《PANI功能界面的設計合成及其對MWNT/PET材料導電性能的調控》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由王化擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：PANI功能界面的設計合成及其對MWNT/PET材料導電性能的調控
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王化
- 依託單位：中國科學院合肥物質科學研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
導電高分子複合材料是當今研發的熱點，如何提高導電組分在高分子基體中的分散性及其與基體的相容性成為相關研究的難點。本項目提出在多壁碳納米管（MWNT）與聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）間構築聚苯胺（PANI）界面層這一新思路，藉助PANI與MWNT的π-π共軛作用及PANI與PET間相似相容特性改善MWNT的分散性及其與PET的相容性，以期獲得電導率在10^-4～10^0 S/cm範圍可調控的導電PET材料。項目將利用細乳液聚合法構築PANI界面，結合細乳液理論實現PANI界面厚度、摻雜度可控；探索MWNT/PANI形貌、粒徑及電導率調控的方法，發展導電微粒可控制備技術。深入研究界面特性，通過界面調控實現導電PET電導率的調控。構建模型，探討導電機理，為導電高分子複合材料的研發提供理論依據。最佳化合成條件，提高PET複合材料的導電性能、力學性能和熱穩定性等，初步探索此類材料的套用潛能。
結題摘要
本工作首次提出在多壁碳納米管（MWNT）與高分子基體間構建導電高分子聚苯胺（PANI）界面層這一新思路，MWNT和PANI之間的π-π相互作用有利於MWNT的均勻分散同時降低其管與管間的接觸電阻，PANI與高分子基體相似的結構保障了兩者間優越的界面結合。因此，有望通過PANI界面改性同時實現MWNT在高分子中的均勻分散及MWNT與高分子基體間良好的界面結合。 本工作採用新型製備途徑—細乳液聚合法實現PANI對MWNT的表面改性，然後將改性後的MWNT分別添加到尼龍66（PA66）、聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）及聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）三種極性高分子基體中，採用熔融共混法或細乳液聚合法製備出相應的導電/抗靜電複合材料。通過X射線衍射、紅外光譜分析、紫外光譜分析、透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡、四探針電導率測試儀及綜合物性測量系統等對PANI改性的MWNT和複合材料進行了表征和分析。 研究結果表明細乳液聚合中PANI以MWNT為模板原位生長，最終可獲得均勻包覆有PANI的MWNT產物；MWNT與PANI之間存在著π-π相互作用，有利於MWNT/PANI複合粒子電導率的提高；PANI的表面改性不僅可以改善MWNT的分散性，還能降低MWNT管與管之間的接觸電阻。將MWNT/PANI複合粒子二次分散至PA66、PET或PMMA中均可獲得導電/抗靜電複合材料，不僅MWNT在這三種基體中的分散性大大提高，MWNT與它們的界面結合力也顯著增強。通過改變導電組分的種類和用量，導電PA66、PET及PMMA複合材料的電導率可分別在10-5~ 10-13 S/cm 、10-3~ 10-13 S/cm 和100~ 10-8 S/cm範圍調控。
