聚苯胺制备研究+导电性能(10)
2.5 0.722 45.9673 0.36 2.8 8.7391
2 0.474 46.1772 0.24 4.2 8.949
1.5 0.638 46.0994 0.32 3.1 8.8712
1 3.344 45.3626 1.67 0.6 8.1344
以2mol/lHcl为计算实例：
假设每次测定时电阻长度均为2cm，横截面积均为1cm2
3.4 结果分析
3.4.1盐酸的物质的量浓度与电导率的关系图
用origin软件，以盐酸的物质的量浓度为横坐标，以产物的电导率为纵坐标作图，结果如下图所示。
图3.4.1盐酸的物质的量浓度与电导率的关系图
从实验结果可以很明显的看出，改变反应中盐酸的浓度，产物聚苯胺的电导率亦会有不同程度的变化，并不是盐酸的物质的量浓度越大，反应得的产物的电导率越高，实验结果是呈抛物线形状，当盐酸的浓度为2（mol/l）时，产物的电导率达到最高值4.2（S/cm）。距离浓度2（mol/l）较近的地方的电导率也较高，1-2之间，2-3之间，浓度改变相当明显。
3.4.2盐酸的物质的量浓度与聚苯胺产量的关系图
用origin软件，以盐酸的物质的量浓度为横坐标，以产物的质量为纵坐标作图，结果如下图所示
图3.4.2盐酸的物质的量浓度与聚苯胺产量的关系图
从实验结果可以很明显的看出，改变反应中盐酸的浓度，产物聚苯胺的质量亦会有不同程度的变化，并不是盐酸的物质的量浓度越大，反应得的产物的质量越高，实验结果是呈抛物线形状，当盐酸的浓度为2（mol/l）时，产物的质量达到最高值8.949g。浓度为1.5-2.5（mol/l）之间时，盐酸的浓度对反应物的产量的影响不是很大。
综上所述：在聚苯胺的制备过程中，反应物盐酸的浓度严重影响着产物的质量，以及聚苯胺的导电性能，实验证明，当盐酸的浓度为2mol/l时，无论是产物的浓度，还是产物的电导率都达到最大值。
3.5样品
图3.5.1 烘干后刚从烘箱中取出
图3.5.2 取出一段时间后
3.5.1分析
如图所示：上图是聚合后聚苯胺样品刚才烘箱中拿出了的样子，颜色为微带宝蓝色的带亮光的固体，而下图是在空气中放置片刻（约1分钟左右）后颜色，为黑色。由此可见，导电高分子在空气中不稳定，易变色，容易被空气氧化。而且经过烘干处理后的聚苯胺样品，虽然为固体，可是质轻，易于研磨，轻轻用手一捏就会变成黑色粉末，所以易于做红外分析。
4产物性能分析
4.1以2mol/l盐酸制备的聚苯胺为样品，进行产物的性能分析：
将得到的2mol/l盐酸制备得到的聚苯胺样品取少量固体碾成粉末，与 KBr晶体一起研磨后压片进行测量。红外谱图如下页所示：
分析：
从红外光谱图可以很清晰的看出，2mol/l 盐酸参与聚合反应，并且参杂后生成的聚苯胺的吸收峰很明显，各特征吸收峰代表的官能团分别是：3432cm为分子中C-H的伸缩振动的特征吸收峰，2924cm为分子中 -H伸缩振动，1640cm是羰基（C=O）的特征吸收峰，1550.6cm 为一NH一(C6H4)—NH一的伸缩振动特征吸收峰；1 461 cm为苯环的伸缩振动特征吸收峰；1388 cm 为 一NH 一(C6H4)一NH一中C—N 的特征吸收峰 ；1 233.5cm为—C—C的特征吸收峰，1061.6为醌式结构的特征吸收峰；786 cm 为苯环中 c—c 的弯曲振动特征吸收峰和 一(c6H 4)～ 中 C—H的特征 吸收峰。 由于掺杂使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 ；同时 ，由于掺杂 的作用 ，分子链 中电子 、电荷的离域化作用增加 ，形成共轭结构，产生共轭效应。两种效应（共轭效应，诱导效应）的结果均使基团的振动频率下降 ，因此，掺杂 后的红外吸收峰都比一般正常的吸收峰向低频方向移动；掺杂后改变最显著的是分子链中的醌式氮原子的振动吸收峰。参杂后醌式的特征吸收峰仅为1061.6，比正常的吸收峰向低波数方向移动较大，并且吸收峰与正常的相比也是比较宽，而且吸收是比较大的。其他吸收峰虽然没这么明显，但是也有不同程度的向低波数移动，表征醌式结构中 c—c 的伸缩振动的吸收峰 (1 550cm ) 也出现不同程度的移动；而苯环上的特征吸收峰 (1 461 cm 和 1 233cm 处) 变化较小。这些都说明掺杂的主要部位确实发生在醌式碳原子上，而不是苯式碳原子上。分子是由苯式结构和醌式结构组成 ，在分子链上 ，胺基上氮原子的价状态为 sP3 杂化 ，亚胺上氮原子的价状态为 sp2杂化，前者的s 成分较小，因为 s亚层比 P 亚层更靠近原子核，收到原子核的吸引力强，接受质子的能力较弱；因此，根据有机酸碱理论，胺基的碱性比亚胺的强，即更容易接受质子。按理说 ，掺杂时的质子化反应应优先发生在胺基上 。但当在亚胺上的氮原子上发生质子化反应时，其产物 中氮原子所带的正 电荷可通过共轭作用沿分子链分散到邻近原子上，从而增加了体系的稳定性；如质子化反应发生在胺基的氮原子上，则不利于电荷的分散，体系的稳定性较差。