聚乙炔
聚乙炔分子形成的化学式-概述说明以及解释
聚乙炔分子形成的化学式-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容应该对聚乙炔分子的基本情况进行简要介绍，包括其化学式、结构特点以及在工业和科学领域的重要性。
聚乙炔是一种烯烃的共轭聚合物，具有高度的共轭性和特殊的结构，具有重要的应用价值。
本文将对聚乙炔分子的结构特点、化学性质以及在工业和科学领域的应用进行系统的介绍和探讨。
概述部分的内容1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：本文将分为引言、正文和结论三个部分。
引言中将概述本文的主题，介绍聚乙炔分子的形成和化学式的相关背景。
正文部分将分为三个小节，分别讨论聚乙炔分子的结构特点、化学性质以及在工业和科学领域的应用。
结论部分将总结本文的主要观点和结论，并展望聚乙炔分子在未来的应用前景。
最后，文章将以一些总结性的结束语来结束整篇长文。
通过以上结构，读者将可以全面了解聚乙炔分子形成的化学式的相关知识，并对其在实际应用中的价值有一个更深入的了解。
1.3 目的本文旨在深入探讨聚乙炔分子形成的化学式，通过对聚乙炔分子的结构特点、化学性质以及在工业和科学领域的应用进行详细的分析和阐述，以期能够全面地了解聚乙炔分子在化学和应用领域的重要性和作用，为相关领域的研究和生产提供参考和指导。
同时，通过本文的撰写，也能够增进社会大众对聚乙炔分子化学式形成的理解，促进科学知识的普及和传播。
2.正文2.1 聚乙炔分子的结构特点聚乙炔分子是由许多乙炔分子经过化学反应形成的高分子化合物，其主要结构特点包括以下几点：1. 长链形态：聚乙炔分子是由许多乙炔分子通过共价键连接而形成的长链状结构，这种链状结构使得聚乙炔具有较高的分子量和分子长度。
2. 双键结构：聚乙炔分子中含有许多碳-碳双键，这些双键使得聚乙炔具有较高的反应活性和化学稳定性。
3. 立体结构：由于乙炔分子中碳原子之间的排列方式，聚乙炔分子呈现出特定的立体结构，这种结构对其物理和化学特性具有重要影响。
4. 分子间相互作用：聚乙炔分子之间通过范德华力等分子间相互作用力相互吸引，形成固态材料时具有一定的分子间结合力。
常见导电聚合物
常见导电聚合物导论导电聚合物是一类具有导电性能的高分子材料，具有优异的导电性、机械性能和化学稳定性。
常见导电聚合物广泛应用于电子、能源、传感器等领域。
本文将介绍几种常见的导电聚合物及其应用。
聚苯胺（Polyaniline）聚苯胺是一种有机导电聚合物，具有优异的导电性能和化学稳定性。
它可以通过化学氧化或电化学氧化反应合成。
聚苯胺的导电性主要来自于其共轭结构，其中苯环通过π电子共享形成导电通道。
聚苯胺在导电性能、电化学活性、光学性能等方面具有独特的优势，因此被广泛应用于电池、超级电容器、传感器等领域。
聚苯胺的合成方法1.化学氧化法：将苯胺单体与氧化剂反应，如过氧化氢、过硫酸铵等，生成聚苯胺。
2.电化学氧化法：将苯胺单体溶解在电解质溶液中，通过电化学氧化反应生成聚苯胺。
聚苯胺的应用1.电池：聚苯胺可以用作电池的电极材料，提高电池的导电性和储能性能。
2.传感器：聚苯胺可以用作气体传感器、湿度传感器等的敏感材料，具有高灵敏度和快速响应的特点。
3.超级电容器：聚苯胺可以用作超级电容器的电极材料，具有高能量密度和快速充放电的特点。
聚噻吩（Polythiophene）聚噻吩是一种常见的有机导电聚合物，具有良好的导电性和光电性能。
聚噻吩的导电性来源于其共轭结构，其中噻吩环通过π电子共享形成导电通道。
聚噻吩具有较高的载流子迁移率和较低的能带间隙，因此被广泛应用于有机光电器件、场效应晶体管等领域。
聚噻吩的合成方法1.化学氧化法：将噻吩单体与氧化剂反应，如过氧化氢、过硫酸铵等，生成聚噻吩。
2.电化学氧化法：将噻吩单体溶解在电解质溶液中，通过电化学氧化反应生成聚噻吩。
聚噻吩的应用1.有机光电器件：聚噻吩可以用作有机太阳能电池、有机发光二极管等器件的光电活性层，提高器件的光电转换效率。
2.场效应晶体管：聚噻吩可以用作场效应晶体管的有机半导体层，实现电荷输运和场效应调控。
