聚苯胺的合成与聚合机理研究进展

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1、万方数据化工进展2008年第27卷第10期CHEMICALINDUSTRYANDENGINEERINGPROGRESS聚苯胺的合成与聚合机理研究进展徐浩，延卫，冯江涛(西安交通大学能源与动力工程学院，陕西西安710049)摘要：近年来，聚苯胺因其优良的性能而备受关注，其合成方法与合成机理一直是聚苯胺研究的重要内容之一。本文详细阐述了聚苯胺的化学氧化和电化学合成方法，并对两类合成方法的反应机理进行了综述。关键词：聚苯胺；合成方法；聚合机理中图分类号：TQ317文献标识码：A文章编号：1000—6613(2008)10—1561—08Developmentofsynthesisandpolym

2、erizationmechanismofpolyanilineXUHao，YANWei，FENGJiangtao(SchoolofEnergyandPowerEngineering，Xi’anJiaotongUniversity，Xi’an710049，Shaanxi，ChinalAbstract：Inrecentyears，polyanilinehasattractedmuchattentionbecauseofitsexcellentproperties．Thestudyonitssynthesismethodsandpolymerizationmechanismisalwaysone

3、ofthemajorresearchcontentsofpolyaniline．Inthispaper，thechemicalandelectrochemicalsynthesismethodsandthepolymerizationmechanismofpolyanilinearereviewed．Keywords：polyaniline；synthesis；polymerizationmechanism一20世纪70年代后期由于聚乙炔的发现而迅速产生了以共轭高分子为基础的导电聚合物，聚苯胺就是其中之一。80年代，Macdiarmid等[1-31对聚苯胺(polyaniline，PAn)

4、做了较为系统的研究。相对于其它共轭高分子而言，聚苯胺原料易得、合成简单、具有较高的导电性和潜在的溶液、熔融加工可能性，同时还有良好的环境稳定性，在金属防腐涂料、人工肌肉、可充电电池、导电涂料和导电膜、电磁屏蔽、传感器、抗静电保护、电子仪器和电致发光材料等方面有着广泛的应用前景。因此，一直是导电高分子研究的热点和最受关注的导电聚合物品种之一。本文作者对聚苯胺的两类主要合成方法及相应的聚合机理研究进行了综述。l聚合方法常用的聚苯胺合成方法有两大类：化学氧化合成与电化学合成。两种聚合方法各有特点，反应时间长短不一，所得产物的导电率最高能达到数百S／cm。化学氧化合成法适宜大批量合成聚苯胺，易于进

5、行工业化生产；电化学合成法适宜小批量合成特种性能聚苯胺，多用于科学研究。1．1化学氧化法化学氧化法制备聚苯胺通常是在酸性介质中，采用水溶性引发剂引发单体发生氧化聚合。所用的引发剂主要有(Nt-h)250813-41、K2Cr207[51、K103[61、FeCl3[7]、FeCh‘81、H202【9】、Ce(S04)2[101、A1C13【111，MnO，㈣、BPO(biphenzoylperoxide)叫。其中(NH4)2S08由于不含金属离子，氧化能力强，后处理方便，是目前最常用的氧化剂。聚苯胺在酸性介质中合成的同时可能被掺杂。盐酸[14J掺杂虽然可使聚苯胺获得较高的导电率，但由于HC

6、l易挥发，容易发生去掺杂；而用H2S04、HCl0。等[1习非挥发性的质子酸掺杂时，在真空干燥下它们会残留在聚苯胺的表面，影响产品的质量。从应用的角度考虑，有机质子酸掺杂的聚苯胺具有更广阔的应用前景，十二烷基磺酸【l6

7、、十二烷基苯磺酸㈣、樟脑磺酸‘18—211、萘磺酸‘22—231以及2,4一二收稿日期：2008一01—28：修改稿日期：2008—02—29。基金项目：教育部新世纪优秀人才支持计划(NCET-07．0683)。第一作者简介：徐浩(1983一)，男，博士研究生。联系人：延卫，教授，研究方向为导电高分子、光催化、功能材料及工业循环水处理。电话029—82664731：E—ma

8、ilyanwei@mail．xjtu．edu．ca。万方数据化工进展2008年第27卷硝基萘酚一7一磺酸(NONSA)【24】等作为酸性介质的同时又可作为掺杂剂，可获得功能质子酸掺杂的聚合物。这是提高掺杂态聚苯胺稳定性和溶解性的重要手段之一。采用化学氧化法可定量获得具有一定氧化度、高导电态的聚合物，减少异构副反应的发生。所得到的聚合物溶液可通过流涎法来制备大面积白撑膜，适用于制备大构件元件和进行结构剪裁，并可通过选用合适