PANI功能界面的设计合成及其对MWNT/PET材料导电性能的调控

导电高分子复合材料是当今研发的热点，如何提高导电组分在高分子基体中的分散性及其与基体的相容性成为相关研究的难点。本项目提出在多壁碳纳米管（MWNT）与聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）间构筑聚苯胺（PANI）界面层这一新思路，借助PANI与MWNT的π-π共轭作用及PANI与PET间相似相容特性改善MWNT的分散性及其与PET的相容性，以期获得电导率在10^-4～10^0 S/cm范围可调控的导电PET材料。项目将利用细乳液聚合法构筑PANI界面，结合细乳液理论实现PANI界面厚度、掺杂度可控；探索MWNT/PANI形貌、粒径及电导率调控的方法，发展导电微粒可控制备技术。深入研究界面特性，通过界面调控实现导电PET电导率的调控。构建模型，探讨导电机理，为导电高分子复合材料的研发提供理论依据。优化合成条件，提高PET复合材料的导电性能、力学性能和热稳定性等，初步探索此类材料的应用潜能。

本工作首次提出在多壁碳纳米管（MWNT）与高分子基体间构建导电高分子聚苯胺（PANI）界面层这一新思路，MWNT和PANI之间的π-π相互作用有利于MWNT的均匀分散同时降低其管与管间的接触电阻，PANI与高分子基体相似的结构保障了两者间优越的界面结合。因此，有望通过PANI界面改性同时实现MWNT在高分子中的均匀分散及MWNT与高分子基体间良好的界面结合。.本工作采用新型制备途径—细乳液聚合法实现PANI对MWNT的表面改性，然后将改性后的MWNT分别添加到尼龙66（PA66）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）及聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）三种极性高分子基体中，采用熔融共混法或细乳液聚合法制备出相应的导电/抗静电复合材料。通过X射线衍射、红外光谱分析、紫外光谱分析、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、四探针电导率测试仪及综合物性测量系统等对PANI改性的MWNT和复合材料进行了表征和分析。.研究结果表明细乳液聚合中PANI以MWNT为模板原位生长，最终可获得均匀包覆有PANI的MWNT产物；MWNT与PANI之间存在着π-π相互作用，有利于MWNT/PANI复合粒子电导率的提高；PANI的表面改性不仅可以改善MWNT的分散性，还能降低MWNT管与管之间的接触电阻。将MWNT/PANI复合粒子二次分散至PA66、PET或PMMA中均可获得导电/抗静电复合材料，不仅MWNT在这三种基体中的分散性大大提高，MWNT与它们的界面结合力也显著增强。通过改变导电组分的种类和用量，导电PA66、PET及PMMA复合材料的电导率可分别在10-5~ 10-13 S/cm 、10-3~ 10-13 S/cm 和100~ 10-8 S/cm范围调控。