一種導(dǎo)電高分子材料-聚苯胺論文

一種導(dǎo)電高分子材料——聚苯胺PAGE4PAGE13化工系課程論文課程：材料化學(xué)題目：一種導(dǎo)電高分子材料——聚苯胺小組名稱：學(xué)生：指導(dǎo)老師：日期：2013年11月19日

目錄封面……………………1目錄……………………2摘要……………………3前言……………………3導(dǎo)電高分子材料的概念……………32.導(dǎo)電高分子材料的分類……………33.導(dǎo)電高分子的導(dǎo)電機(jī)理……………44.一種到點(diǎn)高分子材料——聚苯胺…………………44.1聚苯胺的結(jié)構(gòu)及導(dǎo)電機(jī)理………54.2聚苯胺的合成……………………64.3聚苯胺導(dǎo)電材料的應(yīng)用…………104.4聚苯胺的應(yīng)用前景………………115.結(jié)論…………………11參考文獻(xiàn)……………12

一種導(dǎo)電高分子材料——聚苯胺摘要:綜述了導(dǎo)電高分子材料的導(dǎo)電機(jī)理和應(yīng)用前景，介紹了其中一種應(yīng)用最廣泛的導(dǎo)電高分子材料之一——聚苯胺，包括主要制備方法和應(yīng)用，指出導(dǎo)電高分子材料自身仍存在不足，有待進(jìn)一步的探索和發(fā)現(xiàn)。關(guān)鍵詞：導(dǎo)電高分子聚苯胺摻雜合成應(yīng)用Abstract:Reviewtheconductivemechanismandapplicationprospectofconductivepolymermaterialsareintroduced,oneofthemostwidelyusedone--polyanilineconductivepolymermaterials,preparationmethodandapplicationincludesthemainsystem,pointedoutthattheconductivepolymermaterialitselfisinsufficient,needfurtherexplorationanddiscovery.Keywords:conductivemacromoleculesPolyanilineadulterationcombininguse前言：在二十世紀(jì)中發(fā)展起來(lái)的功能高分子中，導(dǎo)電高分子是最突出的代表之一。20世紀(jì)79年代以前，人們一直將高分子材料作為絕緣材料來(lái)使用。直到1980年前后，人們普遍認(rèn)識(shí)到，聚乙炔的導(dǎo)電性很高，經(jīng)過(guò)一系列的研究，后來(lái)出現(xiàn)了聚苯，聚吡咯，聚苯胺等。其中聚苯胺因?yàn)槠渥陨淼膬?yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為最有希望在實(shí)際中得到應(yīng)用的導(dǎo)電高分子材料，并以它為基礎(chǔ)正開(kāi)發(fā)許多新技術(shù)。導(dǎo)電高分子具有特殊的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的物理化學(xué)性能使它在能源，光電子器材，信息，傳感器，分子導(dǎo)線和分子器件，電磁屏蔽，金屬防腐和隱身技術(shù)方面有著廣泛，誘人的應(yīng)用前景[1]。1.導(dǎo)電高分子材料的概念（定義）所有的導(dǎo)電高分子材料都屬于"共軛高分子"，是指其本身或經(jīng)過(guò)“摻雜”后具有導(dǎo)電性，使其由絕緣體轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)體一類高分子材料。這是一類具有接近金屬導(dǎo)電性的高分子材料，同金屬相比，具有低密度，低價(jià)格，高可加工性等優(yōu)點(diǎn)。