聚苯胺混合型电容器的研制

论文摘要

使用乳液聚合-萃取法合成可溶性导电聚苯胺,总结出最佳的反应与后处理工艺条件。并以此为基础进行共掺杂与二次掺杂的研究。制备了导电聚苯胺粉末与氯仿萃取的导电聚苯胺溶液。使用XRD、TGA、UV-Vis、及FT—IR等手段对掺杂态聚苯胺的性能与结构进行了分析。研制了使用可溶性导电聚苯胺与液体电解质共同作用的新型铝电解电容器-聚苯胺混合型电容器。探索了其制作方法与工艺,并对其各项特性进行研究。 研究发现:乳液聚合-萃取法制备的十二烷基苯磺酸（DBSA）掺杂导电聚苯胺具有良好的溶解性;共掺杂法能够使聚苯胺在保持较好溶解性的同时,对其电导率与热稳定性进行提高,二次掺杂法能够显著提高掺杂态聚苯胺的电导率,并长期保持;以导电聚苯胺的氯仿萃取液通过溶液浸渍的方法,并加以液体电解质进行二次老练,能够成功地制备性能优异的聚苯胺混合型电容器。与传统液体铝电解电容器相比较,其具有高频-低阻抗的特性和稳定的温度特性,并具有一定的自愈性能。与纯固态聚合物电容器相比具有较低的漏电流。同时,在工作条件下能够保持较高的可靠性与较长的寿命。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪言
• 1.1 导电聚合物铝电解电容器的研究历史
• 1.2 聚合物铝电解电容器的结构与性能
• 1.2.1 铝电解电容器的结构
• 1.2.2 聚合物铝电解电容器的性能
• 1.3 聚苯胺的结构与性能
• 1.3.1 聚苯胺的结构
• 1.3.2 聚苯胺的导电机理
• 1.4 聚苯胺的合成与掺杂
• 1.4.1 电化学聚合
• 1.4.2 化学氧化聚合
• 1.4.3 聚苯胺的掺杂
• 1.5 聚苯胺在铝电解电容器中的应用与目前存在的问题
• 1.6 本文的主要工作
• 2 乳液聚合-萃取法合成可溶性导电聚苯胺
• 2.1 实验原料
• 2.2 实验方法
• 2.3 测试与表征
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 乳液聚合-萃取法工艺条件的研究
• 2.4.1.1 反应温度对聚苯胺性能的影响
• 2.4.1.2 反应时间对聚苯胺性能的影响
• 2.4.1.3 引发剂用量的影响
• 2.4.1.4 掺杂酸用量对聚苯胺性能的影响
• 2.4.1.5 后处理洗涤次数对聚苯胺电导率的影响
• 2.4.2 乳液萃取法合成的导电聚苯胺的性能分析
• 2.4.2.1 红外光谱分析
• 2.4.2.2 紫外—可见光谱分析
• 2.4.2.3 X射线衍射分析
• 2.5 本章小结
• 3 共掺杂与二次掺杂改善导电聚苯胺性能
• 3.1 实验原料
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 CSA＼TSA-DBSA共掺杂
• 3.2.2 间甲酚二次掺杂
• 3.3 测试与表征
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 共掺杂中CSA／TSA用量对聚苯胺性能的影响
• 3.4.2 间甲酚二次掺杂对聚苯胺性能的影响
• 3.4.3 共掺杂与二次掺杂的导电聚苯胺的性能分析
• 3.4.3.1 CSA＼TSA-DBSA共掺杂聚苯胺的热性能分析
• 3.4.3.2 紫外—可见光谱分析
• 3.4.3.3 X射线分析
• 3.5 本章小结
• 4 导电聚苯胺混合型电容器制作工艺的研究
• 4.1 实验设备与原料
• 4.1.1 实验设备
• 4.1.2 实验原料
• 4.2 聚苯胺混合型铝电解电容器的制作
• 4.2.1 浸渍法制作聚苯胺混合型电容器
• 4.2.2 再掺杂法制作聚苯胺混合型电容器
• 4.3 性能测试
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 不同制作方法对电容器性能的影响
• 4.4.2 聚苯胺电导率对电容器性能的影响
• 4.4.3 萃取液浸润程度对电容器性能的影响
• 4.4.3.1 电容器衬垫纸种类与浸渍次数的影响
• 4.4.3.2 溶剂处理的影响
• 4.4.3.3 老练工艺对电容器性能的影响
• 4.5 本章小结
• 5 导电聚苯胺混合型电容器的特性研究
• 5.1 混合型电容器的性能测试
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 频率特性
• 5.2.2 温度特性
• 5.2.3 漏电流与自愈特性
• 5.2.4 寿命与可靠性
• 5.2.5 性能指标水平
• 5.3 本章小结
• 6 全文总结
• 致谢
• 参考文献