聚苯胺复合材料的研究进展及其应用

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1、聚苯胺复合材料的研究进展及其应用王杏，关荣锋，田大垒，赵文卿（河南理工大学材料科学与工程学院，河南焦作，454003）摘要：复合改性技术能够有力的优化聚苯胺的性能，提高聚苯胺材料实际应用的价值。综述了聚苯胺/无机复合材料、聚苯胺/聚合物复合材料的研究进展，针对聚苯胺复合材料在金属防腐、传感器、电磁屏蔽等领域的应用情况进行了介绍。关键词：复合材料；聚苯胺；导电性；纳米粒子；聚合物中图分类号：TQ226文献标识码：AResearchProgressonPolyanilineCompositesandtheirApplicationWANGXing,GUANRong-feng,TIANDa-lei

2、,ZHAOWen-qing(InstituteofMaterialsScienceandEngineeringofHenanPolytechnicUniversity,Jiaozuo454003,China)Abstract:Modificationtechnologybycompositioncannotonlyeffectivelyoptimizetheperformancesofpolyanilinebutimproveitsvalueofpracticalapplication.Researchprogressonpolyaniline/inorganiccompositesandp

3、olyaniline/polymercompositesweresummarized,what’smore,theapplicationofpolyanilinecompositeinmetalanti-corrosion,thesensors,electromagneticshieldingandotherfieldswereintroduced.Keywords:Composite;Polyaniline;Conductivity;Nanoparticles;Polymer0引言自从AlanHeeger、AlanMacDiarmid和Hidekishirakawa三位科学家在导电高分子方

4、面作出了开创性成就之后，就兴起了导电聚合物的研究热潮。除了良好的光电性能之外，导电聚合物还具有塑性好、成本低、质量轻和制备简单等优点。在众多导电聚合物中，聚苯胺（PANI）由于特殊的质子掺杂性、良好的氧化还原性和环境稳定性以及较高的掺杂导电率引起了广泛的关注[1-2]。但后期加工处理的难度限制了其实际应用的推广，复合改性技术可以有效的改善其加工性能，不断拓宽导电聚苯胺的应用领域。基于国内外的研究报道，综述了近年来聚苯胺/无机、聚苯胺/聚合物复合材料研究应用的进展情况。1聚苯胺/无机复合材料聚合物无机纳米复合材料，综合了聚合物和纳米材料的特性，表现出良好的光、电、磁等性能，并在电池、光电转化等

5、领域得到越来越广泛的应用。聚苯胺/无机纳米颗粒由于良好的性能和灵活的功能设计成为目前研究的热点。1.1PANI/C复合材料由于聚苯胺具有良好的电活性、较高的储能密度和放电特性，在超电容器领域引起了广泛关注。对聚苯胺/活性碳复合型超电容器的电化学特性进行研究[3]，实验结果表明：制得的聚苯胺电极材料具有较高的电容和良好的电化学特性；用聚苯胺作为正极，活性碳作为负极的复合型电化学电容器的工作电压达到1.4V、电容器单体比电容达到57F/g，循环工作寿命超过500次。以活性碳为原料，制得PANI/C复合材料，导电性能较活性碳有所提高；作电极时，在1mol/LH2SO4溶液中有良好的电容性质[4]。

6、氧化分散聚合制得导电聚苯胺，采用聚乙烯醇作为聚合稳定剂，研究多壁碳纳米管在不同浓度的聚乙烯醇水溶液中的分散稳定性[5]。将聚苯胺/多壁碳纳米管复合粒子分散在绝缘的硅油中，用旋转流变装置测定其外加直流电场的流变性。结果悬浮液一般是稳定的，剪切粘度随外加电场呈现快速而可逆的变化。由于聚苯胺/多壁碳纳米管复合材料的聚合度随外加电场的增加而增加，材料界面的交互作用得到加强。在较宽的剪切速率范围内，聚苯胺/多壁碳纳米管复合材料的剪切应力是随外加电场的增加而增加的。碳纳米管/纳米TiO2-聚苯胺复合膜制成的电极，通过微观形貌发现，纳米基体上得到的聚苯胺膜层呈疏松、多孔的纳米纤维网状结构，同时具有良好的导

7、电性[6]。1.2PANI/TiO2复合材料纳米TiO2比表面积大，活性高，具有其本体块状物料所不具备的表面与界面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等优点，使其具有独特的力学、电学、磁学、光学等性能。将TiO2纳米粒子掺入到聚苯胺中制成PANI/nano-TiO2复合材料，微观分析表明PANI和TiO2纳米粒子之间不是简单的混合，而是以TiO2纳米粒子作为反应中心；其电导率达到10-2S/cm，