聚-苯-胺-的-合-成-及-表-征

1、精选优质文档-倾情为你奉上聚 苯 胺 的 合 成 及 表 征作者：杨 政 权 学号：56同组人： 卢香 王梅 周春林贵州师范学院2011级化本一班摘要 本实验主要采用溶液制备聚苯胺；以苯胺为单体，过硫酸铵为氧化剂，在不同的投料比、不同的酸种类、酸浓度以及不同的温度下合成聚苯胺，用傅里叶红外光谱对聚苯胺参杂前后的结构进行了测试，讨论了酸参杂对聚合产物的影响。探究不同有机溶剂对聚苯胺的溶解率。关键词 聚苯胺 溶解性 红外光谱绪论 1826年，德国化学家Otto Unverdorben通过热解蒸馏首次制得（aniline），产物当时被称为“Krystallin”，意即结晶，因其可与硫酸、磷酸形成盐的

2、结晶。1840年，Fdtzsche从靛蓝中得到无色的油状 物苯胺，将其命名为aniline，该词源于西班牙语的anti（靛蓝）并在1856年用于染料工业。而且他可能制得了少量苯胺的低聚物，1862年HLhetbey也证实苯胺可以在氧化下形成某些固体颗粒。但由于对高分子本质缺乏足够的认知，聚苯胺的实际研究拖延了几乎一个世纪，直到1984年，MacDiarmid提出了被广泛接受的苯式（还原单元）-醌式（氧化单元）结构共存的模型。随着两种结构单元的含量不同，聚苯胺处于不同程度的氧化还原状态，并可以相互转化。不同氧化还原状态的聚苯胺可通过适当的掺杂方式获得导电聚苯胺。 聚苯胺有许多性能，如导实验内容电

3、性、氧化还原性、催化性能、电致变色行为、质子交换性质及光电性质，最重要的是导电性及电化学性能。 由于导电高分子特殊的结构和的物化性能，使其在电子工业、信息工程、国防工程及其新技术的开发和发展方面都具有重大的意义。其中因聚苯胺具有原料易得、合成工艺简单、化学及环境稳定性好等特点而得到了广泛的研究和应用。1.1仪器与试剂仪器：85-2恒温磁力搅拌器（金坛市城东新瑞仪器厂）、HC低温恒温器（中国.重庆银河实验仪器有限公司）、红外光谱仪试剂：苯胺、过硫酸铵（分析纯）、盐酸（优级纯）、甲醇（分析纯）1.2 聚苯胺的合成探究投料比对合成产率的影响（氧化剂1:1、1:1.5、1:2、1:3）在反应支口烧瓶中

4、 ,加入蒸馏水 50mL、 0.1mL/L苯胺9.342g 、 150mL 浓盐酸 ,剧烈搅拌下 ,滴加0 .5 mo l /L过硫酸铵的水溶液 ,反应温度为 25 , 反应立即发生 ,溶液呈黄绿色 ,滴加完毕后 ,在搅拌下反应 24h,产物为墨绿色乳胶液 。过滤 、用200mL水冲洗，在用50mL甲醇洗涤 ,再用蒸馏水洗至中性， 在低于100 下真空干燥 24 h,得到含有杂质的聚苯胺。取一半加稀氨水搅拌1小时脱氢，也要用蒸馏水洗至中性，干燥，既得本征态的聚苯胺。称量得2.64克本征态聚苯胺。酸种类对合成产率的影响（酸：HCL,H2SO4，H3PO4，HCLO）按上述步骤，装置和仪器，分别用

5、HCL,H2SO4，H3PO4，HCLO和苯胺反应合成聚苯胺，过滤，称量，计算产率。酸度对合成产率的影响（酸浓度：0.5mol/L，1.0mol/L，1.5moi/L，2.0mol/L）按上述步骤，装置和仪器，分别用浓度为0.5mol/L，1.0mol/L，1.5mol/L，2.0mol/L的HCL和苯胺反应合成聚苯胺，过滤，称量，计算产率。不同掺杂物对合成产率的影响（掺杂物：磺基水杨酸，对甲基苯磺酸，氨基磺酸，水杨酸）按上述步骤，装置和仪器，分别用磺基水杨酸，对甲基苯磺酸，氨基磺酸，水杨酸掺杂物和苯胺反应合成聚苯胺，过滤，称量，计算产率。1.2.1 投料比对聚苯胺合成产率的影响投料比（氧化态