導(dǎo)電材料大致可分為復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料和結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子材料[2]。2.導(dǎo)電高分子材料的分類導(dǎo)電高分子材料按導(dǎo)電原理可分為結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子材料和復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料。2.1

結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電聚合物結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子材料是高分子本身的結(jié)構(gòu)或經(jīng)過(guò)一定的摻雜處理后，具有導(dǎo)電功能的材料。一般用電子高度離域的也可被分為離子型和電子型兩類。電子型導(dǎo)電高分子指的是以共軛高分子為主體的導(dǎo)電高分子材料，導(dǎo)電的載流子是電子或空穴，其可分為四類：共軛聚合物，橋基聯(lián)結(jié)的平面堆砌聚合物，側(cè)鏈具有電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合物的導(dǎo)電高分子和非電荷轉(zhuǎn)移型導(dǎo)電高分子。從實(shí)用角度看，前兩種更有研究?jī)r(jià)值。這類材料是目前世界導(dǎo)電高分子材料研究開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)[3]。2.2

復(fù)合型導(dǎo)電高分子復(fù)合型導(dǎo)電高聚物是以高分子材料為基體，加入一定數(shù)量的導(dǎo)電物質(zhì)(如碳黑，石墨，碳纖維，金屬粉，金屬纖維，金屬氧化物等)組合而成。該類聚合物兼有高分子材料的加工特性和金屬的導(dǎo)電性。3．導(dǎo)電高分子的導(dǎo)電機(jī)理3.1結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電聚合物導(dǎo)電機(jī)理物質(zhì)的導(dǎo)電過(guò)程是載流子在電場(chǎng)作用下定向移動(dòng)的過(guò)程。在離子型導(dǎo)電高分子材料中，大分子鏈呈螺旋體空間結(jié)構(gòu)，與其配位絡(luò)合的陽(yáng)離子在大分子鏈段運(yùn)動(dòng)作用下，就能夠在螺旋孔道內(nèi)通過(guò)空位遷移；或被大分子“溶劑化”了的陰陽(yáng)離子同時(shí)在大分子鏈的空隙間躍遷擴(kuò)散。對(duì)于電子型導(dǎo)電高分子材料，載流子來(lái)源于它內(nèi)部的含有部分占據(jù)的軌道的特殊結(jié)構(gòu)逃逸出來(lái)的自由電子。大分子鏈內(nèi)與鏈間兀電子軌道重疊交蓋所形成的導(dǎo)電能帶為載流子的轉(zhuǎn)移和躍遷提供了通道。在外加能量和大分子鏈振動(dòng)的推動(dòng)下，便可傳導(dǎo)電流[4]。3.2復(fù)合型導(dǎo)電高分子導(dǎo)電機(jī)理復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料存在著導(dǎo)電通道，隧道效應(yīng)，場(chǎng)致發(fā)射三種導(dǎo)電機(jī)理。其機(jī)理比較復(fù)雜，一般可分為導(dǎo)電回路如何形成以及回路形成后如何導(dǎo)電兩個(gè)方面。