纳米氧化锌制备与胺酯类聚合物合成、掺杂性质.研究

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1、颀卜学位论丈第一节文献综述1．2导电聚合物研究综述1．2．1导电聚合物传统观念认为，有机物都是绝缘体，从传统导体理论来看，有机物也符合绝缘体的各项特征：在整块物质内部不存在能自由移动的电子；也不存在能够自由移动的离子。即在有机物内部都没有能起到传递电流的物质存在。因此在2000年以前，人们一直把有机物当作是很好的绝缘体来使用。比如说现在被人们广泛应用的绝缘体一一塑料，其实就是一种有机高分子绝缘材料f6】。‘2000年，这种传统观念被三个诺贝尔奖得主所打破。他们发现，经特殊改造后的高分子材料也能像金属一样表现出强的导电性。也因为他们的突出贡献，2000年10月lO日

2、，瑞典皇家科学院将当年度的诺贝尔化学奖授予了美国加利福利亚大学物理学家AlanJHccgvr、宾西法尼亚大学化学家AlanGMacdiarmid和日本筑波大学化学家Hidekishirakawa，人们也渐渐认识到了有机导电物【71。对有机高分子材料导电性的研究最早可以追溯到1862年，H．Lethcby就通过在硫酸中电解苯胺得到了少量的导电物质(可能为聚苯胺)IS]。然而，由于与当时的主流理论违背，H．Lcthcby并没有对其进行更深一步的研究。但是随着时间的推移，这种现象慢慢的被越来越多的科学家所重视。研究者研究最多的高分子材料多为共轭高分子和聚合物络合物为基体

3、的半导体为主。有机共轭物的代表物质是聚乙炔这种低维的有机导体。以结构特性和导电机理来区分，导电聚合物大体可以分为两大类：结构型和复合型p10】。结构型导电聚合物指的是聚合物本身具有导电性或者是经过掺杂处理后具有导电功能的聚合物材料。复合型导电聚合物即导电聚合物复合材料，指的是通过聚合物为基体加入各种导电性物质，采用物理化学方法复合后得到的既具有一定导电功能又具有良好力学性能的多相复合材料。根据导电机理不同导电聚合物可分为：载流子为自由电子的电子导电聚合物；载流子为能在聚合物分子中迁移的正负离子的离子导电聚合物；以氧化还原反应为电子转移机理的氧化还原型导电聚合物。其

4、中对离子型导电聚合物的研究已成为一个研究热点【lll。离子型导电聚合物主要有以下几类：聚醚、聚酯和聚亚胺。分别是聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚丁二酸乙二醇脂、聚癸二酸乙二醇、聚7,--醇亚胺等【12】。聚环氧类聚合物是最常用的聚醚型离子化合物，主要以环氧乙烷和环氧丙烷为原料。在环氧化合物开环聚合过程中，由于起始试剂的酸性和引发剂活性的不同，引发、增长、交换(导致短链产物)反应的相对速率不同，对聚合速率和产品分子量的分布造成复杂的影响。环丙烷的阴离子聚合反应存在着向单链转移现象，导致生成的聚合物分子量下降，对此常采用阴离子配位聚合反应制备聚环氧丙2’、一n，～qF-^擘

5、1●k硕}_学伊论文第一章文献综述烷。聚酯和聚酰胺是另一类常见的离子导电聚合物，其中醇的聚酯一般由缩聚反应制备。采用二元酸和二元醇进行聚合得到的是线型聚合物，生成的聚合物柔性较大，玻璃化转变温度较低，适合于作为聚合电解质使用。二元酸衍生物与二元胺反应得到的聚酰胺也有类似的性质。就应用前景来看，人们用得最多的也是离子型导电聚合物。研究者为了解决传统离子型电解质所固有的缺点，如液态不易储藏及运输、使用过程中容易出现结晶和漏液、安全性差等问题。采用离子型导电聚合物作电池的电解质，可以很好的解决这些问题。以锂离子蓄电池为例，研究者把聚合物电解质应用于锂离子蓄电池时，相对于

6、现在广泛应用于移动电话、笔记本电脑的锂离子液态电解质蓄电池，聚合物电池显示出了一些优越的性能，如：安全性提高，聚合物电解质电池比液态电解质电池耐冲击、振动、变形，在充电、放电、短路、针刺等情况下，不会有发生燃烧、爆炸的危险旧；充放电过程中体积的变化小；降低了与电极反应的活性，聚合物电解质由于它固体状态特性，与电极反应的活性很小；抑制了枝状结晶生长；聚合物电解质形状多样、易于加工，可根据不同场合需要，做成圆柱形、方形等，在电池内部的聚合物电解质层可以多层并联，也可以做成“z”形等1141。r1．2．2导电聚合物基体物质有机物种类繁多，所带官能团十分复杂，适合用作导电

7、聚合物基体材料的物质也很多，如不饱和烯烃、炔烃，官能团对称或是不饱和的胺类，醇类物质，具有对称官能团的芳香类物质及其衍生物等。目前被广泛研究的聚合物基体物质有以下几种。第一类：聚乙炔类。这类高分子物质具有简单的低维共轭空间结构，合成方法也比较的成熟。早在1958年，GNatta及其合作者以EbAI．Ti(OBu)4为催化剂、乙烷为溶剂由乙炔气合成【141，得到结晶体和规则的结构，但是它是一种黑色的、对空气敏感、难溶解、难熔化且呈粉末态，不易加工和实验测定，所以此物质没有得到广泛应用。1974年，H．Shirakawa在用Ziegler-Natta催化剂合成聚乙炔的

8、实验中，偶