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博碩士論文 etd-0724101-112001 詳細資訊
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論文名稱
Title
以不同界面活性劑行苯胺的乳化聚合
The morphology and conductivity of polyaniline via emulsion polymerization
系所名稱
Department
畢業學年期
Year, semester
語文別
Language
學位類別
Degree
頁數
Number of pages
83
研究生
Author
指導教授
Advisor
召集委員
Convenor
口試委員
Advisory Committee
口試日期
Date of Exam
2001-07-12
繳交日期
Date of Submission
2001-07-24
關鍵字
Keywords
形態、聚吡啶乙烯、甲基磺酸、乳化聚合、聚苯胺
methanesulfonic acid, emulsion polymerization, Polyaniline, morphology, Poly(4-vinylpyridine)
統計
Statistics
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中文摘要
由於聚苯胺在以酸摻雜後,具有合理的導電度(σ=10~102S/cm)及環境穩定性,使它成為一個非常重要的導電性高分子,但聚苯胺之主鏈剛硬,使其溶解、加工及機械性質並不理想,限制其研究與應用範圍。所以本研究使用乳化聚合的方法來製備聚苯胺乳膠,以防止聚苯胺在形成過程中過早之凝結及沉澱,改善其溶解問題。有別於一般使用的中性、小分子界面活性劑,主要以離子性高分子界面活性劑:P4VP(MSA)為中心乳化系統,再加入中性穩定劑(PEG)與質子酸(HCl)等實驗條件,分別以(一)P4VP(MSA);(二)P4VP(MSA)-PEG;(三)P4VP(MSA)+HCl;及(四)P4VP(MSA)-PEG+HCl四個乳化系統來進行苯胺之乳化聚合,製備出不同成分的聚苯胺乳膠,再以TEM觀察乳膠的形態與大小,四點探針法測量聚苯胺膜的導電度,以比較不同乳化系統之反應結果與乳膠形態、導電度等性質。
Abstract
Polyaniline (PAn) is an important conjugated conducting polymer because of its good environmental stability. However, the conductive form of polyanilune is difficult to processed because it is insoluble in common organic solvent. This property limits its processibility and application. In the study, we developed a feasible route for preparing polyaniline/surfactant core-shell latex to solve the insoluble problem. The polyaniline latex was made by emulsion polymerization of aniline monomer, using ionic polymer (poly(4-vinylpyridine)-methanesulfonic acid; P4VP(MSA)) as the surfactant and dopant. And then, the nano-size and core-shell morphologies of polyaniline latex was studied by Transmission electron microscopy (TEM) technique. The best conductivity of polyaniline film is approach to 10-2 S/cm.
目次 Table of Contents
目錄

圖目錄 Ⅰ
圖目錄 Ⅲ
表目錄 Ⅴ
摘要 Ⅵ
Abstract Ⅶ


第一章、緒論 1
1-1導電性高分子
1-2導電性高分子的特性 3
1-3能帶理論 4
1-4聚苯胺 7
1-5乳化聚合 11
第二章、文獻回顧 15
2-1乳化聚合 15
2-2聚苯胺的乳化聚合 18
第三章、研究目的 22
第四章、實驗內容 25
4-1藥品 25
4-2藥品純化與製備 26
4-3合成步驟 27
4-4儀器 38
第五章、結果與討論 40
5-1合成結果與討論 40
5-1-1離子性高分子界面活性劑 40
5-1-2乳化聚合機構 43
5-1-3乳化聚合結果與討論 45
5-2聚苯胺乳膠之形態 47
5-3聚苯胺乳膠之導電度 65
第六章、結論 73
第七章、參考文獻 74