聚乙炔（Polyacetylene）聚乙炔是一种具有高导电性的聚合物，是导电聚合物研究的先驱。
聚乙炔
聚乙炔是一种结构单元为(CHCH)n的聚合物材料。
这种聚合物经溴或碘掺杂之后导电性会提高到金属水平，这引起了研究者的兴趣。
白川英树、艾伦·黑格和艾伦·麦克迪尔米德因“发现和发展导电聚合物”获得了2000年的诺贝尔化学奖。
如今聚乙炔以用于制备太阳能电池、半导体材料和电活性聚合物等。
聚乙炔包括单双键交替的共轭结构。
由于双键不可扭转的性质，聚乙炔的每个结构单元都有顺式和反式两种结构。
如果每个结构单元都呈顺式，则成为顺式聚乙炔，反之为反式聚乙炔。
两者的电导率分别为10^-9和10^-5/欧·厘米。
1974年聚乙炔被发现至今，导电高分子科学与技术已有了很大发展。
由于聚乙炔掺杂后可以达到金属所具有的高电导性(～103S·cm-1 )，因此被称为“合成金属”，并成为人们竞相研究的导体材料。
聚乙炔是最简单的聚炔烃，有顺式聚乙炔和反式聚乙炔两种立体异构体。
下面是它们的结构简式。
线型高分子量聚乙炔是不溶不熔，对氧敏感的结晶性高分子半导体，深色有金属光泽。
顺式和反式聚乙炔的电导率分别为 10-9和10-5S·cm-1，如用碘、溴等卤素或BF3、AsF3等路易斯酸渗杂后，其电导率率可提高到金属水平（约103 S·cm-1），因此称为合成金属及高分子导体。
用齐格勒-纳塔催化剂，如TiCl4、TiCl3或Ti（OR）4与AlR3（R 为烷基）组合催化剂可使乙炔直接聚合成膜，此外也可用钒、钴、铁等化合物如VO （CH3COO）2与Al（C2H5）3 组成的催化剂体系聚合，聚合温度－78℃。
用稀土催化剂（如环烷酸稀土和AlR3）时，则可在室温制得高顺式聚乙炔。
聚乙炔本身有微弱的导电性，和石墨导电原理相似，因为分子间形成了大π掺杂有两种情况：1、掺入碘单质等，分子间形成了空穴，可以空穴导电，导电性初期随着掺杂浓度升高而升高，某比例达到峰值，然后开始下降。
2、掺入钠等活泼金属，分子间出现了多余的自由电子，可以导电，导电性随着掺杂浓度提高始终提高。
聚乙炔概述
聚乙炔概述冯志攀1120142220摘要：本文主要介绍聚乙炔类导电高分子在今年来的发展状况，同时展望了导电高分子未来的发展方向。
1977年，白川英树和MacDiamid等人首次用AsF5或I2对聚乙炔薄膜掺杂后,其电导率达到10^3 S/cm，打破了人们对于共价键化合物不能导电的看法。
导电高分子不仅具有金属特性或半导体特性，高分子结构的可设计性等聚合物性质，以及两者相结合产生的特殊性质，使其在能源、生物材料、光电信息、分子器件、金属防腐、隐身等方面有非常广阔的应用前景。
本文主要介绍以下研究较多的聚乙炔这类导电高分子。
聚乙炔是碳碳双键和碳碳单键交替存在的共轭聚合物，线性纯聚乙炔不溶不熔，有金属光泽，对氧敏感的高度结晶性化合物，有顺式和反式之分，由于顺式结构使得分子链扭曲，π电子离域受到阻碍，故顺式聚乙炔的电导率远小于反式聚乙炔的电导率。
但是，经过掺杂之后，两种聚乙炔的电导率都能提升到金属水平（10^3S/m），且顺式聚乙炔具有良好的弹性和柔性，故高顺式聚乙炔的合成受到广泛关注。
1.聚乙炔的合成方法聚乙炔的合成可分为直接法和间接法两种。
直接法是通过改变不同的催化剂使乙炔聚合，形成高顺式聚乙炔。
间接法是通过进行侧基脱除来实现主链单双键交替。
1.1直接法乙炔是结构对称的非极性三键化合物，可以进行自由基、配位阴离子、配位阳离子聚合。
由于乙炔结构对称，自由基聚合引发进需要在400℃的高温下才能引发聚合，乙炔的自由基聚合并未引起广泛关注[1]。
阴阳离子配位聚合是主要的聚乙炔聚合方法，聚乙炔聚合催化剂大致有6种：Ti(OBu)4/AlEt3体系、过渡金属膦酸酯体系、TiCl4蒽镁、稀土络合催化剂、以及钍的高配合物[2]、掺杂剂做催化剂。
白川英树在1971年使用高浓度的Ti(OBu)4/AlEt3催化剂催化乙炔的聚合，得到薄膜状聚乙炔，反应迅速，保持一定的乙炔通气量，通常几秒到几十秒便可形成1微米厚的薄膜，但只能得到厚度较小的薄膜，限制了这种方法的应用[3]。
乙炔加聚反应的方程式
