聚苯胺导电高聚物发展前景.doc

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1、聚苯胺导电高聚物发展前景导电高分子材料是一种新兴的材料，因其具有特殊结构以及优异的物理化学性能，在能源、光电了器件、信息传感器、电磁屏蔽、金属防护及隐身技术等方面，具有极广泛的应用前景。其中聚苯胺聚合物(PANI)以其原料易得、价格低廉、制法简单、导电性能优良、对环境稳定性好等优点，为人们所青睐，现已成为导电高分了材料中最具发展潜力的品种之一。聚苯胺是一种具有金属光泽的粉末，因分了内具有大的线型共轴n电子体系，其自由电子可随意迁移和传递，而成为最具代表性的有机半导体材料。与其他导电聚合物相比，聚苯胺具有结构多样化、耐氧化和耐热性好等特

2、点，同时还具有特殊的掺杂机制。聚苯胺及其衍生物不仅可通过质了酸的掺杂获得良好的导电性，而且可通过加入氧化剂或还原剂来使其骨架中的电了迁移发生改变，即氧化还原掺杂。掺杂后，聚苯胺及其衍生物的导电率可提高10个数量级以上，并可改善其在溶剂中的溶解性和加工性能。自从科学家首次发现用AsF5或12对聚乙快进行P型掺杂可获得极高导电率的材料以来，导电高分了已在近年来逐渐发展成一门新型的多学科交又的研究领域。而经过10多年的研究和试验，聚苯胺树脂的可溶性和加工性方面的研究也已取得了一定的突破。目前，解决导电聚苯胺树脂可溶性主要采取的方法有：功能质

3、了酸掺杂、结构修饰、制备可溶性夏合物、制备胶体颗料等。以上方法在不同程度上均可提高聚苯胺在有机溶剂中的溶解度，并进一步提高其成型加工能力。但是大多数有机溶剂都会造成不同程度的环境污染，如果能用水来代替，制成水溶性聚苯胺夏合物，不仅有利于环保，也会带来更大的经济效益。因此，近年来水溶性导电聚苯胺已成为人们研究的热点。另外，制备聚苯胺夏合物是改善聚苯胺加工性能的主要方法，目前主要采用电化学法和化学氧化法两种工艺。UN1AX公司通过溶液共混的方法制备了一种性能优异的透明导电涂层，透光率达80%,而表面电阻仅为192Q,可作为导电玻璃使用。聚

4、苯胺还可以同PET、PVC、PS、PVA、PA和PMMA等聚合物制成复合膜。如采用原位夏合的方法可使PANI在很低的含量下就可具有较高的导电率，这是制备导电聚合物复合材料的一种很有发展前景的方法。电磁波屏蔽一般是指电磁波的能量被物体表面吸收或反射后而使其传导受阻，电磁波能量衰减程度越大，其屏蔽效果就越好。研究聚苯胺的电磁屏蔽及吸收性能，其导电与介电特性是两个必不可少的参数。随着聚苯胺加工问题的解决，近来以聚苯胺为基础的各种抗静电和电磁屏蔽材料相继问世。如美国UN1AX公司利用有机磺酸掺杂的聚苯胺和商用高聚物进行共混，可制备各种颜色的抗

5、静电地板。另外，研究人员还制备了一种透明的聚苯胺基可热固化的涂料。该涂料与聚合物基体具有良好的粘接性能，它不但耐化学腐蚀，而且耐磨损。另外，科学家最近经反夏试验制成了一种水溶性聚苯胺水乳液，它可用作防腐和防静电涂料。美国已将导电聚苯胺用于火箭发射平台的防腐蚀涂层，效果很好。UA还制造了一神透明的PANI防静电涂层，并用于4MB的软盘上，效果非常好。目前美、日、德聚苯胺电磁屏蔽材料的研究均获得了突破性的进展。本征导电聚合物（ICPS）是一类新型的微波吸收材料，而高导电及高介电常数的聚苯胺在微波频段能有效地吸收电磁辐射。科学家们经反复试验

6、后得出结论，当掺杂态的聚苯胺处于无定形态时，其吸收比率最大。利用聚苯胺吸收微波这一特性，目前国外已将它用作军事上的伪装隐身，法国正在研制一种隐形潜艇，美国则将其用作远距离加热材料，用于航天飞机中的塑料焊接技术。随着信息技术的蓬勃发展以及计算机、无线通讯技术的广泛使用，各种频率的电磁波对交通、航空航天、军事等领域的工作产生了不同程度的干扰。为此，一些发达国家和组织相继制定了排除电磁波干扰的国际标准和法规。以聚苯胺为首的包括聚I此咯、聚唾吩等木征导电聚合物在排除电磁波干扰中，发挥了巨大作用。与复合型导电聚合物不同，本征导电聚合物具有相对较

7、高的电导率和介电系数，易于通过化学加工来控制或消除电磁波干扰。而与金属相比，这类材料质轻、有韧性、不易被腐蚀，从而越来越受到人们的青睐。另外，随着全球经济的迅速发展，环境问题特别是大气污染口益加剧，大气中的各种有害气体不断增多，各国科学工作者已开发出一些相应的气敏材料来检测这些有害气体。聚苯胺薄膜就是利用它能和某些气体发生氧化还原作用，引起掺杂度的改变，进而导致电导率发生明显的变化。利用这一特性，人们可以及时地检测空气中氮氧化物的含量。与NOx不同，H2S是具有还原性的气体。它能使聚苯胺化学传感器的电导率下降。一般来自工厂的含有S02

8、的废气对生物和人类的生存环境均有极大的危害，所以如何及时地检测和控制S02的排放量对控制环境污染至关重要。实验表明，采用旋转和蒸发法制备的聚苯胺薄膜与S02作用以后，其电导率明显增加，而且完全可逆，其检测极限可达到2pp