大量的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，復(fù)合體系中導(dǎo)電填料的含量增加到某一臨界含量時(shí)，會(huì)出現(xiàn)“滲濾”現(xiàn)象，在突變區(qū)域之后，體系電阻率隨導(dǎo)電填料含量的變化又恢復(fù)平緩。關(guān)于如何導(dǎo)電的問(wèn)題，主要涉及高分子樹(shù)脂基體中的導(dǎo)電填料的電子傳輸問(wèn)題。通常導(dǎo)電填料加入聚合物基體中后。不可能真正達(dá)到多項(xiàng)均勻分。因此總有部分導(dǎo)電粒子能夠互相接觸而形成鏈狀導(dǎo)電通道，使復(fù)合材料得以導(dǎo)電。但是，由于導(dǎo)電粒子之間存在著內(nèi)部電場(chǎng)，如果這些孤立粒子或小聚集體之間距離很近，中間只被很薄的樹(shù)脂層隔開(kāi)，那么就會(huì)出現(xiàn)隧道效應(yīng)的現(xiàn)象?；蛘呤菍?dǎo)電粒子間的內(nèi)部電場(chǎng)很強(qiáng)時(shí)，電子將有很大的幾率飛越樹(shù)脂界面層勢(shì)壘而躍遷到相鄰的導(dǎo)電粒子上產(chǎn)生場(chǎng)致發(fā)射電流。這時(shí)樹(shù)脂界面層起著相當(dāng)于內(nèi)部分布電容的作用。復(fù)合型導(dǎo)電性能是這三種導(dǎo)電機(jī)理作用的競(jìng)爭(zhēng)結(jié)果。在不同情況下出現(xiàn)以其中一種機(jī)理為主導(dǎo)的導(dǎo)電現(xiàn)象[5]。4．一種導(dǎo)電高分子材料——聚苯胺4.1聚苯胺的結(jié)構(gòu)及導(dǎo)電機(jī)理4.1.1聚苯胺結(jié)構(gòu)聚苯胺是典型的有機(jī)導(dǎo)電聚合物，具有多樣化的結(jié)構(gòu)，獨(dú)特的摻雜原理，優(yōu)異的物理化學(xué)性能，常溫下一般呈不規(guī)則的粉末狀態(tài)，具有較低的結(jié)晶度和分子取向度。與其它導(dǎo)電高聚物一樣，它也是共軛高分子，在高分子主鏈上交替重復(fù)單雙鏈結(jié)構(gòu)，具有的介電子云分布在分子內(nèi)，相互作用形成能帶等。其結(jié)構(gòu)中的P電子雖具有離域能力，但它并不是自由電子，分子中的共軛結(jié)構(gòu)使P電子系增大，電子離域性增強(qiáng)，可移動(dòng)范圍增大，當(dāng)共軛結(jié)構(gòu)達(dá)到足夠大時(shí)，化合物即可提供自由電子，從而能夠?qū)щ姟D1聚苯胺可看作是苯二胺與醌二亞胺的共聚物（如上圖1），x值用于表征聚苯胺的氧化還原程度，不同的x值對(duì)應(yīng)于不同的結(jié)構(gòu)，組分及電導(dǎo)率。完全還原型(x=1)和完全氧化型(x=0)都為絕緣體;在0<x<1的任一狀態(tài)都能通過(guò)質(zhì)子酸摻雜進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換。當(dāng)x=0.5時(shí),其電導(dǎo)率最大，且可通聚合時(shí)氧化劑種類，濃度等條件控制x的大小。4.1.2聚苯胺導(dǎo)電機(jī)理利用共軛高聚物容易被氧化還原這一特性，對(duì)其進(jìn)行電化學(xué)或化學(xué)摻雜，使離子嵌入聚合物，以中和主鏈上的電荷，從而可使聚苯胺迅速并可逆地從絕緣狀態(tài)變成導(dǎo)電狀態(tài)，當(dāng)用質(zhì)子酸進(jìn)行摻雜時(shí)，質(zhì)子化優(yōu)先發(fā)生在分子鏈的亞胺氮子上，質(zhì)子酸發(fā)生離解后，生成的氫質(zhì)子(H+)轉(zhuǎn)移至聚苯胺分子鏈上，使分子中亞胺上的氮原子發(fā)生質(zhì)子化反應(yīng)，生成荷電元激發(fā)態(tài)極化子。因此，半氧化半還原態(tài)的聚苯胺經(jīng)質(zhì)子酸摻雜后，分子內(nèi)的醌環(huán)消失，電子云重新分布，氮原子上的正電荷離域到大共軛P鍵中，從而使聚苯胺呈現(xiàn)出高的導(dǎo)電性。