乙炔加聚反应的方程式乙炔加聚反应方程式为：C2H2 → (C2H2)n乙炔加聚反应是指将乙炔分子（C2H2）通过化学反应使其发生聚合，形成高分子化合物。
在反应过程中，乙炔分子中的碳-碳三键断裂，形成共轭结构，并与其他乙炔分子发生加成聚合反应，最终形成高分子链。
乙炔加聚反应是一种重要的有机合成方法，通过这种反应可以制备出多种应用广泛的高分子材料，如聚乙炔、聚异戊二烯等。
乙炔加聚反应的产物具有很高的电导率、导热性能和光学性能，因此在电子器件、光电子材料等领域有着广泛的应用。
乙炔加聚反应一般需要催化剂的存在，常用的催化剂有过渡金属配合物、有机酸、硫酸铵等。
催化剂的存在可以降低反应的活化能，加快反应速率，并控制聚合反应的分子量和聚合度。
乙炔加聚反应的机理比较复杂，一般可以分为两个步骤：起始反应和传递反应。
起始反应是指乙炔分子中的碳-碳三键断裂，形成自由基。
这一步骤需要催化剂的存在，催化剂可以提供活化能，使乙炔分子发生断裂。
传递反应是指自由基与其他乙炔分子发生加成反应，形成新的自由基。
这一步骤是一个自由基链式反应，一直进行下去，直到反应物用完或链终止剂的存在。
在乙炔加聚反应中，聚合度的控制非常重要。
聚合度过高或过低都会影响产物的性质和应用。
通过调节反应条件、催化剂的种类和用量，可以控制聚合度的大小。
乙炔加聚反应在实际应用中有着广泛的应用。
以聚乙炔为例，它具有很高的导电性能，可以用于制备导电聚合物材料、导电涂层等。
聚乙炔也是制备碳纳米管的重要前体，碳纳米管具有很高的强度和导电性能，有着广泛的应用前景。
乙炔加聚反应是一种重要的有机合成方法，通过该反应可以制备出多种高分子材料。
乙炔加聚反应的机理复杂，通过调节反应条件和催化剂的种类和用量，可以控制产物的聚合度和性质。
乙炔加聚反应在电子器件、光电子材料等领域有着广泛的应用。
聚乙炔的研究与制备
第五，可以用来作为化学反应的催化剂。经过掺和的导电高分子材料具有氧化还原催化功能，因此导电高分子材料还在分析化学、催化和化学敏感器的制作方面得到了应用，将导电高分子材料固化到电极表面可以制成修饰电极，在电化学反应中可以作为电催化材料。
2.3、 基本原理
精制过的乙炔在甲苯溶剂里，以稀土化合物为催化剂进行聚合，反应方程式如下：
Ln（Naph）3
nC2H2Ln -[-C=C-]-n
甲苯
2.4 、制备工艺
乙炔气体依次经饱和亚硫酸氢钠水溶液、氯化钙、五氧化二磷、活性炭及3Ǻ分子筛柱精制。一切聚合操作均在氮气氛中进行. 聚合采用烘干充氮处理过的双口瓶, 按一定的顺序加人稀土化合物、溶剂、三烷基铝及其它的添加物; 在室温陈化约巧分钟或不陈化; 然后以30一50 毫升/分的速度导人乙炔, 立即在聚合瓶中生成红棕色胶冻状产物. 随着聚合时间的增长,胶冻增稠厚至结成块状不能流动.聚合结束, 加人10%盐酸的乙醇溶液以破坏催化剂, 过滤,洗涤至中性, 吸干, 即得具有金属光泽的银灰色聚乙炔薄膜。
第三，聚乙炔可以用来制作塑料电池。随着电子工业的迅速发展，电子仪器、通讯设备等对作为能源的电池的要求越来越高。用导电塑料制成的塑料电池就是以导电塑料作为电极材料制成的一类新型电池。这类电池质轻体小、储能容量大、能量密度高、安全可靠、自放电速度慢，可反复充电1000次，甚至几千次，使用寿命达5年，并且制造工艺简便，对环境无污染，长期使用免修理等优点，可取代镍镐电池，特别适用作计算机、摄像机的电源。
1、以Ti(OBu)4-AlEt3为催化剂合成聚乙炔
聚乙炔
碳材料
石墨烯
碳纳米管
石墨烯
氧化物…
Organic semiconductors and their applications
Jian Zhang
September 29th, 2010
聚乙炔 / 一种导电高分子
聚乙炔 (Polyacetylene)
H C C H C H H C C H H C C H H C C H
E
EF
E = 1.7eV, = 10-5 -10-7 S/m
