基本信息
- 项目名称：
- 特殊形态的无烟煤聚苯胺导电复合材料的制备研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 微观聚集结构很大程度上决定了材料的性能。而想尽一切办法来合成制备特殊形态（尤其是微观结构）材料似乎是很多学者对材料进行性能优化的切入点。我们一组采用微乳液法使苯胺在煤的表面发生连锁聚合，进而得到星星辐射状无烟煤/聚苯胺导电复合材料。
- 详细介绍：
- 采用正相微乳液法，以十二烷基硫酸钠（SLS）为乳化剂，用苯胺乳液溶胀太西无烟煤，并引发苯胺聚合，在无烟煤表面长出了聚苯胺微纳米线，形成了星星辐射状无烟煤/聚苯胺导电复合材料。探讨了无烟煤的用量、预处理及SLS的用量对无烟煤/聚苯胺复合材料的形态及电导率的影响。 结果表明：SLS为8g/10mL苯胺，1/5≤无烟煤/苯胺质量配比≤1/2，无烟煤未经氧化处理时，更易在无烟煤表面长出聚苯胺微纳米棒或线，且电导率可达到1.898×104S•m-1。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 目的：尝试用正相微乳液法合成出有星星辐射状形貌的无烟煤/聚苯胺导电复合材料。 基本思路：采用正相微乳液法，以十二烷基硫酸钠等为乳化剂，用苯胺乳液溶胀超低灰太西无烟煤后，引发其聚合制备出星星辐射状的无烟煤/聚苯胺导电复合材料。
科学性、先进性及独特之处
- 科学性：探讨了表面活性剂的用量、无烟煤/苯胺质量配比、无烟煤的氧化改性、苯胺的浓度对无烟煤/聚苯胺复合材料的形貌和导电率的影响。提出一条合成星星辐射状无烟煤/聚苯胺复合材料的合适工艺。 先进性：以煤为模板制备星星辐射状无烟煤/聚苯胺导电复合材料；保留了煤的大芳香核结构，让其与聚苯胺复合形成更大的导电共轭体系；从合成方法上，改传统的直接聚合为正相微乳液法聚合。
应用价值和现实意义
- 星星辐射状无烟煤/聚苯胺复合材料和纯聚苯胺一样可用于防腐涂料、抗静电材料 、超级电容器电极材料等，如用作导电填料时可降低其导电阀值，用作超级电容器电极时可提高其比电容及导电率，用作防腐填料可提高其防腐性能。这种特殊形态的煤基材料为煤的高功能材料化应用提供了新方向。
学术论文摘要
- 研究目标： 1）合成星星辐射状无烟煤/聚苯胺复合材料，并且具有较高的导电性。 2）探讨了表面活性剂的用量、无烟煤/苯胺质量配比、无烟煤的氧化改性、苯胺的浓度对无烟煤/聚苯胺复合材料的形貌和导电率的影响。 3）提出一条合成星星辐射状无烟煤/聚苯胺复合材料的合适工艺。 研究方法：采用正相微乳液合成法合成复合材料。通过对无烟煤预处理研究煤表面羧基含量对无烟煤/聚苯胺复合材料形貌和导电率的影响；通过改变煤和苯胺相对含量研究煤质量的百分比对产品形貌和导电率的影响；通过改变乳化剂用量研究乳化剂含量对产品形貌和导电率的影响。结果表明：SLS为8g/10mL苯胺，1/5≤无烟煤/苯胺质量配比≤1/2，无烟未经氧化处理，煤羧基含量/苯胺为0.1365mmol/g时，更容易在无烟煤表面长出聚苯胺微纳米棒或线，而且电导率可高达18975.3S•m-1。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- 无
同类课题研究水平概述
- 中科院长春应用化学研究所在1985年在国内率先开展了对导电聚苯胺的研究工作。此后，国内各科研单位也相继对导电聚苯胺进行了研究。十多年来，在众多国内外学者的潜心研究下，在导电聚苯胺的研究方面取得了很大成效，对导电聚苯胺的结构、合成及掺杂导电机制有了较成熟的认识；同时也研究了其溶液、熔融加工性、耐热性能、光电性质、非线性光学特性等，并开发了其广阔的应用前景。 在导电聚苯胺产品的开发中，目前最有成效的是德国的Ormecon公司，该公司主要生产导电聚苯胺防腐涂料和抗静电涂料，已经在美国、日本和韩国分别建立了Ormecon America，Ormecon Japan及 Ormecon Korea三家子公司，已经成为全球最有影响力的导电聚苯胺产品公司。 国内聚苯胺的工业化进程开始于1996年，依托于长春应化所的吉林正基科技公司在国内率先实现了可溶性导电聚苯胺及其衍生物的工业化，已经建成年产60吨本征态聚苯胺、导电态聚苯胺的生产线，年产2000吨导电聚苯胺防腐涂料的生产线，年产1000吨导电聚苯胺抗静电材料的生产线，年产2000吨导电聚苯胺钻具螺纹脂的生产线，年产2000吨导电聚苯胺防腐油脂和导电聚苯胺防腐胶的生产线，年产2000吨黑将军汽车水箱防锈剂、黑将军高级长效不冻液的生产线，年产2000吨水性嵌段型纳米漆的生产线。产品畅销国内外，并得到美国杜邦公司的质量认可和批量定货。并且长春应化所和正基公司目前已经跟德国Ormecon 公司签订合作开发意向合同，在世界范围已具有相当影响。 另外，中科本安新材料公司、中国科学院成都有机化学公司、佳华精密化学公司、常州鸿珺聚苯胺新材料公司、石家庄冀安亚泰新材料科技公司、重庆方皓化工科技有限公司、重庆金固特化工新材料技术公司、山东东营天运科技公司等多家企业也拥有聚苯胺原料及其产品的生产线，国内的聚苯胺产业正在蓬勃发展，同时也说明聚苯胺有广阔的应用领域和应用前景。