聚苯胺的導(dǎo)電性受許多因素的影響，除分子鏈本身的結(jié)構(gòu)外，較重要的因素還有pH值和溫度。當(dāng)pH<2時(shí)，電導(dǎo)率不受pH值影響，呈金屬狀態(tài)；當(dāng)2<pH<4時(shí)，兩者呈負(fù)相關(guān)，電導(dǎo)率隨溶液pH值的降低而迅速增加，呈半導(dǎo)體狀態(tài)；當(dāng)pH>4時(shí)，電導(dǎo)率不受pH值影響，呈絕緣狀態(tài)[6]。溫度升高時(shí)，電導(dǎo)率從10S/cm的室溫增至235℃的1000S/cm。通過(guò)摻雜及改變摻雜物的濃度可使其導(dǎo)電率的變化達(dá)到個(gè)18數(shù)量級(jí)。下圖為中間氧化態(tài)聚苯胺質(zhì)子酸摻雜過(guò)程，即導(dǎo)電原理（如下圖2）：圖24.2聚苯胺的合成聚苯胺的合成研究開(kāi)始于20世紀(jì)時(shí)期，專家采用多種氧化劑在不同的反應(yīng)條件下探究對(duì)聚苯胺的氧化，在實(shí)驗(yàn)中成功制造了一系列氧化摻雜程度不同的聚苯胺產(chǎn)物，合成聚苯胺主要有化學(xué)合成和電化學(xué)合成兩大類。在之后的研究中，聚苯胺合成方法得到不斷的探索和發(fā)展，其他的一些合成方法也相繼出現(xiàn)[7]。4.2.1化學(xué)氧化合成4.2.1.1化學(xué)氧化合成法的工藝 采用酸——過(guò)硫酸銨體系合成摻雜態(tài)聚苯胺。需要用到的儀器設(shè)備：磁力攪拌器，平衡滴液漏斗電磁攪拌器，布氏漏斗，水泵，真空干燥箱。首先配置2mol/L濃度的鹽酸和2mol/L濃度過(guò)硫酸銨【（NH4）2S2O8,APS】水溶液，在三角瓶中加入50ml2mol/L濃度的鹽酸,加入4.7g（4.6ml）圖3苯胺（An），在冰浴下攪拌10min，待溫度降至5攝氏度以下，用滴液漏斗緩慢滴加配制好的過(guò)硫酸銨溶液3-5s/d，并始終保持水浴溫度在5攝氏度以下滴完后用電磁攪拌，繼續(xù)反應(yīng)一個(gè)鐘。抽濾得到聚合物，分別用去離子水，乙醇清洗后，真空干燥即得摻雜態(tài)聚苯胺。（如下圖4）為其化學(xué)氧化合成法流程圖：秤取過(guò)硫酸銨晶體【（NH4）2S2O8,APS】秤取過(guò)硫酸銨晶體【（NH4）2S2O8,APS】11.4g配制成2mol/L過(guò)硫酸銨溶液緩慢滴加（3-5s/d） 溶解于25mL蒸餾水中 保持冰浴溫度低于5攝氏度保持冰浴溫度低于5攝氏度稱取4.7g的苯胺(An)三口瓶中已配置好50ML的2mol/L的HCL溶液稱取4.7g的苯胺(An)三口瓶中已配置好50ML的2mol/L的HCL溶液 加入到 冰浴攪拌10min取36%的濃HCL加入到100ML的蒸餾水中，混合均勻滴完后，保持溫度取36%的濃HCL加入到100ML的蒸餾水中，混合均勻 繼續(xù)反應(yīng)1h，抽濾 洗滌，烘干摻雜態(tài)聚苯胺 配制成摻雜態(tài)聚苯胺圖44.2.1.2影響聚苯胺性能因素的探討氧化劑過(guò)硫酸銨（APS）用量和加入的方式都會(huì)影響聚苯胺的性能，在一定范圍內(nèi)，隨著氧化劑用量的增加，聚合物的產(chǎn)率和電導(dǎo)率也增加。例如，若用1mol/L的鹽酸在室溫下反應(yīng)6h合成聚苯胺，在同樣的溫度和反應(yīng)條件下，當(dāng)APS:An的摩爾比為1時(shí)，產(chǎn)率較高，氧化劑增加產(chǎn)率下降不大；但當(dāng)氧化劑用量過(guò)多時(shí)，體系活度中心相對(duì)較多，不利于生成高分子量的聚苯胺，且聚苯胺的過(guò)氧化程度增加，聚合物的電導(dǎo)率下降[8]。（如下圖5）為APS：An摩爾比對(duì)聚苯胺產(chǎn)率的影響。