聚N-羥乙基苯胺的性能研究

肖香珍 ,李春艷

(1河南科技學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453000; 2商水縣第一高級中學(xué)，河南 周口 466100 )

聚N-羥乙基苯胺的性能研究

肖香珍1,李春艷2

(1河南科技學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453000; 2商水縣第一高級中學(xué)，河南 周口 466100 )

以過硫酸銨為氧化劑，采用化學(xué)氧化聚合法，N-羥乙基苯胺在無機質(zhì)子酸的水溶液中合成導(dǎo)電聚合物聚N-羥乙基苯胺。通過對聚合物的循環(huán)伏安及變色特性、透射電鏡等實驗方法分析了聚合物結(jié)構(gòu)的變化。實驗結(jié)果表明，聚合物具有電致變色性。

N-羥乙基苯胺;聚合;聚合物特性

聚苯胺是一種重要的共軛性導(dǎo)電聚合物，其有優(yōu)良的導(dǎo)電性，電化學(xué)活性和變色性能，同時在空氣和水溶液中具有很高的穩(wěn)定性[1-2]。但是由于聚苯胺在很多有機溶劑中溶解度小，融化過程的溫度不恒定[1]等使其在一些領(lǐng)域的應(yīng)用受到了限制。聚合物的特性是由其結(jié)構(gòu)單元決定的[3]，為了使聚苯胺具有某種特定的性質(zhì)，對其引入了各種各樣的取代基。其中最有效的的方法是通過化學(xué)反應(yīng)改變聚苯胺的結(jié)構(gòu)，即制備取代聚苯胺。苯胺的取代主要有苯環(huán)上的取代及氮的烷基或烷基磺酸基取代。而氮的羥烷基化取代苯胺的聚合至今尚未見報道。本文對用電化學(xué)方法合成的聚N-取代聚苯胺的電化學(xué)活性和變色特性做了簡單研究。

1 實驗部分

1.1 聚N-羥乙基苯胺的合成

在燒瓶中加入100mL的1M無機酸溶液，不斷攪拌，再加入0．1mol N-羥乙基苯胺。加熱至20℃，把0.1mol(NH4)2S2O8溶解于80ml的蒸餾水中加入上述混合溶液中，溶液變成粘稠的藍色。恒溫20℃攪拌12h，用過量1M的氨水去摻雜24h，再分別用蒸餾水和乙醇沖洗至濾液無色，真空室溫干燥至恒重就得聚N-羥乙基苯胺。

2 結(jié)果與討論

2.1 循環(huán)伏安特性和變色特性

用恒電位法或循環(huán)伏安方法在ITO導(dǎo)電玻璃上聚合成藍色的膜[2]，先用無水乙醇超聲20min，隨后去離子水洗滌5min，然后在烘箱中干燥，溫度控制在60℃，就可得制備修飾電極。將制備的修飾電極作為工作電極，在1 M的高氯酸溶液中做循環(huán)伏安，掃描速率0.03V/S，掃描范圍0～1.0 V。在通過循環(huán)伏安法(CV)對其進行穩(wěn)定性測試時，發(fā)現(xiàn)聚合物薄膜有一部分脫離電極，且聚N-羥乙基苯胺膜與基底(電極)的附著力學(xué)性能較差，說明此聚合物的循環(huán)穩(wěn)定性較差。

聚苯胺存在中間過渡態(tài)-醌式結(jié)構(gòu)，其變色豐富。通?？蓪崿F(xiàn)黃-黃綠-綠-藍-紫之間的可逆循環(huán)變化[5]。N-取代聚苯胺不存在全氧化態(tài)。所以其不會呈現(xiàn)紫色，但其變色較穩(wěn)定。如N-取代聚苯胺在全還原態(tài)呈現(xiàn)藍色，隨著氧化反應(yīng)(即摻雜)[6]的進行顏色逐漸向黃色轉(zhuǎn)化，可實現(xiàn)黃-黃綠-綠-藍之間的可逆循環(huán)變化。另外循環(huán)伏安圖的對稱性較好，表明聚合物膜具有較好的可逆循環(huán)性能。且峰電流逐漸變小，說明變色材料在循環(huán)過程中是有損耗的。