真空态vacuumstate中性孤子neutralsoliton正孤子positivesoliton负孤子negativesoliton正极化子positivepolaron负极化子negativepolaron正双极化子positivebipolaron负双极化子negativebipolaron共轭链自由基碳正离子碳负离子阳离子自由基阴离子自由基两价碳正离子两价碳负离子典型导电高分子材料半导体101010610210金属绝缘体cm反式聚乙炔顺式聚乙炔聚吡咯顺式聚乙炔聚吡咯聚苯胺聚苯乙炔聚噻吩乙炔纤维橡胶塑料导电高分子艾伦j黑格alanheeger艾伦g马克迪尔米德alanhidekishirakawa2000nobelprizechemistry2000年诺贝尔化学奖有机共轭材料organicconjugatedmaterialscu有机半导体材料碳材料carbonmaterials有机发光显示器oledslg15英寸oled电视三星40英寸oled电视像素
C C C C C
聚乙炔用钠奈四氢呋喃溶液处理
(NayCH)x (y 0.2)
N型掺杂(部分还原) 10-9 S/cm 25 S/cm
有机导体和半导体现象
聚乙炔的结构、合成与应用研究进展
聚乙炔的结构、合成与应用研究进展
卢永周
【期刊名称】《合成材料老化与应用》
【年(卷),期】2014(000)002
【摘要】有机半导体材料制备工艺简单，可实现大面积、柔性器件，且材料品种较多，成为目前研究的一个热点。
聚乙炔是研究最早的一种有机半导体材料，介绍了聚乙炔的结构，综述了聚乙炔的合成与应用研究进展。
【总页数】3页(P58-59,63)
【作者】卢永周
【作者单位】陕西国防工业职业技术学院化工学院，陕西西安710300
【正文语种】中文
【中图分类】TQ31
【相关文献】
1.聚乙炔顺、反式结构对硫化聚乙炔的稳定性及其电子性质的影响 [J], 苏忠民
2.含氯前聚物法(CPR)合成聚萘乙炔前聚物 [J], 张爱清;何宝林;邓克俭;曾繁涤
3.聚乙炔的结构与合成及应用 [J], 余嘉睿;巢志聪;蔡定建
4.带树枝状侧链聚苯乙炔的合成与结构表征 [J], 汪剑;赵辉;蔡春根;毛宇;唐莉;沈晓源;徐海鹏;袁望章;孙景志;唐本忠
5.高强度高电导率聚乙炔的合成——醚类溶剂的结构对性能的影响 [J], 王岱珂;赵晓江;张长山;王佛松
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
聚乙炔分子链非线性极化率的理论研究
选 取 聚 乙炔 分 子 片 段 及 硅 掺 杂 聚 乙 炔 链 作 为研 究 对 象 ， 采 用 Ｇ ｕｓ ｎ ３程 序包 中 的 Ｈ ／ ３ Ｇ方 法 ， 论 了链 长 和 ａｓｉ ０ ａ Ｆ ６— １ 讨
及硅 掺 杂聚 乙炔链 作 为研 究 对 象 ， 用 Ｇ ｕｓ ｎ３程序 包 中的 Ｈ ／ 采 ａｓｉ ０ ａ Ｆ ６—３Ｇ 方 法 ， 论 了链 长 和 ｓ 原 子 替 住 掺 杂 对 分 子 构 １ 讨 ｉ
型、 线性 及 非 线性 极 化 率 的 影 响 ， 到 了关 于 聚 乙炔 片段 分 子 链 的键 长随 链 长 变化 的信 息 ， 时研 究 了对 Ｃｏ ２ 子 进 行 得 同 ｌＨｌ分
类 材料 因为 具 有 很 强 的 Ｐ电子 离 域 能 力 ， 于 极化 ， 而 有 易 因
着 良好 的电极化率和飞秒级 的快速响应 ， 是很好的非线性 光学材料。许多功 能性基团取代的聚乙炔衍生物相继 已被
合 成 和 报 道 ， 究 涉 性 光 学性 质等 各 方 面 性 质 。 理 论 计算 既可 以对 实 验 结 果 进 行 阐 释 ， 可 以在 实 验 也
ｓ 原 子替 位 掺 杂后 的线 性 、 线性 极 化 率 随替 位 原 子 数 量及 位 置 的 变化特 征 。 ｉ 非
关 键 词 ： 乙炔分子链 ； Ｆ６— ｌ ； 聚 Ｈ ／ ３ ｃ 极化率
中图 分 类 号 ：６ ４４ ０ ３ ．
ｌ 引 言
文 献 标 识码 ： Ａ
文 章 编 号 ： ０ — ８６２ １）２—０６ ０ １ ８ ２ １（０００ ０７ — ３ ０
信息科学的快速发展 ， 使聚合 物材 料的研究成 为材料 科学领域重要的研究热 点 ， 引起 人们越来越 广泛 的关注 并
聚乙炔导电性介绍
