导电高分子发展进展--选修课论文

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1、导电高分子研究进展发展历程导电聚合物出现在上世纪七十年代，1977年聚乙炔的导电现象被发现，当时筑波大学的白川与宾夕法尼亚大学的MacDiarmid等人合作，发现用碘或五氟化砷掺杂聚乙炔，将电导率提高了12个数量级，达到10s/cm的程度，这在世界范围内引发了导电聚合物的研宄热潮。在其后很短的时间内，聚噻吩、聚毗咯、聚苯胺等导电高分子聚合物也被相继地开发出來。关于这些聚合物的各类衍生物的研宂又将这个领域的深度和广度大幅延伸。各种导电聚合物的制备方法也有了很大进展，如聚苯胺可以有化学氧化聚合、电化学聚合、乳液聚合及沉淀聚合等多种聚合方法。同时，“掺杂”方法不断取得关键性突破，导电聚合

2、物的应用领域也不断得到扩大。2000年，诺贝尔化学奖颁发给了常年在导电聚合物领域从事研究工作的三个科学家马克迪尔米德、黑格和白川英树，他们的工作使得共轭聚合物电致发光器件已经接近实用水平，这使得一度陷入低谷的导电聚合物研宂重新走到了科学研宂的前沿。从那以后，导电高分子材料这一门新兴的学科就此迅速发展，成为材料学科研宂中重要的一部分。之后，又相继开发出了聚毗咯"聚苯硫醚"聚酞荇类化合物"聚噻吩"聚苯胺"聚对苯撑乙烯撑等导电高分子材料。导电高分子材料因其独特的结构和物理化学性质而在很多方面得到广泛应用。虽然导电高分子材料的发展只有三十多年的历史，但由于这门学科本身有着极其巨大的学术价值

3、和应用前景，所以吸引了世界各国的科学家从事该领域的研宂。几种常见的导电高分子导电聚合物分类(1)复合型导电高分子材料巾通用的高分子材料与各种导电性物质，如石墨"金属粉"金属纤维"金属氧化物"炭黑"碳纤维，通过不同的方式和加工工艺，如分散聚合"填充复合"层积复合或形成表面电膜等方式而制得。主要品种有导电橡胶"导电塑料n导电纤维织物"透明导电薄膜"导电涂料以及导电胶黏剂等。某性能与导电填料的很多方而有关，比如种类"粒度"用:w:"状态以及它们在高分子材料中的分散状态等。(1)结构型导电高分子材料结构型导电高分子材料是指高分子结构本身或经过掺杂之后具有导电功能的高分子材料。根据导电载流子

4、的种类，结构型导电高分子聚合物可以被分为离子型和电子型两类；根据电导率的大小被分为高分子半导体"高分子金属和高分子超导体。离子型导电高分子通常又叫高分子固体电解质，其导电时的载流子主要是离子；电子型导电高分子是指以共轭高分子为主体的导电高分子材料，其导电时的载流子主要是电子或空穴。聚苯胺"聚乙炔"聚吡咯"聚苯乙炔"聚对苯硫醚等都属于结构型导电高分子材料。在技术上来说，a合型比结构型导电高分子材料具有更加成熟的优势，用:w:最大而且最为普及的结构型导电高分子材料是炭黑填充型和金属填充型。导电高分子材料的制备复合型导电高分子的制备方法复合型导电高分子在制备中所用的复合方法主要有两种：一

5、种是把亲水性聚合物或者结构型导电高分子和基体高分子放在一起进行共浞；另一种是将各种导电填料，如金属粉末"铝纤维"碳纤维"不锈钢纤维及很多金属纤维填充到基体高分子里而，填充的纤维最佳直径为。纤维状填料的接触儿率很大，因此金属纤维在填充很少的怡况下就可以获得较高的导电率。其中，金属纤维的长径比对材料的导电性能有很大的影响，长径比越大，其导电性和屏蔽效果越好。结构型导电岛分子的制备方法结构型导电岛分子的制备方法主要有以下几种：化学氧化聚合法"电化学聚合法以及热分解烧结新工艺等。化学氧化聚合是在酸性的条件下用氧化剂制得电导率高"性质基本相同"稳定性好的聚合物，经常使用的氧化剂有(NH4)2

6、S2O8,KIO3,K2Cr2O7等，它们往往同时也是催化剂。化学氧化聚合法制备聚合物主要受反应介质酸的种类及浓度"氧化剂的种类及浓度"反应温度及时间"单体浓度等闪素的影响。研宂较多的主要是溶液聚合"乳液聚合"微乳液聚合"界而聚合"定叫聚合"液晶结合及屮间转化法等。电化学聚合法主要有恒电流法"恒电位法"脉冲极化法以及动电位扫描法。以聚苯胺为例，电化学聚合法是在含苯胺的电解质溶液屮采用适当的电化学条件，使苯胺发生氧化聚合反应，生成聚苯胺薄膜黏附于电极表而，或者是聚苯胺粉水沉积在电极表而，一般都是苯胺在酸性溶液中，在阳极上进行聚合，影响聚苯胺电化学聚合法的因素主要有：苯胺单体的浓度"电

7、解质溶液的酸度"电极材料"电极电位"溶液屮阴离子种类"聚合反应温度等，电化学聚合法的优点是产物的纯度比较高，聚合时反应条件较简单而且容易控制；缺点是只适宜合成小批量的聚苯胺，很难进行工业化生产。采用化学氧化聚合法制备的聚合物不溶不熔，而且力学性能和加工性能比较差，难以直接进行加工应用；利用电化学聚合法虽然可以获得聚合物的导电膜，但是膜的而积会受到电极而积的限制，不可能做成大而积的实用导电膜。此外，还有一种聚合方法对于导电高分子材料有很好的合成前景，就是酶促聚合利用酶促