导电聚苯胺
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a、不同的酸介质决定了苯胺合成不同性质的 聚苯胺，如想制造出 高电导率的聚苯胺必须 在H2SO4、HC1，HCIO4 酸性体系中进行， 制造绝缘体状态的聚苯胺则在HNO3 、 CH3COOH体系中进行。只有在适度酸性条 件下，苯胺才会按1，4一偶联方式发生，最 佳浓度范围为1.0-2.0mol． 如果酸度过低， 苯胺单体按头一尾和头一头两方式相连成为 偶氮副产物、而不是聚苯胺；如果酸度太高， 发生在芳环的取代反应会降低电导率。
一、导电聚苯胺的结构和导电性能
二、导电聚苯胺的导电原理
二、导电聚苯胺的制备方法
三、导电聚苯胺的合成方法
四、导电聚苯胺的应用及发展前景 三、导电聚苯胺的应用以及发展前景
结构和导电性能
Mac Diarmid[~于1987年提出聚苯胺 的结构式，是一种头尾连接的线性高分子， 其中包括了还原结构单元和氧化结构单元。
2、电化学聚合法 电化学聚合法是在含苯胺单体的电解质溶液中, 选择适当的电化学条件,使苯胺在阳极上发生氧 化聚合反应，生成黏附于电极表面的聚苯胺薄 膜，或是沉积在电极表面的聚苯胺粉末.以氟化 铵与氢氟酸作为电解质溶液，以铂为工作电极， Cu／CuF 为参比电极，在含苯胺和电解质的 电解池中，以动电位扫描法进行电化学聚合， 反应一段时间后即生 成聚苯胺产物
与其它导电高聚物一样，它也属于共轭高分子， 在高分子主链上交替重复单双链结构,具有的介电 子云分布在分子内，相互作用形成能带等.利用共 轭高聚物容易被氧化还原这一特性，对其进行电 化学或化学掺杂，使离子嵌入聚合物，以中和主 链上的电荷,从而可使聚苯胺迅速并可逆地从绝缘 状态变成导电状态。 聚苯胺具备如下特点：第一,结构多样化，不同的 氧化一还原态对应不同的结构； 第二，特殊的掺杂机理，能够通过掺杂和反掺杂 来改变其性能。
式中Y(0≤y≤1)值代表氧化还原的程度，y=l 时 为完全还原的全苯式结构，对应的是还原 态； y=0时为全醌式结构，对应的是全氧化态； Y=0.5时为苯一醌交替结构，对应的是中间 氧化态。其中，中间氧化态聚苯胺可以用质 子酸进行掺杂成为导体，而全氧化态和全 还原态聚苯胺则不能，因此后两者并无实际 应用价值。
b.一定范围内，氧化剂用量的多少与聚合物电 导率的高低呈正相关,但是酸度过高时,则不利 于聚苯胺的生成。 C.在OOC左右是合成聚苯胺的最佳状态，总 体上温度对合成反应影响不大.过硫酸铵体系 中在一定温度范围内，反应过程中温度的升 高 会促使聚合物的产率增加。当温度达30OC 时，产率最大。随着反应过程不断放热，这 个过程本身就有促进作用。
40dB即透过率 为1/10000,屏 蔽率为99.99%
总之，人们对聚苯胺的结构、特性、合成、 掺杂、 改性、用途等方面的研究已经取得 了长足的进展。但对聚苯胺的溶解性、机械 加工性以及聚苯胺的电 致变色性等机制的 研究还有待进一步深入。对聚苯 胺的认识 并未止步，人们正期待着开发出聚苯胺更多 的应用领域。
应用及发展前景
(一)聚苯胺在金属防腐领域的应用 聚苯胺可以在金属表面形成一层致密的金属氧 化膜，使该金属电极电位处于钝化区而得到保 护,其具体的化学过程为：聚苯胺被还原／铁被 氧化：Fe+3PAn+ +3H2O Fe(OH)3+3PAn+3H+ ；聚苯胺 被氧气氧化：O2+2H2O+PAn PAn++4OH一。
(二)聚苯胺在电磁屏蔽材料的运用
目前电子产品和电器制品在商业、军事和科学中被广泛运 用，但 是随之而来的电磁干扰也越来越严重。导电聚苯胺 具有重量轻、韧性 好、易加工、电导率易调节的优点，成 为一种优良的电磁屏蔽材料。 在10MHz加IGHz的频率范 围之间，用聚苯胺作屏蔽材料，屏蔽效力达 20dB以上。 如果高导电聚苯胺薄膜的厚度大于2O m时，它的屏蔽效 力超过40dB，符合民用标准。