圖5APS：An摩爾比對(duì)聚苯胺產(chǎn)率的影響反應(yīng)溫度也是影響聚苯胺合成的重要參數(shù)，聚苯胺的合成是劇烈的放熱反應(yīng)過(guò)程，反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)物的分子量和分布都有很大的影響。（如下圖6）為不同溫度下反應(yīng)6h合成聚苯胺的產(chǎn)率情況。圖6聚苯胺的產(chǎn)率與反應(yīng)溫度的關(guān)系反應(yīng)時(shí)間與反應(yīng)溫度緊密相關(guān)，一般升高反應(yīng)溫度會(huì)縮短反應(yīng)時(shí)間，低溫有利于提高聚苯胺的分子量并獲得分子量分布較窄的聚合物。（如下圖7）為聚苯胺的產(chǎn)率和反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系。圖7聚苯胺的產(chǎn)率和反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系結(jié)合上圖可以，表明在APS:An的摩爾比為1，低溫下聚合需要較長(zhǎng)的時(shí)間才能得到較高的轉(zhuǎn)化率和分子量，適當(dāng)延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間可以提高聚苯胺的轉(zhuǎn)化率和分子量，但時(shí)間過(guò)長(zhǎng)也會(huì)使已經(jīng)形成的分子鏈在氧化環(huán)境中氧化降解，從而降低其電導(dǎo)率。4.2.2電化學(xué)合成4.2.2.1電化學(xué)合成法的工藝電化學(xué)法制備聚苯胺是在含苯胺的電解質(zhì)溶液中，選擇適當(dāng)?shù)碾娀瘜W(xué)條件，使苯胺在陽(yáng)極上發(fā)生氧化聚合反應(yīng)，生成粘附于電極表面的聚苯胺薄膜或是沉積電極表面的聚苯胺粉末。電化學(xué)方法合成的聚苯胺純度高，反應(yīng)條件簡(jiǎn)單且易于控制。電化學(xué)聚合是苯胺在電流作用下在電極下發(fā)生聚合，得到墨綠色的聚苯胺產(chǎn)物。需要用到的儀器設(shè)備：電化學(xué)分析儀，150mL燒杯兩只，導(dǎo)電玻璃（工作電極：A，正極）；銅導(dǎo)線（B，負(fù)極）；兩節(jié)1.5伏電池；可變電阻器（0~1*10^5）。首先配制50毫升濃度為3mol/L的硝酸溶液;接著量取3mol/L硝酸1.5mL，稀釋至45mL，再加入KCL1.7克，混合均勻，配制成0.1mol/L的硝酸和0.5mol/LKCL的混合溶液。往燒杯中加40mL3mol/L硝酸和3mL苯胺，混合均勻。按（如下圖8）連接電路：將可變電阻調(diào)至0.6至0.7伏，閉合電路，通電20~30分鐘后斷電，在導(dǎo)電玻璃制成的工作電極表面形成一層綠色的PAN鍍層。將兩電極移入盛有0.5moL/L硝酸混合溶液的燒杯中，改變電阻，可以觀察到在0.8V時(shí)才能得到完全氧化的聚苯胺[9][10]。（如下圖9）為電化學(xué)合成法流程圖：圖8取1.5ML并稀釋成45ML，再+KCL1.7g量取濃HNO36.8ML稀釋至50ML 取1.5ML并稀釋成45ML，再+KCL1.7g量取濃HNO36.8ML稀釋至50ML3mol/L的HNO3溶液 配制成 3mol/L的HNO3溶液 取40ML 取40ML攪拌+3ML苯胺配制成0.1mol/L的HNO3和0.1mol/L的HNO3和0.5mol/L的KCL的混合溶液于燒杯電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液解質(zhì)溶液將兩極移入，改變電阻并觀察其電變色現(xiàn)象將兩極移入，改變電阻并觀察其電變色現(xiàn)象在玻璃工作電極表面形成一層綠色Pan鍍層如圖連接電路，調(diào)可變電阻使電壓為0.6—0.7V在玻璃工作電極表面形成一層綠色Pan鍍層如圖連接電路，調(diào)可變電阻使電壓為0.6—0.7V圖94.2.2.2電化學(xué)法合成聚苯胺的影響因素但電化學(xué)法只適宜于合成小批量的聚苯胺。