Abstract
本研究以各種光譜分析法、熱分析法、SEM圖譜、導電度測量法及電子微 探儀探討經 1-methyl-2-pyrrolidone（NMP) 塑化之聚苯胺膜的結構及其 對酸摻雜之影響；並以介電分析儀、微差掃描熱卡及紅外線光譜探討交聯 反應及 NMP 對聚苯胺導電度及其鬆弛時間分佈之影響，同時也探討聚苯 胺膜的導電度鬆弛與分子鏈熱運動的關係。另外，並以動態機械分析、變 溫導電度、變溫 UV-Vis 光譜、光譜分析法及原子力顯微鏡探討聚苯胺- 聚丙烯酸摻合體的結構與物性間的關係以及其相容性。 因 NMP 之存在， 促使聚苯胺膜表面為平滑且緊密的形態，且 NMP 之 C=O 基與酸摻雜物的 酸基間之作用力會阻撓酸之摻雜行為，所以當聚苯胺膜採用浸泡式摻雜方 法時，只有膜的表面區域被摻雜到，較佳的摻雜方式為採用溶液混合式摻 雜。因 NMP之 C=O基與聚苯胺之苯環鏈節中之 NH 基間具有氫鍵作用，而 使得 NMP絕大部份分佈於較柔軟之苯環鏈節附近，較剛硬且含較少 NMP 的□環鏈節則聚集（aggregate）成一個相，稱□環鏈節相，而較柔軟之 苯環鏈節則因 NMP 之氫鍵吸引力而聚集成另一個相，稱苯環鏈節相，因 而 NMP 造成聚苯胺膜內之相分離現象，所以聚苯胺膜具有兩個導電度鬆 弛峰，在低頻之導電度鬆弛峰是由於□環鏈節相所造成，而在高頻之導電 度鬆弛峰則是由於苯環鏈節相所造成。 以非指數衰減函數之表示式，再 經 deconvolution 過程配適電性模數實驗點後，可精確求得聚苯胺膜兩 個導電度鬆弛峰個別之配適參數。 低頻及高頻兩鬆弛峰因熱運動而逐漸 合併，但兩鬆弛峰始終無法合併成單獨的一個鬆弛峰，亦即，相分離狀態 在任何溫度下均存在，不因溫度高於玻璃轉移完成點而消失。 溫度高於 160 .degree.C 後，交聯反應降低了分子鏈之熱運動程度，使兩鬆弛峰隨 溫度升高而逐漸分開。 聚苯胺膜之玻璃轉移首先在含有較多 NMP 之苯環 鏈節相發生，玻璃轉移發生時，苯（或□）環間的扭曲角度增加，使電子 躍遷的能障增大，因而導電度鬆弛時間分佈變寬。聚苯胺膜內苯環鏈節相 之導電度大於□環鏈節相者，兩相之導電度隨溫度的變化過程中均受玻璃 轉移之影響而產生導電度之局部最高值。聚苯胺-聚丙烯酸摻合體作 .alpha. 緩和運動時，摻雜到聚苯胺上之部份質子因熱運動而脫離氮原子 ，並與相鄰之對離子（counter ion）結合，造成去摻雜之效果，導電度 因而降低。當摻合體降至室溫後，其中部份的 COOH 基又會再行摻雜聚苯 胺。