导电原理
合成方法
目前的比较常用的合成方法有两大类， 主要是化学合成和电化学合成。 1、化学合成聚苯胺是指借助酸性介质通过氧 化剂氧化和聚合链接苯胺单体.化学氧化法能够 大批量制备聚苯胺，具有设备简单、反应条件 容易控制等优点，是目前制备聚苯胺最常用的 一种方法。其中研究比较成熟的方法是溶液聚 合和乳液聚合两种方法。化学法合成聚苯胺主 要受参与反应的 酸性溶液和氧化剂的种类及浓 度，单体苯胺的浓度和反应温度、时间等要素 影响。
聚苯胺涂料无毒，防护金属、隔离机械，并不断 对其催 化钝化，是新一代的高效防腐涂料。聚苯 胺具有氧化还原活性，可以在 几种氧化还原状态 之间可逆地转换，因此可以与钢 铁或铝合金的表 面反应生成致密的钝化膜，即便原如果贴在金属 表面的聚苯胺膜 缺损，聚苯胺自身会进行催化钝 化，促使裸露部分的金属在酸性环境 中能进行阳 极氧化反应、不被腐蚀，并迅速恢复原样。聚苯 胺抗腐蚀 能力强、抗划伤能力全，目前在船舶、 码头、海洋集装箱、军舰、两栖装甲、送变电设 备、铁路桥梁、化工设备、高压铁塔、等领域被 广泛运用。
在20世纪中发展起来的功能高分子中，导电高分子是 最突出的代表之一。20世纪70年代以前，人们一直将 高分子材料作为绝缘材料来使用，直到日本东京大学白 川英澍试验室所合成的聚乙炔薄膜被研究证实具有较高 的导电性。这一发现，立即在科学界和技术界产生了巨 大的影响和冲击，从此导电高分子材料在全世界被广泛 研究并取得了重大进展。 在已发现或合成的导电高分子材料当中，聚苯胺被公认 为当今导电聚合物中最具有商业代表 性、最有大规模 工业化应用前景的导电高分子材料,其密度仅1.1g/cm3， 兼具金属的导电性和塑料的可加工性及金属和塑料所欠 缺的化学和电化学性能。同时还具有溶液加工性，能与 其它树脂进行掺和，其电导率可以通过化学或电化学方 法来加以调节，可广泛应用于电子化学、船舶工业、石 油化工、国防等诸多领域。
a、不同的酸介质决定了苯胺合成不同性质的 聚苯胺，如想制造出 高电导率的聚苯胺必须 在H2SO4、HC1，HCIO4 酸性体系中进行， 制造绝缘体状态的聚苯胺则在HNO3 、 CH3COOH体系中进行。只有在适度酸性条 件下，苯胺才会按1，4一偶联方式发生，最 佳浓度范围为1.0-2.0mol． 如果酸度过低， 苯胺单体按头一尾和头一头两方式相连成为 偶氮副产物、而不是聚苯胺；如果酸度太高， 发生在芳环的取代反应会降低电导率。
一、导电聚苯胺的结构和导电性能
二、导电聚苯胺的导电原理
二、导电聚苯胺的制备方法
三、导电聚苯胺的合成方法
四、导电聚苯胺的应用及发展前景 三、导电聚苯胺的应用以及发展前景
结构和导电性能
Mac Diarmid[~于1987年提出聚苯胺 的结构式，是一种头尾连接的线性高分子， 其中包括了还原结构单元和氧化结构单元。
2、电化学聚合法 电化学聚合法是在含苯胺单体的电解质溶液中, 选择适当的电化学条件,使苯胺在阳极上发生氧 化聚合反应，生成黏附于电极表面的聚苯胺薄 膜，或是沉积在电极表面的聚苯胺粉末.以氟化 铵与氢氟酸作为电解质溶液，以铂为工作电极， Cu／CuF 为参比电极，在含苯胺和电解质的 电解池中，以动电位扫描法进行电化学聚合， 反应一段时间后即生 成聚苯胺产物
与其它导电高聚物一样，它也属于共轭高分子， 在高分子主链上交替重复单双链结构,具有的介电 子云分布在分子内，相互作用形成能带等.利用共 轭高聚物容易被氧化还原这一特性，对其进行电 化学或化学掺杂，使离子嵌入聚合物，以中和主 链上的电荷,从而可使聚苯胺迅速并可逆地从绝缘 状态变成导电状态。 聚苯胺具备如下特点：第一,结构多样化，不同的 氧化一还原态对应不同的结构； 第二，特殊的掺杂机理，能够通过掺杂和反掺杂 来改变其性能。