6、：苯胺）苯胺/g聚苯胺/g产率/%1:19.3428.1787.451:1.54.6254.597.31:24.65653.7780.961:39.347.8584.051.2.2 酸度对聚苯胺合成产率的影响HCl浓度/moL/L苯胺/g聚苯胺/g产率/%12.351.9884.251.521.68840.52.3251.9885.1622.351.8771.2.3 不同酸种类对聚苯胺合成产率的影响酸的种类苯胺/g聚苯胺/g产率/%盐酸4.654.086.02硫酸4.6514.3292.9磷酸4.654.0486.88次氯酸4.6500.919.351.2.4 不同掺杂物对聚苯胺合成产率的影响

7、掺杂物苯胺/g聚苯胺/g产率/%磺基水杨酸3.14392.502179.59对甲基苯磺酸3.142.3875.8氨基磺酸2.32822.104590.3水杨酸2.652.596899.541.3 聚苯胺的溶解性称取适量聚苯胺数份，分别加入不同有机溶剂溶解，过滤，称量，计算其率。1.3.1 不同投料比下聚苯胺在不同溶剂中的溶解度投料比溶剂溶解度/%1:1N,N-二甲基甲酰基-10N-甲基吡咯烷酮9.6四氢呋喃-20N,N-二甲基甲酰胺N-甲基吡咯烷酮-3.2N,N-二甲基甲酰胺四氢呋喃-6.5N-甲基吡咯烷酮四氢呋喃-171:1.5二甲苯-33.3正丁醇-20二甲基亚砜-43.3N,N-二甲基甲

8、酰胺和四氢呋喃-33.3N,N-二甲基甲酰胺和二氯甲烷-16.7四氢呋喃和二氯甲烷-501:2邻苯二甲酸二丁酯-77.1乙腈13.3N,N-二甲基甲酰胺-54.7邻苯和N,N-二甲基甲酰胺-74.03N,N-二甲基甲酰胺和乙腈20.33邻苯二甲酸二丁酯和乙腈-761:3二氯甲烷10邻苯二甲酸二丁酯10乙二醇丁醚33.3二氯甲烷和乙二醇丁醚23.31.3.2 不同酸度下聚苯胺的溶解度酸度(mol/L)溶剂溶解度/%0.5四氢呋喃30乙腈40N,N-二甲基甲酰胺401.0乙腈10四氢呋喃-10N,N-二甲基甲酰胺101.5四氢呋喃10二甲苯12二甲亚砜1二甲酰胺202.0乙腈20二甲苯50N,N-

9、二甲基甲酰胺10苯301.3.3 不同酸中聚苯胺的溶解度酸(1mol/L)溶剂溶解度/%HCL四氢呋喃22.49乙腈12.87二甲基亚砜-9.09N,N-二甲酰胺31.78H2SO4氨水19乙腈33.3N,N-二甲基甲酰胺和四氢呋喃10二甲基亚砜13.3甲基甲酰胺16.7H3PO4氨水14乙腈与邻苯二甲酸二丁酯116N,N-二甲基甲酰胺16.7二甲基亚砜63.33乙二醇丁醚和四氢呋喃10HCLO氨水22.5乙腈10乙二醇丁醚0二甲基亚砜0四氢呋喃101.3.4不同掺杂物中聚苯胺的溶解度参杂物溶剂溶解度/%磺基水杨酸四氢呋喃-26.6邻苯二甲酸二丁酯-936.2二甲基亚砜-181.4N,N-二甲