因?yàn)樵陔娀瘜W(xué)聚合過(guò)程中存在一些阻礙聚合反應(yīng)進(jìn)行并使聚合結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)多分散性的因素：其一是單位的氧化電位一般比所得聚合物的可逆氧化還原電位要高，因此在聚合過(guò)程中可能出現(xiàn)聚合鏈的的過(guò)氧化；其二是電化學(xué)聚合中單位聚合活性中心的選擇性差，幾乎所有電化學(xué)聚合都存在不同程度的交聯(lián)；此外電化學(xué)合聚合方法和條件的限制。苯胺的電化學(xué)聚合方法有動(dòng)電位掃描法，恒電流聚合，恒電位法以及脈沖極化法。影響聚苯胺的電化學(xué)法合成的因素有:電解質(zhì)溶液的酸度，溶液中陰離子種類,苯胺單體的濃度，電極材料，聚合反應(yīng)溫度等。電解質(zhì)溶液酸度對(duì)苯胺的電化學(xué)聚合影響最大，當(dāng)溶液pH<1.8時(shí)聚合可得到具有氧化還原活性并有多種可逆顏色變化的聚苯胺膜，當(dāng)溶液pH>1.8時(shí)聚合則得到無(wú)電活性的惰性膜。溶液中陰離子對(duì)苯胺陽(yáng)極聚合速度也有較大影響，聚合速度H2SO4比HNO3，HCL，H3PO4和HClO4都大。用電化學(xué)法制得的導(dǎo)電聚苯胺/聚已內(nèi)酰胺復(fù)合膜，顯示出優(yōu)良的機(jī)械性能和良好的導(dǎo)電性。用電化學(xué)法還可制得納米結(jié)構(gòu)的聚苯胺。用電化學(xué)方法以高氯酸為摻雜劑合成的聚苯導(dǎo)電膜，電導(dǎo)率可達(dá)833S.m-1。目前主要采用電化學(xué)方法制備導(dǎo)電聚苯胺（PANI）電致變色膜，但是，采用電化學(xué)方法制備PANI電致變色膜時(shí)存在如下幾點(diǎn)缺陷：不能大規(guī)模制備電致變色膜，PANI膜的力學(xué)性能較差，PANI膜與導(dǎo)電玻璃基底粘結(jié)性差[10]。4.2.3其他合成方法模板聚合法：模板聚合法是一種物理，化學(xué)等多種方法集成的合成策略，使人們?cè)谠O(shè)計(jì)，制備，組裝多種納米結(jié)構(gòu)材料及其陣列體系上有了更多的自由度。辣根過(guò)氧化物酶催化合成：酶催化合成導(dǎo)電聚苯胺具有簡(jiǎn)單，高效，無(wú)環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)，是一種更具有發(fā)展前景的合成方法。目前，以辣根過(guò)氧化物酶（HRP）為催化劑合成PANI成為研究的熱點(diǎn)。納米聚苯胺的合成：聚苯胺顆粒減小到納米級(jí)時(shí)，由于其較小的尺寸可能會(huì)使其更有效地?fù)诫s，增強(qiáng)鏈內(nèi)和鏈間的相互作用，提高結(jié)晶度，有望在電學(xué)，光學(xué)以及相關(guān)的納米光電子器件上獲得廣泛的應(yīng)用。納米聚苯胺合成法又可細(xì)分為：正相微乳液聚合，反相微乳液聚合，超聲輻照微乳液聚合。4.3聚苯胺導(dǎo)電材料的應(yīng)用聚苯胺由于具有許多獨(dú)特的光，電，磁性能故被廣泛地應(yīng)用于各領(lǐng)域。電極材料：聚苯胺有良好的氧化還原可逆性用得最多的還是制作二次電池的電極材料。導(dǎo)電聚苯胺共混物和復(fù)合物在蓄電池如鏗電池的應(yīng)用很有前景。導(dǎo)電材料：導(dǎo)電性是聚苯胺的一個(gè)非常重要的特征，本征態(tài)的聚苯胺電導(dǎo)率很低，通過(guò)質(zhì)子酸摻雜后其電導(dǎo)率可提高12個(gè)數(shù)量級(jí)。