纳米聚苯胺因具有原料易得、合成简便、良好的导电性、独特的氧化还原特性、相对较好的溶解性等特点,引起了人们的广泛重视和研究。化学氧化聚合法是可规模化制备纳米聚苯胺的重要方法之一,而超重力是重要的化工过程强化新技术。建立在这两种技术基础之上,本课题组成功首创了超重力化学氧化聚合法(简称超重力法),成为可规模化合成高性能纳米聚苯胺纤维的一个新方法。为了进一步优化工艺并提高产品性能,本论文研究了不同工艺对超重力法制备聚苯胺过程和产品性能的影响及影响机理,确定以超重力间歇工艺为主要研究对象,并以此为基础,研究添加剂对该制备过程和所得产品性能的影响和机理,得到了形貌和性能优异的聚苯胺纳米纤维及聚苯胺复合材料。主要研究内容如下：1.考察了超重力法制备聚苯胺工艺对产品的影响,结果表明：采用超重力间歇工艺得到了聚苯胺纳米纤维,与机械搅拌法所得产品相比,该产品的组成、结构、分子量以及电化学稳定性等区别不大,但比表面积(49.1 m2/g)和电导率(108.1 S/m)分别增大了26.2%和15.2%,提高了聚苯胺在电化学反应时的有效利用率和电子传导速率,使比电容(667.6 F/g)增大了77.6%。采用了超重力循环工艺制备出了边长为100-150 nm的立方体聚苯胺纳米颗粒,随温度升高该颗粒有向纤维转变的趋势。在干燥的过程中该颗粒会发生二次团聚,形成聚苯胺纤维。这种立方体颗粒的形成可能是由于超重力旋转床中强烈的混合作用打破了聚苯胺颗粒组装成聚苯胺纤维的过程。由于间歇工艺的重复性和产品的比表面积较高,对聚苯胺导电性和电化学性能有直接影响,因此选择超重力间歇法作为后续研究的基础。2.为改善聚苯胺纳米纤维的形貌及性能,采用N-苯基对苯二胺(AD)和对苯二胺(AP)作为添加剂,考察了添加剂用量、反应温度、旋转床转速等对产品性能的影响。结果表明：AD和AP均能促进聚苯胺纤维的生长,所得聚苯胺的平均长径比最高分别可达19.4和37.4,比电容最高分别为527.5和552 F/g。比电容增大的原因是这两种添加剂的氧化电势较低,先于苯胺成核,加速反应的进行,使超重力旋转床中的聚合反应更趋近于均相成核,得到高长径比的聚苯胺纤维,从而提高聚苯胺在电化学反应中的有效利用率和电子传输速率。此外,添加剂的分子结构对产品的形貌也有重要影响。3.以多壁碳纳米管为添加剂,研究它对超重力法制备纳米聚苯胺过程的影响和影响机理,考察了多壁碳纳米管含量、碳纳米管表面官能团等因素对产品形貌及导电性能的影响,得到了聚苯胺/多壁碳纳米管复合材料。结果表明：聚苯胺在多壁碳纳米管上可包覆形成均匀的核壳结构(直径30-50 nm)。接枝在多壁碳纳米管上的苯胺基团参与了苯胺的聚合,并与聚苯胺之间形成共价键。多壁碳纳米管的加入形成了导电通道,可使聚苯胺的电导率增大9倍。与机械搅拌法相比,超重力法由于其良好的微观混合作用,有利于获得包覆均匀的产品。4.以石墨烯为添加剂,研究它对超重力法制备纳米聚苯胺过程的影响和影响机理,考察了石墨烯含量、苯胺浓度、氧化剂／苯胺摩尔比等因素对产品性能的影响,得到了聚苯胺／石墨烯复合材料。结果表明：聚苯胺在石墨烯片层上可形成均匀的包覆层,厚度可在20-40nm之间调节。由于聚苯胺和石墨烯之间的协同效应,所得产品的比电容达到403 F/g,较纯聚苯胺提高了26%。在保证石墨烯分散良好的情况下,提高苯胺浓度对产品性能影响不大。在适当的氧化剂用量下,产品的比电容最高可达542 F/g。产品的形貌对比电容有较大影响,是因为均匀且薄的包覆层能暴露出更多的聚苯胺表面,提高聚苯胺在电化学反应中的有效利用率。