第18卷 第5期大学化学2003年10月知识介绍聚乙炔导电性介绍包咏(沈阳广播电视大学 沈阳110003) 摘要 白川英树等人因发现导电聚合物而荣获2000年诺贝尔化学奖。
本文用“孤子理论”对聚乙炔的导电机制作了简介。
通常来讲高聚物是绝缘材料,20世纪70年代白川英树(H.Shirakawa)等人首次合成聚乙炔薄膜[1],后又通过掺杂发现高聚物也具有导电性。
导电高聚物既具有金属的高导电率,又具有聚合物的可塑性,质量又轻,是一类具有广阔应用前景的新材料。
高聚物导电性的发现拓宽了人类对导体材料的认识及应用领域。
白川英树、麦克迪尔米德(A.G.Mac Diarmid)和黑格(A.J.Heeger)3人因发现高聚物的金属导电性而荣获了2000年诺贝尔化学奖。
对于导电高聚物的导电机理,苏武沛等人[2,3]运用孤子理论较好地解释了聚乙炔掺杂的导电机理。
值得一提的是,苏武沛是施里弗(J.R.Schrieffer)的研究生,而施里弗是与巴丁、库伯共同荣获1972年Nobel物理学奖的理论物理学家。
白川英树是有机化学家,麦克迪尔米德是熟悉物理的化学家,黑格是熟悉化学的实验物理学家,他们之间密切合作,使化学与物理、实验与理论结合起来,解决了材料制备、物理和化学性能测试、实验数据和理论机制分析,开创了化学和物理相结合的活跃的新边缘学科。
1 孤子概念 高聚物导电可以用孤子理论来解释。
现以最简单的导电聚合物———聚乙炔为例来描述孤子形成的物理图景及其导电机制。
先了解一下孤子的一般形态和性质。
孤子的概念来源于“孤波”。
1834年秋,英国科学家罗素(S.Rusell)在运河岸边看到由两匹马拉着一条迅速行驶的船。
当船突然停止时,在船头激起一个沿着河面滚动的波包,其大小、形状和速度变化都很慢,罗素追随此波包2～3km,直到运河转了几个弯以后,波包才逐渐消失。
罗素把这种孤立的波包称为“孤波”。
在罗素逝世100周年(1982年)时,人们在罗素发现孤波的运河边树立一座罗素纪念像,以纪念他这一不寻常的发现。
塑料的化学式
塑料的化学式
塑料为合成的高分子化合物，又可称为高分子或巨分子，也是一般所俗称的塑料或树脂。
不同的塑料成分不同，但都带有n。
塑料的化学式如下：
1、聚乙烯塑料：-[-CH2-CH2-]n-。
2、聚氯乙烯塑料：-[-CH2-CHCl-]n-。
3、聚乙炔塑料：-[-CH=CH-]n-。
塑料
塑料是以单体为原料，通过加聚或缩聚反应聚合而成的高分子化合物(macromolecules)，其抗形变能力中等，介于纤维和橡胶之间，由合成树脂及填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂组成。
塑料的主要成分是树脂。
树脂是指尚未和各种添加剂混合的高分子化合物。
树脂这一名词最初是由动植物分泌出的脂质而得名，如松香、虫胶等。
树脂约占塑料总重量的40%～100%。
塑料的基本性能主要决定于树脂的本性，但添加剂也起着重要作用。
有些塑料基本上是由合成树脂所组成，不含或少含添加剂，如有机玻璃等。
聚乙炔概述
聚乙炔概述冯志攀1120142220摘要：本文主要介绍聚乙炔类导电高分子在今年来的发展状况，同时展望了导电高分子未来的发展方向。
1977年，白川英树和MacDiamid等人首次用AsF5或I2对聚乙炔薄膜掺杂后,其电导率达到10^3 S/cm，打破了人们对于共价键化合物不能导电的看法。
导电高分子不仅具有金属特性或半导体特性，高分子结构的可设计性等聚合物性质，以及两者相结合产生的特殊性质，使其在能源、生物材料、光电信息、分子器件、金属防腐、隐身等方面有非常广阔的应用前景。
本文主要介绍以下研究较多的聚乙炔这类导电高分子。
聚乙炔是碳碳双键和碳碳单键交替存在的共轭聚合物，线性纯聚乙炔不溶不熔，有金属光泽，对氧敏感的高度结晶性化合物，有顺式和反式之分，由于顺式结构使得分子链扭曲，π电子离域受到阻碍，故顺式聚乙炔的电导率远小于反式聚乙炔的电导率。
但是，经过掺杂之后，两种聚乙炔的电导率都能提升到金属水平（10^3S/m），且顺式聚乙炔具有良好的弹性和柔性，故高顺式聚乙炔的合成受到广泛关注。