2.2 透射電鏡(TEM)

當(dāng)在恒電位U=0.65V 、電極是銅片下電解，電解時間為2300秒，在鉑片上成膜。微觀形貌是超聲分散后用透射電鏡觀察。

從圖1可以看出聚N-羥乙基苯胺呈現(xiàn)顆粒、片狀狀結(jié)構(gòu)形態(tài)。平均粒徑在幾十到100nm以上，溶液聚合所得產(chǎn)物粒徑一般都在100nm以上。部分顆粒有明顯的晶格條紋，說明聚合物是由晶態(tài)和非晶態(tài)構(gòu)成。

圖1 聚N-羥乙基苯胺的掃描電鏡

3 結(jié)論

本文對聚N-羥乙基苯的形貌、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)進行了簡單的表征。該聚合物致變色性良好，具有優(yōu)良的循環(huán)可逆性好，且顏色變化性能穩(wěn)定，可以實現(xiàn)多色變化，符合電致變色材料的要求；聚合物有晶態(tài)和非晶態(tài)構(gòu)成；聚合物結(jié)構(gòu)是苯環(huán)和氮原子首尾相連；但在工作電極上涂抹法制備的聚合物膜循環(huán)穩(wěn)定性不好，有待我們進一步研究。

[1] Hwang Guewuu, Wu Kuanying，Hua Muyi ,et al． Structures and properties of the soluble polyanilines，N-alkylated emeraldine bases[J].Synthetic Metals, 1998, 92(1):39-46.

[2] 穆紹林，闞錦晴，張愛光．苯胺在堿性溶液中的電化學(xué)聚合和聚合物的性質(zhì)[J]．電化學(xué)， 1996, 2(1):54-60 .

[3] Planes Gabriel A，Morales Gustavo M，Miras Maria C，et al． A soluble and electroactive ployaniline obtained by coupling of 4-sulfobenzenediazonium ion and ploy(N-methylaniline)[J].Synthetic Metals ,1998, 97(3):223-227.

[4] 孫克非，薛豫孟．電致變色材料-聚苯胺膜的制備及顯色[J]．開封大學(xué)學(xué)報，2000，14(1)：36-38．

[5] 馬 利，劉 昊，王成章．聚苯胺的電致變色理論及應(yīng)用[J]．裝備環(huán)境工程，2006，3(6)：87-91．

[6] 黃 惠，周繼禹，許金泉,等．有機/無機酸復(fù)合摻雜導(dǎo)電聚苯胺的合成及性能研究[J]．高等化工工程學(xué)報 ，2009, 2009, 23(6):984-989.

(本文文獻格式：肖香珍 ,李春艷.聚N-羥乙基苯胺的性能研究[J].山東化工，2017，46(04)：5-6.)

The Study on Preparation of poly N-hydroxyethyl Aniline

XiaoXiangzhen1，LiChunyan2

(1.Experiment Center of Henan Institute of Science and Technology， Xinxiang 453000,China；2.The First High School Shangshui County， Zhoukou 466100，china)

The poly N-hydroxyethyl aniline of Conductive Polymer was synthesized in aqueous solution of inorganic protonic acid with ammonium persulfate ((NH4)2S2O8) as oxidant，using the chemical oxidation． The change of polymer structure was analyzed by cyclic voltammetry， color change properties， transmission electron microscopy and other experimental methods． The experimental results show that the polymer has electrochromic properties．

N-hydroxyethyl aniline，polymerization，polymer properties

2017-01-06

肖香珍，女，河南新鄉(xiāng)人，碩士，助理實驗師，主要從事分析檢測技術(shù)方面工作。

O646

A

1008-021X(2017)04-0005-02