10、酰胺-489.4对甲基苯磺酸四氢呋喃11二氯甲烷14二甲基亚砜10N,N-二甲基酰胺36氨基磺酸二甲苯82.54邻苯二甲酸二丁酯188乙腈93.7N,N-二甲酰胺68.68水杨酸二甲苯5甲醇-12.4乙醚-7.5四氢呋喃-22.81.4氧化态与本征态的红外光谱图本征态氧化态： 2 结果与分析2.1 聚苯胺合成结果分析由上实验数据得知，在投料比为1:1.5时，聚苯胺的产率最高为97.3%；当用盐酸作为酸种类时，盐酸的浓度为0.5mol/L时，聚苯胺产率最好，为85.16%；选用不同的酸时，硫酸的产率最高为92.9%；不同掺杂物时，水杨酸的产率最好，为99.54%；综上所得要使得聚苯胺的产率最好，

11、最好的条件是用投料比为1:1.5且浓度为0.5mol/L的硫酸并用水杨酸做掺杂物，这时的产率最佳。2.2 聚苯胺最佳溶剂分析由上述实验数据可知，在投料比为1:3乙二醇丁醚做溶剂时溶解性最好，为33.3%，在酸度为2.0时，用二甲苯做溶剂，此时溶解性最好为50%，用不同的酸时，当酸为磷酸时，用二甲亚砜做溶剂时的溶解性最好，为63.3%，对于不同的掺杂物，当掺杂物为氨基磺酸时，用乙腈做溶剂最好，溶解率为93.7%；综上所述，聚苯胺的最佳溶剂时乙腈。2.3 红外光谱图分析本征态的聚苯胺的FTIR经分析可知，在1628.45cm-1和1541.09cm-1出的吸收峰来自苯环特征峰，其中1628.45c

12、m-1峰是醌式结构Q=N的吸收振动；1541.09cm-1峰是苯式结构N-B-N的特征吸收振动，这两个吸收峰的强度比可以反映聚苯胺的氧化程度，表征醌式结构的峰越大，分子链的氧化程度越高；1384.34cm-1和1197.84cm-1峰是芳香胺Ar-N的吸收所致。3448.60cm-1峰为-NH的伸缩振动。与本征态聚苯胺相比，由于氧化态聚合物分子链中的电子云密度下降，降低了原子间的力常数，产生诱导效应，还有共轭效应，因而1541.09cm-1减弱至1523.73cm-1。由于氧化态聚苯胺中没有-NH伸缩振动，所以3448.60峰消失。3 结论（1)合成产率：通过四个实验探究数据结果分析可得出，当

13、掺杂物为水杨酸时聚苯胺合成产率最高为99.54%。（2)溶解性:通过对聚苯胺溶解性的研究可得出，当有机溶剂为乙腈时聚苯胺溶解率最高为93.7%,则乙腈为最佳溶剂。（3）红外光谱分析：通过分析本征态和氧化态聚苯胺的红外光谱图，可以得出氧化态聚苯胺中电子发生了离域，这种电子云的重排导致氧化态聚苯胺的大分子形成共轭结构形式，从而有利于提高聚苯胺的导电性能。参考文献【1】何波兵，钟安永，陈德本等，聚苯胺及苯胺共聚物的合成与表征【J】.高分子材料科学与工程，2002,18（3）：66【2】周震涛，杨洪业，王克俭等.聚苯胺的化学合成，结构及导电性能【J】.华南理工大学学报（自然科学版），1996,84：【3】张清华，王献红，景遐斌.聚苯胺的合成及光谱特性【J】.化学世界，2001,5:242【4】彭霞辉等. 聚苯胺的合成及性能. 中南大学学报, 第35卷第6期.【5】张连明等. 聚苯胺的合成、表征及气敏性. 化工技术与开发 , 第36卷第6期.【6】吴保安等. 盐酸掺杂态聚苯胺的合成、表征及电化学性能研究. 重庆材料研究院，重庆.【7】朱淮武.有机分子结构波谱解析.化学工业出版社.【8】徐浩，延卫，冯江涛.聚苯胺的合成与聚合机理研究进展.化工