圖目錄

圖1-1導電性高分子:(a)聚乙烯、(b)聚二甲苯、(c)聚砒硌、(d)聚硒砏、
(e)聚硫化苯、(f)聚苯胺 2
圖1-2聚乙炔隨分子量增加時之分子軌域圖 6
圖1-3偏極子與雙偏極子之能階圖 6
圖1-4 聚苯胺之合成機構與衍生物 8
圖1-5 四種聚苯胺之理想型態 10
圖1-6 聚苯胺之bipolaron結構 9
圖2-1 P4VP-co-BM之結構圖 21
圖3-1研究架構圖 24
圖4-1苯胺之乳化聚合反應流程圖 32
圖4-2四點探針法示意圖 39
圖5-1 P4VP與MSA之反應結構式 41
圖5-2 P4VP及P4VP(MSA)在900~1800cm-1之FTIR光譜 42
圖5-3苯胺之乳化聚合假想圖 44
圖5-4 PAn/P4VP(MSA)乳膠(3wt%)在30K倍率下之TEM圖 49
圖5-5 PAn/P4VP(MSA)乳膠(5wt%)在50K倍率下之TEM圖 49
圖5-6 PAn/P4VP(MSA)乳膠(10wt%)在30K倍率下之TEM圖 50
圖5-7 PAn/P4VP(MSA)乳膠(13wt%)在30K倍率下之TEM圖 50
圖5-8 P4VP(MSA)系統中之乳膠平均直徑與聚苯胺含量的關係 51
圖5-9 PAn/P4VP(MSA)-PEG乳膠(3wt%)在30K倍率下之TEM圖 53
圖5-10 PAn/P4VP(MSA)-PEG乳膠(5wt%)在10K倍率下之TEM圖 53
圖5-11 PAn/P4VP(MSA)-PEG乳膠(10wt%)在30K倍率下之TEM圖 54
圖5-12 PAn/P4VP(MSA)-PEG乳膠(13wt%)在30K倍率下之TEM圖 54
圖5-13 P4VP(MSA)-PEG系統中之乳膠平均直徑與聚苯胺含量的關係 55
圖5-14 PAn/P4VP(MSA)乳膠(13wt%)在30K倍率下之TEM圖 57
圖5-15 PAn/P4VP(MSA)乳膠(15wt%)在50K倍率下之TEM圖 57
圖5-16 PAn/P4VP(MSA)乳膠(17wt%)在100K倍率下之TEM圖 58
圖5-17 PAn/P4VP(MSA)乳膠(20wt%)在100K倍率下之TEM圖 58
圖5-18 P4VP(MSA)+HCl系統中之乳膠平均直徑與聚苯胺含量的關係 59
圖5-19 PAn/P4VP(MSA)-PEG乳膠(13wt%)在50K倍率下之TEM圖 61
圖5-20 PAn/P4VP(MSA)-PEG乳膠(15wt%)在30K倍率下之TEM圖 61
圖5-21 PAn/P4VP(MSA)-PEG乳膠(17wt%)在100K倍率下之TEM圖 62
圖5-22 PAn/P4VP(MSA)-PEG乳膠(20wt%)在50K倍率下之TEM圖 62
圖5-23 P4VP(MSA)-PEG+HCl系統中之乳膠平均直徑與聚苯胺含量的關係 63
圖5-24 PAn/PEG乳膠(1wt%)在10K倍率下之TEM圖 64
圖5-25系統(一)的 PAn膜之電壓-電流曲線 66
圖5-26系統(二)的 PAn膜之電壓-電流曲線 67
圖5-27系統(三)的 PAn膜之電壓-電流曲線 68
圖5-28系統(四)的 PAn膜之電壓-電流曲線 69
圖5-29 P4VP(MSA)系統之導電度與聚苯胺含量的關係 71
圖5-30 P4VP(MSA)-PEG系統之導電度與聚苯胺含量的關係 71
圖5-31 P4VP(MSA)+HCl系統之導電度與聚苯胺含量的關係 72
圖5-32 P4VP(MSA)-PEG+HCl系統之導電度與聚苯胺含量的關係 73



表目錄

表1-1總體聚合、溶液聚合、乳化聚合、懸浮聚合與分散聚合之比較 12
表2-1 PANI-DNNSA以BTEAC、CAPS與2AO等界面活性劑處裡後之導電度變化 20
表4-1 P4VP(MSA)系統中各成分之反應條件與結果 33
表4-2 P4VP(MSA)-PEG系統中各成分之反應條件與結果 34
表4-3 P4VP(MSA) + HCl系統中各成分之反應條件與結果 35
表4-4 P4VP(MSA)-PEG + HCl系統中各成分之反應條件與結果 36
表5-1特性吸收位置 42
表5-2 P4VP(MSA)乳化系統之聚苯胺乳膠形態 51
表5-3 P4VP(MSA)-PEG乳化系統之聚苯胺乳膠形態 55
表5-4 P4VP(MSA)+HCl乳化系統之聚苯胺乳膠形態 59
表5-5 P4VP(MSA)-PEG+HCl乳化系統之聚苯胺乳膠形態 63
表5-6系統(一)的 PAn膜之表面電阻、薄膜厚度、電阻係數與導電度值 66
表5-7系統(二)的 PAn膜之表面電阻、薄膜厚度、電阻係數與導電度值 67
表5-8系統(三)的 PAn膜之表面電阻、薄膜厚度、電阻係數與導電度值 68
表5-9系統(四)的 PAn膜之表面電阻、薄膜厚度、電阻係數與導電度值 69

參考文獻 References
第七章.參考文獻

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