率最好， 为99.54%;综上所得要使得聚苯胺的产率最好，最好的条件是用投料比为 1:1.5且浓度为0.5mol/L的硫酸并用水杨酸做掺杂物，这时的产率最正确。

2.2聚苯胺最正确溶剂分析由上述实验数据可知，在投料比为 1:3乙二醇丁酰做溶剂时溶解性最好，为33.3%，在酸度为2.0时，用二甲苯做溶剂，此时溶解性最好为 50%,用不同的 酸时，当酸为磷酸时，用二甲业碉做溶剂时的溶解性最好，为 63.3%,对丁不同 的掺杂物，当掺杂物为氨基磺酸时，用乙腊做溶剂最好，溶解率为 93.7%;综上所述，聚苯胺的最正确溶剂时乙腊2.3红外光谱图分析本征态的聚苯胺的FTIR经分析可知，在1628.45cm-1和1541.09cm-1出的吸收峰来自苯环特征峰，其中1628.45cm-1峰是酿式结构Q=M勺吸收振动；1541.09cm-1峰是苯式结构N-B-N的特征吸收振动，这两个吸收峰的强度比可以反映聚苯胺的氧化程度，表征酿式结构的峰越大，分子链的氧化程度越高； 1384.34cm-1和 1197.84cm-1峰是芳香胺Ar-N的吸收所致3448.60cm-1峰为-NH的伸缩振动与本征态聚苯胺相比，由于氧化态聚合物分子链中的电子云■密度下降， 降低 了原子间的力常数，产生诱导效应，还有共钥效应，因而 1541.09cm-1减弱至 1523.73cm-1由于氧化态聚苯胺中没有-NM申缩振动，所以3448.60峰消失。

3结论(1) 合成产率：通过四个实验探究数据结果分析可得出， 当掺杂物为水杨酸 时聚苯胺合成产率最高为99.54%2) 溶解性:通过对聚苯胺溶解性的研究可得出，当有机溶剂为乙腊时聚苯 胺溶解率最高为93.7%,那么乙腊为最正确溶剂3) 红外光谱分析：通过分析本征态和氧化态聚苯胺的红外光谱图，可以得出 氧化态聚苯胺中电子发生了离域，这种电子云的重排导致氧化态聚苯胺的大分子 形成共钥结构形式，从而有利于提高聚苯胺的导电性能参考文献【1】何波兵，钟安永，陈德本等，聚苯胺及苯胺共聚物的合成与表征【 J】.高分子材料科学与工程，2002,18 (3): 66【2】周震涛，杨洪业，王克俭等 .聚苯胺的化学合成，结构及导电性能【 J】.华。