聚苯胺的制備

1、聚苯胺的制備 【摘要】使用過硫酸銨作為氧化劑，在酸性條件下用化學氧化聚合的方法合成了聚苯胺。合成之后用2mol/L 的鹽酸對合成的聚苯胺進行了參雜，以使其具有較好的導電性。隨后聚苯胺放在培養(yǎng)皿中拿到烘箱中烘干。通過實驗得到的關于氧化聚合和導電性高分子材料的進一步認識。【關鍵詞】 聚苯胺 導電高分子 質子酸摻雜【前言】聚苯胺是一種典型的導電性聚合物，具有優(yōu)良的環(huán)境穩(wěn)定性和高導電性，且原料便宜，易于合成，因此成為具有商業(yè)應用前景的導電聚合物之一。目前，聚苯胺的應用在二次電池、半導體器件和隱身材料等。齊永曉，趙玉增，楊瑾妮. 上海電力學院學報，2009，25，5，517-520.從 DeBerry

2、W.發(fā)現(xiàn)聚苯胺對鐵基金屬具有保護作用以來，目前，大量實驗結果證明了聚苯胺涂料對鐵基金屬具有起陽極保護作用的防護能力。目前，開發(fā)聚苯胺防腐涂料已成為高分子導電材料的應用和涂料研究開發(fā)領域的一個新的熱點。高煥方，劉通，王連杰. 表面技術2006， 35，4，13-20.聚苯胺的結構如下圖所示：通常聚苯胺是其多樣化結構的總稱。與其他聚合物相比，聚苯胺具有：1）結構多樣化，實驗發(fā)現(xiàn)不同的氧化-還原態(tài)的聚苯胺對應于不同的結構，其顏色和導電率也相應發(fā)生變化；2）特殊的參雜機制，它是通過質子酸參雜而導電的，參雜過程中聚苯胺鏈上的電子數(shù)目沒有變化，聚苯胺的這種性能使得它在防腐材料開發(fā)方面顯示出極大的應用前景。

3、聚苯胺的聚合過程是一個氧化偶聯(lián)的過程，其機理為一個鏈式聚合的機理。引發(fā)過程是一個苯胺分子失去兩個電子和一個質子形成一個nitrenium的過程。生成的 nitrenium隨即進攻一個苯胺分子的對為氫。鏈增長過程與引發(fā)過程相似，也是首先端頭的伯胺被氧化，隨后生成的nitrenium進攻苯胺分子的對位氫進行親電取代。因為每增長一個鏈節(jié)，聚合物端頭的伯胺都要被氧化活化一次，所以該過程稱為“再活化鏈式聚合”。聚苯胺的導電性來自其用質子酸參雜之后具有導電性的聚合物分子形式。其結構并不是前面三圖所示的樣子。通過改變pH和電壓等能夠改變分子的形式?！緦嶒灢襟E】化學試劑：36%濃鹽酸，苯胺，過硫酸銨。儀器設備

4、：150mL 三口瓶，平衡滴液漏斗，電磁攪拌器，布氏漏斗，水泵。儀器的洗滌和干燥：將三口瓶、配制過硫酸銨和鹽酸的燒杯、滴液漏斗和布氏漏斗用蒸餾水清洗干凈。配制2mol/L的鹽酸：戴手套取25mL36% 的濃鹽酸加入100mL蒸餾水中，混合均勻。得到2mol/L的鹽酸。配制2mol/L的過硫酸銨水溶液：用天平稱取11.4g過硫酸銨晶體，輕輕攪拌使其溶解于25mL蒸餾水中。聚合反應：三口瓶中加入50mL2mol/L的鹽酸，加入4.7g（4.6mL）苯胺，在冰浴下攪拌十分鐘。待溫度降至5以下，用滴液漏斗慢慢滴加配制好的過硫酸銨溶液。滴加速度為3s到5s一滴。始終在冰浴中保持溫度低于5。滴完之后，在冰

5、浴中保持反應溫度低于5，并用電磁攪拌，繼續(xù)反應一個小時。產物處理：抽濾得到的聚合產品，并用蒸餾水洗滌數(shù)次，再盡量抽干。參雜：將抽濾得到的聚合物轉入剩下的鹽酸中，用表面皿蓋上，電磁攪拌兩個小時。隨后抽濾并用蒸餾水稍微洗滌，抽干。產品轉入培養(yǎng)皿中，在烘箱中烘干得到最終產品?！緦嶒灛F(xiàn)象和思考】實現(xiàn)現(xiàn)象記錄：開始時溶液體系為橙黃色再次為淡黃色，邊緣慢慢變?yōu)榱四G色顏色逐漸變成墨綠色，溫度在2.30攝氏度顏色變成了墨色，發(fā)紫引發(fā)劑的滴加時間為15:53.最后表面皿重35.0g，得到的產物為黑色干燥以后是偏藍色的顏色干燥后表面皿和產物一起重40.9g。從而產物有5.9g。因為使用過硫酸銨引發(fā)聚苯胺聚合的反應時放熱反應，所以在控制溫度在五攝氏度下的話就需要慢慢的滴加，加的太快會使得溫度難以控制。最后的產物在空氣中是淡藍色，可能是聚苯胺的鏈節(jié)中氧化部分的含量使得顏色變?yōu)榱说{色。實驗過程中使用冰水和混合物保持反應的溫度保持在五攝氏度一下。用化學氧化聚合的方法能夠輕易制備聚苯胺。得到的產品為綠色細小的粉末。簡單的用質子酸參雜之后的聚苯胺即具有導電性能?；瘜W氧化聚合制備聚苯胺過程中要注意保持溫度在5以下，使得反應平穩(wěn)可控進行，并得到質量較好的產品。電子導體應具有怎樣的結構？為了使其能夠導電，還需要采