07

收稿日期

:

2007

2

05

2

11

;

收修改稿日期

:

2007

2

08

2

07

基金项目

:

国防预研基金

(

51412010204

KG0119

)

通讯作者

:

张长瑞

,

教授

,

博士生导师

,

研究方向

:

纳米材料

;

陶瓷基复合材料

E

2

mail

:

crzhang

@nudt.

edu.

cn

原位聚合

(

PSS/

PANI)

n

复合膜的静电层

2

层自组装

刘萍云

,

张长瑞

3

,

冯

坚

,

邹晓蓉

(

国防科技大学

航天与材料工程学院

,

长沙

410073

)

摘

要

:

基于静电相互作用

,

从苯胺单体出发原位聚合

、

现场掺杂

、

层

2

层自组装制备多层聚苯乙烯磺酸钠

(

PSS

)

/

聚苯胺

(

PANI

)

复合膜

。

为了明确控制

PSS/

PAN

I

复合膜纳米结构的因素

,

以紫外

2

可见

(

UV

2

Vis

)

光

谱跟踪

PSS/

PANI

复合膜的成膜过程

,

系统地研究了基片性质

、

氧化剂用量及沉积时间等溶液因素对单个双层复

合膜纳米结构的影响

,

得到了制备单个双层复合膜的较优条件

。

在此基础上变换苯胺单体浓度

,

制备了不同纳米

结构的多层复合膜

(

PSS/

PAN

I

)

n

,

并用原子力显微镜

(

A

FM

)

、

扫描电镜

(

SEM

)

及椭偏仪等对该多层复合薄膜

的形貌结构进行了表征

。

结果表明

,

通过控制沉积条件

,

每双层复合膜的厚度可控制在

40

～

100

nm

,

电导率可达

2.

675

mS

・

cm

-

1

,

并且可制备增长均匀的

8

个双层的

(

PSS/

PAN

I

)

8

复合膜

。

热失重分析

(

T

GA

)

表明

,

(

PSS

/

PAN

I

)

n

多层复合膜的热稳定性优于普通

PSS/

PAN

I

复合膜

。

关键词

:

(

PSS/

PAN

I

)

n

复合膜

;

静电

;

层

2

层自组装

;

原位聚合

中图分类号

:

TB331

文献标志码

:

A

Layer

2

by

2

layer

self

2

assembly

of

in

2

situ

polymerized

(

PSS/

PANI)

n

composite

f

ilms

based

on

electrostatic

interaction

L

IU

Pingyun

,

ZHAN

G

Changrui

3

,

FEN

G

Jian

,

ZOU

Xiaorong

(

College

of

Aerospace

and

Material

Engineering

,

National

University

of

Defense

Technology

,

Changsha

410073

,

China

)

Abstract

:

The

sodium

polystyrene

sulfonate

(

PSS

)

/

polyaniline

(

PANI

)

composite

films

were

prepared

from

aniline

(

AN

)

monomers

by

in

2

situ

polymerization

,

self

2

acid

2

doping

and

layer

2

by

2

layer

self

2

assembly

through

the

e

2

lectrostatic

force.

In

order

to

completely

know

the

factors

to

control

the

nanostructure

,

the

progress

of

polymeriza

2

tion

of

the

PSS/

PAN

I

films

was

monitored

by

the

UV

2

Vis

spectra

,

and

the

influences

of

reaction

conditions

,

such

as

substrates

,

amounts

of

oxidant

,

and

dipping

time

on

the

structure

of

PSS

/

PAN

I

composite

films

were

also

stud

2

ied.

The

(

PSS/

PAN

I

)

n

composite

films

with

different

nanostructures

were

then

prepared

at

different

aniline

concen

2

trations.

Atomic

force

microscope

(

AFM

)

,

field

emission

scanning

electron

microscope

(

FESEM

)

and

ellipsometry

were

employed

to

characterize

the

(

PSS/

PAN

I

)

n

composite

films.

By

optimizing

the

deposition

conditions

,

the

thickness

of

the

PSS/

PAN

I

bilayer

was

controlled

within

40

～

100

nm

and

the

electrical

conductivity

of

the

PSS/

PANI

bilayer

was

2.

675

mS

・

cm

-

1

.

The

uniform

(

PSS/

PANI

)

8

composite

films

were

also

prepared

under

the

optimumconditions.

The

results

of

the

thermal

gravimetry

analysis

(

T

GA

)

showed

that

the

thermal

stability

of

(

PSS/

PAN

I

)

n

composite

films

was

stronger

than

that

of

general

PAN

I

/

PSS

composite

films.

K

eyw

ords

:

(

PSS/

PANI

)

n

composite

film

;

electrostatic

;

layer

2

by

2

layer

self

2

assembly

;

in

2

situ

polymerization

导电聚苯胺

(

PAN

I

)

由于其原料易得

、

合成工

艺简单

、

环境稳定性好

、

物理化学性能优良以及独

特的掺杂现象等特性而成为研究进展最快的导电聚

合物之一

,

在光电子器件

、

传感器

、

电磁屏蔽

、

金

属

防

腐

和

隐

身

技

术

等

领

域

有

着

广

阔

的

应

用

前

景

[

1

2

3

]

。

如何使这类功能分子在固态基质表面形成

稳定

、

有序且处于分子水平的层

2

层构筑已成为近

年来

人

们

关

注

的

热

点

[

4

2

8

]

。

Rubner

[

9

]

、李

丹

[

10

]

、

Park

[

11

]

和

K

im

[

12

]

等采用层

2

层自组装聚苯胺复合超

薄膜

,

这种方法尽管在一定程度上改善了导电聚苯

胺的加工性

,

但由于需要直接使用聚苯胺溶液

,

而

聚苯胺仅能溶于特殊的有机溶剂

,