有機(jī)導(dǎo)電高分子材料

有機(jī)導(dǎo)電高分子材料聚苯胺聚苯胺(PAn)是目前研究最為廣泛的導(dǎo)電高分子材料之一，具有原料易得、合成簡(jiǎn)便、耐高溫及抗氧化性能良好等優(yōu)點(diǎn)，是目前公認(rèn)的最具有應(yīng)用潛力的導(dǎo)電高分子材料之一。PAn還有獨(dú)特的摻雜機(jī)制，優(yōu)異的物理化學(xué)性能，良好的光、熱穩(wěn)定性，使其擁有許多獨(dú)特的應(yīng)用領(lǐng)域。目前正應(yīng)用于許多高新技術(shù)如抗靜電技術(shù)、太陽(yáng)能電池、全塑金屬防腐技術(shù)、船舶防污技術(shù)、傳感器器件、電化學(xué)和催化材料、隱身技術(shù)、電致變色等，而且對(duì)這些技術(shù)的應(yīng)用探索也已取得了重要進(jìn)展，并逐步向?qū)嵱没~進(jìn)，顯示了PAn極其廣闊且誘人的發(fā)展前景。物質(zhì)的能帶結(jié)構(gòu)決定其電學(xué)性質(zhì)，物質(zhì)的能帶由各分子或原子軌道重疊而成，分為價(jià)帶和導(dǎo)帶［1］。通常是價(jià)帶寬度大于lO.OeV時(shí)，電子很難激發(fā)到導(dǎo)帶,物質(zhì)在室溫下是絕緣體；而當(dāng)價(jià)帶寬度為l.OeV時(shí)，電子可通過(guò)熱、振動(dòng)或光等方式激發(fā)到導(dǎo)帶，物質(zhì)為半導(dǎo)體；經(jīng)摻雜的PAn，其n成鍵軌道組成的價(jià)帶與n反鍵軌道組成的導(dǎo)帶之間的能帶寬度(價(jià)帶)為l.OeV左右，所以PAn有半導(dǎo)體特性。PAn的導(dǎo)電機(jī)理與其他導(dǎo)電高聚物的摻雜機(jī)制完全不同：它是通過(guò)質(zhì)子酸摻雜，質(zhì)子進(jìn)入高聚物鏈上，使鏈帶正電，為維持電中性，對(duì)陰離子也進(jìn)入高聚物鏈，摻雜后鏈上電子數(shù)目不發(fā)生變化，其導(dǎo)電性能不僅取決于主鏈的氧化程度，而且與質(zhì)子酸的摻雜程度有關(guān)。PAn用質(zhì)子酸摻雜時(shí)優(yōu)先在分子鏈的亞胺氮原子上發(fā)生質(zhì)子化，生成荷電元激發(fā)態(tài)極化子，使PAn鏈上摻雜價(jià)帶上出現(xiàn)空穴，即P型摻雜，使分子內(nèi)醌環(huán)消失，電子云重新分布，氮原子上正電荷離域到大共軛鍵中，使PAn呈現(xiàn)出高導(dǎo)電性。國(guó)內(nèi)外已相繼開(kāi)展了導(dǎo)電高聚物雷達(dá)吸波材料的研究，并取得了一定的進(jìn)展。聚苯胺吸波材料［20］主要分為摻雜型聚苯胺吸波材料、聚苯胺/無(wú)機(jī)復(fù)合吸波材料、聚苯胺/聚合物復(fù)合吸波材料、聚苯胺微管復(fù)合吸波材料。摻雜態(tài)聚苯胺屬于電損耗型介質(zhì)，其吸波特性與摻雜劑、摻雜度、制備工藝等條件有密切關(guān)系，尤其是與材料的電磁性質(zhì)——電磁參數(shù)有直接關(guān)系，對(duì)微波呈現(xiàn)較好的吸收性能，但摻雜聚苯胺仍存在吸收小、吸收頻帶窄等缺點(diǎn)，不能滿足應(yīng)用的需要；利用磁性物質(zhì)物理再摻雜和聚苯胺化學(xué)原位聚合法把聚苯胺和高磁感軟磁材料以適當(dāng)?shù)男问綇?fù)合制備聚苯胺/無(wú)機(jī)復(fù)合吸波材料，具有良好的吸波特性；根據(jù)逾滲理論，可將聚苯乙烯、環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨酯、乙丙橡膠、聚酰胺等作為有機(jī)基體，利用原位聚合法和機(jī)械共混法，即由苯胺單體在母相聚合物、母相聚合物的單體存在下引發(fā)聚合或由聚苯胺與母相聚合物機(jī)械共混制備聚苯胺/聚合物復(fù)合吸波材料；聚苯胺微管具有新穎的中空結(jié)構(gòu)，使其具有獨(dú)特的電磁特性，并有望成為一種新型的微波吸收劑，將磁性材料與聚苯胺微管復(fù)合，以增強(qiáng)電磁損耗能力。經(jīng)過(guò)多年的研究，在聚苯胺導(dǎo)電機(jī)理，摻雜機(jī)理、合成方法和性能改善等方面已經(jīng)取得了豐富的成果，但是，大部分研究成果還僅僅停留在實(shí)驗(yàn)室階段，聚苯胺不溶不熔，難以加工，高溫下聚苯胺發(fā)生去摻雜,電導(dǎo)率下降等特性是其主要原因。要解決這一問(wèn)題，并使聚苯胺走向?qū)嶋H應(yīng)用，仍需要更多的努力和探索。一方面，隨著對(duì)聚苯胺性能機(jī)理研究的深入，從分子結(jié)構(gòu)水平進(jìn)行改性，利用聚苯胺衍生物代替苯胺單體合成帶側(cè)基的聚苯胺，提高聚苯胺的溶解性；另一方面，合成聚苯胺復(fù)合