1.聚乙炔的合成方法聚乙炔的合成可分为直接法和间接法两种。
直接法是通过改变不同的催化剂使乙炔聚合，形成高顺式聚乙炔。
间接法是通过进行侧基脱除来实现主链单双键交替。
1.1直接法乙炔是结构对称的非极性三键化合物，可以进行自由基、配位阴离子、配位阳离子聚合。
由于乙炔结构对称，自由基聚合引发进需要在400℃的高温下才能引发聚合，乙炔的自由基聚合并未引起广泛关注[1]。
阴阳离子配位聚合是主要的聚乙炔聚合方法，聚乙炔聚合催化剂大致有6种：Ti(OBu)4/AlEt3体系、过渡金属膦酸酯体系、TiCl4蒽镁、稀土络合催化剂、以及钍的高配合物[2]、掺杂剂做催化剂。
白川英树在1971年使用高浓度的Ti(OBu)4/AlEt3催化剂催化乙炔的聚合，得到薄膜状聚乙炔，反应迅速，保持一定的乙炔通气量，通常几秒到几十秒便可形成1微米厚的薄膜，但只能得到厚度较小的薄膜，限制了这种方法的应用[3]。
(精选)导电高分子材料(11)
• 其中聚苯胺结构多样、掺杂机制独特、稳
定性高技术应用前景广泛，在目前的研究 中备受重视
• 其中聚乙炔的所能达到的电导率在已发现
的导电聚合物中是最高的，达到了 105S/cm量级，接近Pt和Fe的室温电导率
5
6
接的方法是电化学沉积法
• 低的聚合温度、强极性分子介质以及电化
学惰性的电极材料有利于生成堆积紧密， 性能良好的芳香导电高分子材料
14
• 清华大学的石高全等用纯的二氟化硼乙
醇溶液做电解质，不锈钢片做电极在一 定的电压下获得了力学强度超过铝的聚 噻吩膜和高强度聚苯膜，在这一体系中 还能获得厚度为400到500um的高强度 导电聚合物板，它的抗张强度大大超过 了一般的通用塑料
• 使用Ziggler—Natta催化剂AlEt3/Ti(OBu)4,Ti
的浓度为3mmol/L，Al/Ti约为3—4。催化剂溶 于甲苯中，冷却到-78度,通入乙炔，可在溶液表 面生成顺式的聚乙炔薄膜。掺杂后电导率达到 105S/cm量级
3
导电聚合物是由具有共轭∏键的聚合物 经过化学或电化学的掺杂而形成的
什么是导电高分子的掺杂呢？
• 纯净的导电聚合物本身并不导电，必须经过掺
杂才具备导电性
• 掺杂是将部分电子从聚合物分子链中迁移出来
从而使得电导率由绝缘体级别跃迁至导体级别 的一种处理过程
• 导电聚合物的掺杂与无机半导体的掺杂完全不
同
7
导电高分子的掺杂与无机半导体的掺杂的对比
无机半导体中的掺杂 导电高分子中的掺杂
电致伸缩效应 微触动器
19
• 以聚乙炔、聚苯胺膜为正极，锂为负极，高氯酸
有机导电材料——聚苯胺
聚苯胺的物化性质
1 掺杂 2 溶解性 3 导电性 4 光学性质 5 电致变色性
1.掺杂
• 聚苯胺的掺杂机制同其他导电高聚物的掺杂机制完全不同，其他的导电聚合 物的掺杂总是伴随着主链上电子的得失，而聚苯胺的质子酸掺杂没有改变主 链上的电子数目，只是质子进入高聚物链上才使链带正电，为维持电中性， 对阴离子也进入高聚物链。半氧化型半还原型的本征态聚苯胺可进行质子酸 掺杂，全还原型聚苯胺可进行碘掺杂和光助氧化掺杂，全氧化型聚苯胺只能 进行离子注入还原掺杂。聚苯胺的主要掺杂点是亚胺氮原子，且苯二胺和醌 二亚胺必须同时存在才能保证有效的质子酸掺杂 。掺杂态聚苯胺可 用碱进 行反掺杂，且掺杂与反掺杂是可逆的。
性的导电聚苯胺。如在聚苯胺分子链上引入磺酸基团可得到水溶
Байду номын сангаас
性导电高分子。
• 不过聚苯胺溶液即使在很低的浓度（<5%）下也有较强的凝胶化 倾向，在纺丝溶液所需要的高浓度（>20%）下，凝胶化倾向变 得更加明显。以NMP为溶剂溶解高分子质量的聚苯胺，并加入二 甲基氮丙啶作为凝胶抑制剂,可获得稳定溶液,这是因为二甲基氮 丙啶破坏了分子链间的氢键,阻碍了凝胶作用。但这种溶剂价格昂 贵，实用性前景不佳。
有机导电材料
有机导电材料发展史
名称 聚乙炔（PA） 聚吡咯(PPY) 聚噻吩(PTH) 聚对亚苯(PPP) 聚苯乙烯(PPS) 聚苯胺(PANI)
发现年代 1977年 1979年 1981年 1979年 1979年 1985年
电导率/S·cm-1 10-10~105 10-8~102 10-8~102 10-15~103 10-16~103 10-10~102
