导电聚苯胺的制备及其在固体铝电解电容器中的应用
在众多的导电高分子中，聚苯胺以其合成简便、价格低廉、电导率高、具有潜在加工特性等优点，获得广泛的关注。将导电聚苯胺应用于固体铝电解电容器中，不仅可以有效地解决液体电容器电解液易泄漏、干涸，低温特性差，高频段阻抗高等问题，且其制备工艺相对简单，成本较低。因此，将导电聚苯胺用于固体电容器具有重大的实用价值。
本文以过硫酸铵(APS)为氧化剂，通过化学氧化法制备导电聚苯胺，根据不同条件下制得聚苯胺产品的电导率来优化反应条件。通过热动力学方法，得到聚合反应的速率常数和活化能。使用不同掺杂剂进行掺杂，利用红外吸收光谱、紫外吸收光谱、X射线衍射光谱等手段对其结构进行表征。同时，使用热重分析对产品的高温稳定性进行了分析，为利用聚苯胺溶液制备固体铝电解电容器奠定了基础。进一步利用所制得的导电聚苯胺制备固体电容器，并对其性能进行了分析与探讨。结果如下:
1.通过改变过硫酸铵(APS)、十二烷基苯磺酸(DBSA)的用量和反应温度，优化了反应条件，制备出了溶解度较好，电导率较高的聚苯胺产品，其最佳反应条件为An∶APS∶DBSA=1∶0.1∶0.7，反应温度为20℃，反应时间为4h，其电导率可达到6.506×10-5 S·cm-1。得到的PANI-DBSA结构较稳定，其分解温度高达285℃。聚合反应的活化能为56.52 kJ·mol-1。
2.分别在十二烷基苯磺酸(DBSA)、硫酸(H2SO4)、D-樟脑-10-磺酸(CSA)、对甲基苯磺酸(PTSA)的溶液中合成了掺杂态的聚苯胺。结果显示，不同种类酸掺杂聚苯胺具有不同的结构与电导率;红外光谱显示合成的聚苯胺由“苯-醌”结构组成，并且掺杂的部位主要是在醌式氮原子上;紫外-可见吸收光谱表明，掺杂态聚苯胺形成了新的极子带，使π电子更容易跃迁;X射线衍射谱图表明，掺杂后聚苯胺分子链的刚性增强，具有更高的有序度和规整性。
3.真空浸渍可以达到更好的浸渍效果，所制得的固体铝电解电容器的容量可达到3.2431μF，同时具有较好的耐高温能力，使用温度可达到100℃。
聚苯胺;电导率;掺杂剂;电容器;固体铝
厦门大学
硕士
物理化学
陈良坦
2013
中文
TM53
79
2013-12-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）