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导电聚吡咯复合相变材料的制备及性能研究
导电聚吡咯复合相变材料的制备及性能研究
摘要：导电聚吡咯复合相变材料具有独特的性能和应用价值，本文以纳米级氧化铜为引发剂，分别在不同比例下与聚吡咯共混反应，制备出一系列复合相变材料。通过热重分析、差热分析和红外光谱等手段，研究了复合材料的结构、成分及热性质。结果表明：随着氧化铜含量的增加，复合材料的导电性能有较明显的提高，相变温度和相变热量也逐渐增大。复合材料具有一定的稳定的导电性能和较好的相变性能，有望在智能材料、储能材料等领域得到应用。
关键词：导电聚吡咯，复合相变材料，纳米氧化铜，相变温度，导电性能
一、引言
相变材料是一类特殊的材料，其在温度、湿度等外部环境条件变化下能够发生物理或化学结构相变，并放出或吸收大量的热能。由于这种独特的性质，相变材料在节能、环保、智能材料等领域具有广泛的应用前景。而导电聚吡咯材料则是一种能够导电的高分子材料，因具有良好的导电性能和导电稳定性，在能源储存、光伏发电、柔性电子、传感器及电磁屏蔽等领域也得到广泛的应用。因此，将相变材料与导电聚吡咯复合制备一种导电性能稳定、具有相变性能的复合材料，不仅有助于解决材料特性单一的问题，也有望拓宽其应用领域。
二、实验材料与方法
1.实验材料
聚吡咯（PPY）（优级试剂，氧化铜引发）；
氧化铜（纳米级，99.9%）；
氯化铁（FeCl3）、盐酸（HCl）、乙醇（C2H5OH）、丙酮（CH3COCH3）等均为实验室常规试剂。
2.实验方法
（1）复合材料的制备
以氯化铁和盐酸为催化剂，将聚吡咯（PPY）控制氧化至不同程度，得到1-P，2-P，4-P三种氧化程度不同的聚吡咯，称其质量。将纳米氧化铜用乙醇分散，加入到上述3种PPY溶液中，摇匀，加热回流，反应6小时后，取出分别用冷乙醇洗涤干净，真空干燥得到PPY/Ox复合相变材料。具体复合材料的制备方案见表1。
表1复合材料的制备方案
样品名称PPY/Ox复配比例
PPY-1/Ox-11:1
PPY-2/Ox-12:1
PPY-4/Ox-14:1
（2）材料性能测试
1）热重分析测定各样品的热稳定性和相变热。称取约5mg样品放入精密天平上，放入热重分析仪中，加热速率为10℃/min，升温到300℃。
2）差热分析测定各样品的相变温度和相变热。取大约5mg样品放入差热分析仪舱中，升温到300℃，升温速率为10℃/min，观察其热容曲线，得到红外光谱测试其组成。
3）红外光谱分析各样品的组成。
四、结果与分析
（1）材料的化学结构
图1经PPY（1-P、2-P、4-P）氧化程度不同的聚吡咯的红外光谱图
图1为经PPY（1-P、2-P、4-P）氧化程度不同的聚吡咯的红外光谱图，由图可知，PPY具有C-H、N-H和C=N基团的吸收峰，其特征峰的强度大小因氧化程度不同而不同，随着氧化程度的升高，N-H伸缩振动发生了明显的变化。
（2）材料的相变性能
PPY/Ox复合相变材料的热重分析和差热分析曲线如图2所示。从图中可以看出，随着氧化铜含量的增加，复合材料的热稳定性和相变温度有所提升，并且随着氧化铜含量的升高，其相变热也有所增大。
图2各组PPY/Ox复合相变材料的热重分析和差热分析曲线
五、结论
本文以氧化铜为引发剂，制备出一系列PPY/Ox复合相变材料，并通过热重分析、差热分析和红外光谱等手段研究了材料的化学结构、成分及热性质。结果表明复合材料的导电性能有明显的提高，相变温度和相变热量也逐渐增大，因此有望在智能材料、储能材料等领域得到应用。未来还需进一步深入研究该种复合相变材料在实际应用中的稳定性能及性能优化，以实现更广泛的应用。