文献综述
本课题的现状、发展趋势及价值:
相对于其他共轭高分子体系,聚苯胺原料价廉易得,合成简单,具有较高的电导率,是最具有应用前景的导电高分子之一。导电聚苯胺有优异的导电性能、化学稳定性和防腐蚀性能,具有巨大的潜在实用性价值。有机聚合物一直被认为是绝缘体的这一传统观念逐渐被打过。聚乙炔的发现是得以共轭高分子作为基础的导电高分子学科得以迅猛发展相结合,成了聚苯胺,聚吡咯,聚噻吩,聚对苯和聚苯基乙炔等导电高聚物[1]。作为导演,高分子之一的聚苯胺以及原料价廉,工艺简单优良,耐高温及抗氧化性能好等优点,受到人们普遍青睐。应用前景十分广阔时期成为导电高分子研究的主流和热点。聚苯胺还可应用于抗静电[2],电磁波屏蔽[3],防蚀,敏感元件[4]及有机晶体管。电致变色材料和微电子等领域具有广阔的市场前景。
聚苯胺的合成方法大致有化学氧化聚合法、电化学聚合法、乳液聚合法、含氟聚苯胺的合成法、磺化苯胺氧化共聚合法[5]、分散聚合法等。处于导电态的掺杂聚苯胺强烈的分子间作用力和分子链高刚性使它的溶解性差,几乎不溶于任何溶剂中,这限制了其在技术上的广泛应用。国内外技术工作者采用取代苯胺聚合,有机酸和大分子掺杂聚苯胺的现场乳液聚合等多种方法以期改变其溶解性。
一、聚苯胺的结构
聚苯胺是典型的有机导电聚合物,其结构中的pi;电子虽具有离域能力,但它并不是自由电子,分子中的共轭结构使pi;电子体系增大,电子离域性增强,可移动范围增大,当共轭结构达到足够大时,化合物即可提供自由电子,从而能够导电。
聚苯胺可看作是苯二胺与醌二亚胺的共聚物,y值用于表征聚苯胺的氧化还原程度,不同的y值对应于不同的结构、组分及电导率。完全还原型(y=1)和完全氧化型(y=0)都为绝缘体;在0y1的任一状态都能通过质子酸掺杂,从绝缘体变为导体,且当y=0.5时,其电导率最大。y值大小受聚合时氧化剂种类、浓度等条件影响。
当用质子酸进行掺杂时,质子化优先发生在分子链的亚胺氮原子上,质子酸发生离解后生成的氢质子转移至聚苯胺分子链上,使分子链中亚胺上的氮原子发生质子化反应生成荷电元激发态极化子。因此,半氧化半还原态的聚苯胺经质子酸掺杂后,分子内的醌环消失,电子云重新分布,氮原子上的正电荷离域到大共轭pi;键中,从而使聚苯胺呈现出高的导电性。
二、合成方法
1.化学氧化聚合法
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