式中Y(0≤y≤1)值代表氧化还原的程度，y=l 时 为完全还原的全苯式结构，对应的是还原 态； y=0时为全醌式结构，对应的是全氧化态； Y=0.5时为苯一醌交替结构，对应的是中间 氧化态。其中，中间氧化态聚苯胺可以用质 子酸进行掺杂成为导体，而全氧化态和全 还原态聚苯胺则不能，因此后两者并无实际 应用价值。
b.一定范围内，氧化剂用量的多少与聚合物电 导率的高低呈正相关,但是酸度过高时,则不利 于聚苯胺的生成。 C.在OOC左右是合成聚苯胺的最佳状态，总 体上温度对合成反应影响不大.过硫酸铵体系 中在一定温度范围内，反应过程中温度的升 高 会促使聚合物的产率增加。当温度达30OC 时，产率最大。随着反应过程不断放热，这 个过程本身就有促进作用。
40dB即透过率 为1/10000,屏 蔽率为99.99%
总之，人们对聚苯胺的结构、特性、合成、 掺杂、 改性、用途等方面的研究已经取得 了长足的进展。但对聚苯胺的溶解性、机械 加工性以及聚苯胺的电 致变色性等机制的 研究还有待进一步深入。对聚苯 胺的认识 并未止步，人们正期待着开发出聚苯胺更多 的应用领域。
应用及发展前景
(一)聚苯胺在金属防腐领域的应用 聚苯胺可以在金属表面形成一层致密的金属氧 化膜，使该金属电极电位处于钝化区而得到保 护,其具体的化学过程为：聚苯胺被还原／铁被 氧化：Fe+3PAn+ +3H2O Fe(OH)3+3PAn+3H+ ；聚苯胺 被氧气氧化：O2+2H2O+PAn PAn++4OH一。
(二)聚苯胺在电磁屏蔽材料的运用
目前电子产品和电器制品在商业、军事和科学中被广泛运 用，但 是随之而来的电磁干扰也越来越严重。导电聚苯胺 具有重量轻、韧性 好、易加工、电导率易调节的优点，成 为一种优良的电磁屏蔽材料。 在10MHz加IGHz的频率范 围之间，用聚苯胺作屏蔽材料，屏蔽效力达 20dB以上。 如果高导电聚苯胺薄膜的厚度大于2O m时，它的屏蔽效 力超过40dB，符合民用标准。
导电原理
合成方法
目前的比较常用的合成方法有两大类， 主要是化学合成和电化学合成。 1、化学合成聚苯胺是指借助酸性介质通过氧 化剂氧化和聚合链接苯胺单体.化学氧化法能够 大批量制备聚苯胺，具有设备简单、反应条件 容易控制等优点，是目前制备聚苯胺最常用的 一种方法。其中研究比较成熟的方法是溶液聚 合和乳液聚合两种方法。化学法合成聚苯胺主 要受参与反应的 酸性溶液和氧化剂的种类及浓 度，单体苯胺的浓度和反应温度、时间等要素 影响。
聚苯胺涂料无毒，防护金属、隔离机械，并不断 对其催 化钝化，是新一代的高效防腐涂料。聚苯 胺具有氧化还原活性，可以在 几种氧化还原状态 之间可逆地转换，因此可以与钢 铁或铝合金的表 面反应生成致密的钝化膜，即便原如果贴在金属 表面的聚苯胺膜 缺损，聚苯胺自身会进行催化钝 化，促使裸露部分的金属在酸性环境 中能进行阳 极氧化反应、不被腐蚀，并迅速恢复原样。聚苯 胺抗腐蚀 能力强、抗划伤能力全，目前在船舶、 码头、海洋集装箱、军舰、两栖装甲、送变电设 备、铁路桥梁、化工设备、高压铁塔、等领域被 广泛运用。
在20世纪中发展起来的功能高分子中，导电高分子是 最突出的代表之一。20世纪70年代以前，人们一直将 高分子材料作为绝缘材料来使用，直到日本东京大学白 川英澍试验室所合成的聚乙炔薄膜被研究证实具有较高 的导电性。这一发现，立即在科学界和技术界产生了巨 大的影响和冲击，从此导电高分子材料在全世界被广泛 研究并取得了重大进展。 在已发现或合成的导电高分子材料当中，聚苯胺被公认 为当今导电聚合物中最具有商业代表 性、最有大规模 工业化应用前景的导电高分子材料,其密度仅1.1g/cm3， 兼具金属的导电性和塑料的可加工性及金属和塑料所欠 缺的化学和电化学性能。同时还具有溶液加工性，能与 其它树脂进行掺和，其电导率可以通过化学或电化学方 法来加以调节，可广泛应用于电子化学、船舶工业、石 油化工、国防等诸多领域。