4.光学性质
• 聚苯胺分子主链上含有大量的共轭P电子，当 受强光照射时，聚苯胺价带中的电子将受激 发至聚苯胺XRD导带，出现附加的电子-空穴 对，即本征光电导，同时激发带中的杂质能 级上的电子或空穴而改变其电导率，具有显 著的光电转换效应。而且在不同的光源照射 下响应非常复杂且非常迅速。在激光作用下， 聚苯胺表现出高非线性光学特性，可用于信 息存贮、调频、光开关和光计算机等技术上。
聚乙炔结构简式
聚乙炔结构简式
聚乙烯，简称PE，是一种热塑性高分子材料，它是由单体乙烯共聚而成，一般用于制造管道、包装、建筑部件、家用电器等物品，甚至是汽车零
部件等。
它具有良好的耐化学性、耐热性和抗磨损性，广泛运用于各个行业。
聚乙烯的结构由较短的乙烯分子链组成，其基本的结构构造有三类：普
通聚乙烯，增强聚乙烯和双键聚乙烯。
普通聚乙烯（PE）是由苯乙烯单体
共聚而成，其分子链结构较简单，分子量中等；增强聚乙烯（PE）是由乙
烯和乙烯基乙烯醇单体结合而成，具有更好的机械性能；双链聚乙烯（PE）是由一种特殊的共聚物与乙烯单体共聚而成，其分枝结构可以提高分子量，
产生更合理的分子形态，使其分子键性能更为均匀。
此外，聚乙烯的介电性能还非常突出，可以有效地封闭电磁波，因此，
它广泛用于制造汽车绝缘件，电工及建筑材料等。
它还具有良好的柔性和可
塑性，可被压缩成薄片、箔状或盘状，便于成型和上色，也可被延展成薄膜，用于各类包装。
由于它有良好的绝缘性能，可以用于制作管道、涡轮机械零
件等。
总之，聚乙烯是一种广泛应用的高分子材料，具有优良的机械性能、介
电性能以及可塑性等优势，因此在建筑、电子、汽车等行业中被广泛使用。
乙炔二聚反应方程式
乙炔二聚反应方程式
乙炔二聚反应是一种基本有机化学产生的方法，是有机化学中一
种重要的反应。
乙炔（化学式为C2H2）能够与自身反应，生成乙炔的
高聚物（聚乙炔），同时生成了热能，这就是乙炔的二聚反应。
在工
业上，这个反应被广泛使用。
该反应的化学方程式为：
C2H2 + 热能→ C4H4
其中，热能也可以替换为光能。
反应中，两个碳原子的π电子
发生了双键合成，形成4个共面的碳原子，其中2个是用来连接H的，而另外两个则是用来连接原先两个独立的乙炔分子。
因此，该反应也
被称为“四碳合成”。
反应有多种进行方式。
最常用的方法是通过乙炔透过特定的反应
催化剂。
有机物担当催化剂的反应会被加强，在高温条件和适当压力
下进行。
此外，碳材料的强烈光照也能够引起反应。
反应分为两个部分：形成α,β-不饱和化合物C4H4（也称为二
甲基乙烯，该物质具有良好的高温稳定性），以及放热反应（ΔH=-199.7kJ/mol）。
另一个值得提到的方面是，产物二甲基乙烯常常出现懒惰的反应
活性。
它仅表现出基本的化学反应，如加成反应，卤素化等。
尤其是，在加成反应中，C=C双键变为烷基单键，使得该物质易于进行定量分析和应用。
由于乙炔二聚反应中生成的二甲基乙烯和其他α,β-不饱和
化合物具有广泛的工业用途，该反应是有机化学中非常重要的反应之一。
总之，乙炔二聚反应方程式是有机化学中一个基础的反应方程式，制备一些工业用途的有机物有着重要的作用，使用适当的催化剂，可
以刺激反应速率，得到更高产率的反应产物。
聚乙炔的电导率
聚乙炔的电导率
《聚乙烯的电导率》
一、背景介绍
聚乙烯(polyvinyl-ethylene,PVE)一种具有良好力学性能的聚
合物材料，该材料具有高耐热性、抗紫外线性能好、耐老化性及耐腐蚀性好等特点，这些特点使其成为建材材料、电子材料、工程材料、医疗材料、纤维材料和日用品等领域的重要材料。
它的电导率是衡量该聚合物材料导电性能的重要指标，所以研究其电导率也就变得格外重要。
二、实验原理
聚乙烯电导率的测量原理是用电阻温度应力测量实验方法，由于聚乙烯电子在原子间移动极其困难，聚乙烯的电导率极低，只有微米级的量级，所以通常用电阻温度应力测试方法来测量它的电导率。
三、实验方法
1、取一块聚乙烯样品，用分析天平称取电阻应力测量仪校准特定电阻值（R）。
2、将电阻校准的聚乙烯样品放入特定温度（T）的水管中，调节水流速度，使得电阻值（R1）在一定的梯度条件下发生变化。