利用聚苯胺的導(dǎo)電性，可用它作為導(dǎo)電材料及導(dǎo)電復(fù)合材料[11]。防靜電材料：導(dǎo)電聚苯胺涂料和包裝材料提供了防止靜電的可靠的和方便的方法。電磁屏蔽材料：與傳統(tǒng)的電磁屏蔽材料不同，聚苯胺的重量輕而且價(jià)格便宜。與碳纖維或碳黑添加的高分子材料不同，聚苯胺不會(huì)使材料的力學(xué)性能下降。聚苯胺與聚氯乙烯，尼龍等的共混物已在1991年被大量生產(chǎn)用作電磁屏蔽材料[11]。防腐涂料：聚苯胺防腐涂料具有獨(dú)特的抗劃傷和抗點(diǎn)蝕性能，是一種具有廣闊前景的并適合于海洋和航天等嚴(yán)酷條件下的新型金屬腐蝕防護(hù)涂料。防污材料：聚苯胺是一種良好的防污材料，用它作為主劑制成的防污涂料不僅能防除藤壺等海生物，還能對(duì)海生物的前期附著物粘泥有防除作用，因此能達(dá)到長(zhǎng)效防污的目的。除此之外，該防污涂料不含氧化亞銅，有機(jī)錫等物質(zhì)不僅節(jié)省了金屬，同時(shí)，也不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，是新一代的無(wú)毒防污涂料。電致變色元件：電致變色材料是在電場(chǎng)作用下，顏色可以發(fā)生可逆變化的材料。聚苯胺作電顯示材料具有良好的性能。利用聚苯胺的電致變色特性，可以用它來(lái)做智能窗和各種電致變色薄膜器件，且在軍事偽裝和節(jié)能涂料等方面有著誘人的前景[12]。選擇性透過(guò)膜：通過(guò)改變摻雜劑的種類和濃度調(diào)整材料的形態(tài)，可精確控制聚苯胺薄膜的離子過(guò)率及氣體透過(guò)率或分子尺寸，因此聚苯胺也可用來(lái)制作選擇性透過(guò)膜。微波吸收：利用聚苯胺吸收微波的特性，法國(guó)已研制出了隱形潛艇?？茖W(xué)家還發(fā)現(xiàn)某些聚苯胺共聚物呈現(xiàn)出鐵磁性，并且采用化學(xué)復(fù)合法第一次合成了含有納米尺寸鐵磁體的聚苯胺復(fù)合物，在1-18GHz微波范圍內(nèi)兼具電磁損耗可以用于軍事中的隱身應(yīng)用[13]。塑料的焊接：導(dǎo)電高聚物可以通過(guò)微波輻射加熱，這種效應(yīng)可以用來(lái)焊接塑料美國(guó)將其用作遠(yuǎn)距離加熱材料，用于航天飛機(jī)中的塑料焊接技術(shù)。發(fā)光二極管：1992年，美國(guó)UNIAX公司報(bào)道了柔韌可彎曲的聚合物發(fā)光二極管，此發(fā)光二極管在2-3伏電壓下可發(fā)出桔黃色光，使用不同的發(fā)光層還可獲得不同的光，并在通常的室內(nèi)光線下很容易觀察到[14]。光學(xué)器件及非線性光學(xué)器件：由于聚苯胺的光電特性，光化學(xué)器件的半導(dǎo)體電極可以通過(guò)涂覆聚苯胺來(lái)提高性能。通過(guò)涂覆聚苯胺，還可以有效地提高電子遷移速度并防止光腐蝕。4.4聚苯胺的應(yīng)用前景作為最具有應(yīng)用潛力的導(dǎo)電高分子之一，聚苯胺從被發(fā)現(xiàn)之初就受到了廣泛的關(guān)注。聚苯胺的合成方法多種多樣，它憑著自身原料來(lái)源豐富，制造過(guò)程簡(jiǎn)單，化學(xué)穩(wěn)定性好成為熱點(diǎn)研究和應(yīng)用的對(duì)象，在各領(lǐng)域的應(yīng)用中取得偉大成就。盡管合成和使用過(guò)程仍存在不少問(wèn)題，比如聚苯胺（PAn）鏈上存在苯環(huán)結(jié)構(gòu)，鏈間氫鍵相互作用以及電荷離域效應(yīng)導(dǎo)致聚合物鏈剛性，聚合物不溶不熔，限制了其實(shí)際應(yīng)用。近年來(lái)，導(dǎo)電聚苯胺的研究也朝著納米化，材料功能化以及實(shí)用化等方向進(jìn)行。