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1、现代塑料加工应用第14卷第4期ModernPlasticsProcessingandApplications2002年8月导电高分子材料的研究概况戈明亮(华南理工大学聚合物成型装备国家工程研究中心,广州,510640)摘要:综合介绍了导电聚合物的种类及其合成的方法,列举了导电聚合物在不同领域的应用情况,同时对导电聚合物未来的发展提出了一些看法。关键词:导电聚合物制备方法应用[1]1974年日本的Shirakawa研究发现一种制备选择普通塑料,例如聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯聚乙炔(PA)自支撑膜的方法,该膜具有金属光泽。乙烯等,也可以选择工程塑料例如ABS,
2、橡胶也能美国的Macdiarmid和Heeger教授与Shirakawa进行作为复合型导电高分子的基质,例如硅橡胶。而导[3,4][5]合作研究,在1977年发现这种聚乙炔膜经AsF5掺杂电填料有炭黑、碳纤维、金属粉、金属镀层的3-1后电导率提高了13个数量级,达到10S#cm,表明玻璃片和纤维以及金属氟化物等。这种聚合物是可导电的。随后在短短的几年时间里下面主要介绍本征型导电聚合物的合成、导电相继合成了聚对苯撑又称聚对亚苯(PPP)、聚吡咯机理及其应用。(PPy)、聚苯硫醚(PPS)、聚噻吩(PTH)、聚苯撑乙烯撑又称聚苯乙炔(PPV)、聚苯胺(PANI)等
3、本征型导电高2导电聚合物的制备分子。导电高分子的发展只有20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和应用前2.1本征型导电聚合物的合成景,吸引世界各国的科学家从事到该领域的研究,并2.1.1聚乙炔已取得了许多令人瞩目的成果。1958年,Natta采用普通烯烃聚合的方法通过烷基铝-四丁基钛催化剂合成了具有长链共轭结构1导电聚合物的分类的不溶不熔的聚乙炔粉末。1974年日本的白川英[1]树偶尔发现在195K下,通过提高催化剂浓度至导电高分子材料可以分为结构型和复合型两烯烃的1000倍,并使聚合发生在玻璃容器壁上,制大类。结构型导电高分子材料是高分子本
4、身的结构备了力学性能高并且具有金属光泽的聚乙炔自支撑具有一定的导电性能,或者经过一定的掺杂处理后薄膜,顺式结构占98%,在150~200e处理半小时具有导电功能的材料,例如聚乙炔、聚苯胺等。复合可完全转换成更稳定的反式结构,用AsF5掺杂处型导电高分子材料是由高分子基质与具有导电性能理,导电率达103S#cm-1。1987年Naarmann[6]采的材料通过各种复合方法形成的导电材料,复合材用催化剂陈化技术获得了更高电导率的聚乙炔膜,料中聚合物本身没有导电性能,起导电作用的是聚拉伸5~6倍后用I5-12掺杂的电导率可到10S#cm。合物中添加的导电物质,例如炭
5、黑、金属粉等。通过聚氯乙烯脱掉HCl也可以来制备聚乙炔[7],但1.1结构型导电高分子此法制备的聚乙炔转化不完全,共轭主链一般较短,结构型导电高分子又可以称为本征型导电高沿主链排列方向的取向也难于达到一致,而且存在分子,本征型导电高分子是指聚合物本身具有导电负反应,内部结构会产生缺陷,从而影响了聚合物的性能,例如聚乙炔、聚吡咯等。但这些本征型的导电电导率。聚合物由于其结构的限制,导电能力是极其有限的,2.1.2聚苯胺0-1一般在10S#cm以下,所以经常在聚合物中掺杂一定的物质以提高聚合物的导电性能。收稿日期:2001-12-23。1.2复合型导电高分子作者简
6、介:戈明亮,硕士,主要研究方向为聚合物改性及功能化[2]复合型导电高分子材料中高分子基质可以研究,已发表论文数篇。#44#现代塑料加工应用第14卷第4期苯胺在酸性水溶液或有机溶剂乙腈/LiClO4中时一般先合成可溶的硫盐,再通过消除反应除去[20]以石墨或铂、金等金属电极,采用恒电位方法进行电硫离子形成聚对苯乙烯撑。刘承美等采用不0-1化学聚合,得到的聚苯胺的电导率为10S#cm左同的聚合方法合成聚对苯乙烯撑,结果发现采用水右,但此法的规模不大,所以目前本征态的聚苯胺的体系和甲醇体系,得到的聚对苯乙烯撑的电导率比[8]制备主要是采用化学氧化法制备。不同的聚合较
7、接近。聚对苯乙烯撑可以用PF3、AsF5、I2等掺[9,10]方法得到的聚苯胺的导电性能是不一样的,采杂,可以使其电导率提高3个数量级[21]。用乳液法制备的聚苯胺具有良好的导电性和溶解2.2导电高分子材料的掺杂性,而溶液法制得的聚苯胺导电性较好,但溶解性较绝缘体要变成导电体时温度必须在几千度以[11]差。井新利等采用反向微乳液法合成导电聚苯上,而聚合物的能隙比较大,常温下一般为绝缘体,胺纳米粒子,研究发现聚苯胺粒子的直径随R(水因此聚合物必须通过掺杂一定的物质才能导电。相质量/乳化剂质量)的提高而增大,盐酸掺杂的聚掺杂可分为P型掺杂和N型掺杂两种,结构[12
8、]苯胺的电导率随R的增加而降低。曾荣幸