3、设置一定的最小温度变化量（ΔT），当温度变化量大于最小梯度时，观察发生的电阻变化值（ΔR），测量出聚乙烯在相同温度下的电阻值（R2）。
4、以上步骤重复，记录多次实验的数据，用下列公式计算聚乙
烯的电导率：
电导率=（ΔR/ΔT）/（R1/T）
四、结论
用上述方法可以得到聚乙烯材料的电导率，从而可以知道聚乙烯材料的电性能，指导材料的选择和使用，为该材料科学应用提供依据。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
在1958年，Natta等人使用Ziegler-Natta催化剂催化乙炔聚合，制备了第一例高分子量的聚乙炔，但是所得聚乙炔不溶不熔且不稳定，难以对其性能和应用进行深入研究，此后十几年间，聚乙炔的合成研究并未取得突破性进展。
1974年日本筑波大学的白川英树(H. Shirakawa)一位学生在做乙炔聚合成膜实验研究时，误将高于正常用量1000倍的Ziegler-Natta催化剂加入反应体系，在催化溶液的表面上形成一层具有银白色光泽的膜状物，高顺式聚乙炔有较高的结晶度，且表观密度只有0.4g/cm3。
聚乙炔是C-C和C=C交替组成主链结构的线型高分子，其主链中C原子均为SP2杂化，分别与其邻近的两个C原子和一个H原子形成三个σ键，每个C原子上还有一个2Pz轨道，这些2Pz轨道可以形成离域的大π键，产生沿分子链产生超级共轭结构。
虽然共轭结构为自由电子的离域迁移提供了条件，但电子是成对存在于成键轨道中的，在不考虑热运动和光子跃迁时，价带层是完全充满的，导带层则处于全空状态。
两个能带之间的能极差成为电子迁移的阻力，导致电子无法实现在共轭链上完全自由的跨键移动。
因此，导电聚合物在本征态时的导电能力仍然属于绝缘体或者半导体范畴。
掺杂是提高导电聚合物导电能力行之有效的方法。
由于导电聚合物中的电子较为活泼，具有较大的离域范围及较低的电子离解能，在掺杂剂的作用下很容易实现电荷的转移。
1977年白川英树与美国化学家艾伦.黑格(A.J. Heeger)及艾伦.麦克迪尔米德(A.G. MacDiarmid)等合作发现经AsF5或者I2掺杂后聚乙炔薄膜呈现明显的金属性。
结果表明经掺杂后的聚乙炔薄膜的电导率提高了109倍，达到103 S/cm，超过了此前所有聚合物。
这一发现宣告了导电聚合物的诞生。
为表彰三位科学家在导电高分子领域的创造性贡献，瑞典皇家科学院将2000年的诺贝尔化学奖授予他们，足见科学界对导电聚合物领域研究的重视。
导电聚合物的诞生及其相关研究，不仅打破了高分子材料是绝缘体的观念，也为分子电子学和低维固体电子学的建立、完善和发展打下了坚实的基础，具有重要的科学意义。
近年来，随着导电聚合物研究的深入，人们相继发现了多种共轭型导电聚合物，如聚苯胺、聚噻吩、聚对苯撑、聚对苯撑乙烯、聚吡咯等。
由于聚乙炔本身不溶不熔，而且在空气中非常不稳定，所以不能满足其实际应用的要求。
聚乙炔链节上的两个H原子中的一个或两个可以被不同的功能基团所取代，取代基的引入可以很好地解决上述问题，使聚乙炔的溶解性和稳定性都大大提高。
与此同时，取代基的引入也存在着负面的影响，取代基会导致主链扭曲，使得重复单元的二轨道重叠程度下降，这也解释了取代聚乙炔比掺杂聚乙炔导电性相对较低的原因。
白川英树并没有责备学生的失误，而是以此作为切入点，进行了深入细致的研究，终于发现了用一种改性的齐格勒2纳塔型催化剂，在高浓度下得到具有金属光泽的膜状聚乙炔的有效方法。
采用该方法所制得的聚乙炔是一种结构相当规整的材料，这无疑为对其进行掺杂提供了极好的基础。
一直以来,人工合成高分子材料都被认为是不导电的绝缘体。
在日常生活中，塑料、橡胶、合成纤维等常规高分子材料己作为绝缘材料在实践中获得广泛的应用。
但在1974年日本筑波大学的白川英树(H. Shirakawa)课题组在合成聚乙块薄膜时误将高于常规量1000倍的催化剂加入到聚合体系中合成出了具有交替单双键的银色薄膜。
随后导电聚合物的发现对于高分子领域的理论研究具有划时代的意义，其潜在的应用价值引起了科研工作者的广泛关注。