目前世界上對(duì)聚苯胺這種高分子的研發(fā)正在從實(shí)驗(yàn)室走向工業(yè)化的初級(jí)階段，聚苯胺的實(shí)際工業(yè)應(yīng)用更是初始時(shí)期。在導(dǎo)電聚苯胺產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)中，最有成效的是德國(guó)的Ormecon公司，該公司主要生產(chǎn)導(dǎo)電聚苯胺防腐涂料和抗靜電涂料，已經(jīng)在美國(guó)，日本和韓國(guó)分別建立了三家子公司，已經(jīng)成為全球最有影響力的導(dǎo)電聚苯胺產(chǎn)品公司?？扇苄詫?dǎo)電聚苯胺由于生產(chǎn)工藝復(fù)雜，容易造成污染等原因，使該材料實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)十分困難。我國(guó)科研人員從解決合成過(guò)程中的熱效應(yīng)和環(huán)境污染這兩大關(guān)鍵問(wèn)題入手，優(yōu)化聚合及后處理工藝，終于生產(chǎn)出具有中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高品質(zhì)可溶性導(dǎo)電聚苯胺，其數(shù)均分子量，分子量分布，最大溶解度，凝膠時(shí)間，不溶物含量等主要技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到國(guó)際水平，特別是凝膠時(shí)間和溶解度達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。隨著人們對(duì)聚苯胺不斷加強(qiáng)研究力度，加快前進(jìn)步伐，相信聚苯胺的應(yīng)用前景會(huì)更加廣闊[15]。5.結(jié)論通過(guò)廣泛深人地研究導(dǎo)電聚苯胺的物理化學(xué)性質(zhì)，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)它具有許多獨(dú)特的光，電磁性能，于是便產(chǎn)生了許多獨(dú)特的應(yīng)用領(lǐng)域。以導(dǎo)電聚苯胺作為基礎(chǔ)材料，目前正在開(kāi)發(fā)許多高新技術(shù)，例如全塑金屬防腐技術(shù)，船舶防污技術(shù)，抗靜電技術(shù)，太陽(yáng)能電池，傳感器器件，電致變色，電化學(xué)和催化材料，隱身技術(shù)等。經(jīng)過(guò)多年的研究，盡管關(guān)于聚苯胺的導(dǎo)電機(jī)理仍然存在一定的爭(zhēng)議，但在其摻雜機(jī)理，合成方法和性能改善等方面已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步和豐富的成果，各國(guó)學(xué)者不斷嘗試使用新的合成方法和改性手段使聚苯胺及其衍生物功能多樣化。隨著廣大學(xué)者的努力和對(duì)聚苯胺研究的不斷深入，這種獨(dú)特的導(dǎo)電高分子材料必將在人們的日常生活中發(fā)揮更大的功用，成為功能材料研究的重要部分[16]。參考文獻(xiàn)[1]程登余，導(dǎo)電高分子聚苯胺合成和應(yīng)用研究[J].科海故事博覽！科教創(chuàng)新，2009[2]馬利，湯琪.導(dǎo)電高分子材料聚苯胺的研究進(jìn)展[J].重慶大學(xué)學(xué)院：自然科學(xué)版，2002[3]潘春躍，胡惠萍，馬承銀，等.苯胺乳液聚合條件的研究[J].應(yīng)用化學(xué)，2000[4]沙兆林，蘇廣均，施磊等.導(dǎo)電聚苯胺的的合成[J].南通工學(xué)院學(xué)報(bào)，2000[5]陳金蘭，導(dǎo)電高分子材料聚苯胺的合成及性能研究[J].沈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