导电聚苯胺的特性及进展
导电聚苯胺
导电聚苯胺的研究进展摘要简要介绍了聚苯胺的结构、性能及其导电机理。
叙述了其作为一种新型高分子导电材料在防腐涂料、电磁屏蔽以及生物医学领域中的应用前景。
最后了讨论聚苯胺在研发过程中的主要难题，并介绍了其工业化发展动态。
前言在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，聚苯胺是最具应用价值的品种之一，其密度仅为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。
一、聚苯胺的结构与性能聚苯胺（PANI）是一种化学稳定性较好的共轭聚合物。
1984年，MaeDiarmid首先提出了PANI的结构式（见图1），并报道了聚苯胺的质子酸掺杂，即通过化学氧化或电化学氧化所合成的固体聚苯胺，同酸反应后导电率提高大约10个数量级，达到5～200S/cm，再同碱反应，又回到绝缘状态。
之后，王佛松等还发现聚苯胺也象其它的导电高分子一样，能够进行氧化还原掺杂。
其结构中包括还原结构单元和氧化结构单元，依两单元所占比例不同，PANI可有三种极端形式，即全还原态(y=l)、全氧化态(y=0)和中间氧化(y=0.5)，各态之间可以相互转化。
与其它聚会物相比，聚苯胺具有以下特点：①结构多样化。
试验发现不同的氧化-还原态的聚苯胺对应于不同的结构，其颜色和电导率也相应发生变化：完全还原的聚苯胺不导电，为白色，主链中个重复单元间不共轭，经氧化掺杂后，得到Emeraldine碱，呈蓝色，不导电，如果Emeraldine碱完全氧化，则得到Pernigraniline碱，不能导电；②特殊的掺杂机制。
导电聚苯胺的特性及进展
导电聚苯胺的特性及进展院（部、中心）材料科学与工程专业材料科学与工程课程名称高分子材料进展导电聚苯胺的特性及进展摘要：导电聚苯胺是极有前途的导电聚合物,它能够广泛地应用于二次电池、金属的防腐、电致发光器件的电极修饰等方面。
本文根据文献资料参考从其结构特性、在可溶性、复合材料及纳米粒子上的研究进展及其应用前景做整理描述。
关键词：导电高分子，聚苯胺，掺杂，纳米粒子引言：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,从来没有导电高分子的概念美国的MacDiarmid在参观日本东京大学时,看到白川英澍试验室所合成的聚乙炔薄膜具有奇特的金属光泽,惊叹这可能就是他和Heeger等多年寻求的有机导电高分子,于是邀请白川到他的实验室进行合作研究。
他们根据研究硫氮聚合物(SN)n的经验,用I2和ASF5掺杂聚乙炔,发现经过掺杂的聚乙炔,导电率增加了10~12个数量级,达到103Scm的水平,接近于金属导体,并于1977年报道了这一结果。
这一发现,突破了高分子是绝缘体的传统观念,立即在科学界和技术界产生了巨大的影响和冲击。
理论物理学家从Pierls相变的理论出发,进行量子力学计算,计算出反式聚乙炔中长短键长的差约002nm,由此长短键交替所形成的导带和价带之间的间隙宽度是14eV,与试验观测值一致。
进而提出了包括孤子、极化子、双极化子等内容的聚乙炔导电的SSH理论。
实验物理学家进行了聚乙炔的一系列光谱、结构和光、电、磁学测量,验证了理论物理学家的理论结果,同时发现了当时的理论和模型尚不能解释的新现象。
高分子化学家和材料学家则不断改进合成技术,提高聚合物的性能,使聚乙炔的导电率达到105Scm量级,可以和金属铜相媲美。
在短短的20多年中,相继合成出了数十种导电高分子,并对它们的光、电、磁性能进行了系统深入的研究,许多新的科学现象和原理被揭示出来,导电高分子在若干高新技术领域的应用已经实现,或正在蕴育之中。
导电聚苯胺的制备方法及应用
导电聚苯胺的制备方法及应用一、导电聚苯胺的概述导电聚苯胺（conductive polyaniline）是一种具有导电性的聚合物材料，具有良好的导电性、可调控性和化学稳定性的特点。
它可以通过一系列的化学方法进行合成，而且在能源存储、传感器、光电器件等领域具有广泛的应用前景。
二、导电聚苯胺的制备方法导电聚苯胺可以通过化学氧化聚合法、电化学聚合法和生物法等多种方法进行制备。
2.1 化学氧化聚合法化学氧化聚合法是导电聚苯胺制备的主要方法之一。
通常使用苯胺（aniline）作为单体，氧化剂作为引发剂。
具体步骤如下： 1. 在室温下将苯胺溶解在酸性或碱性溶液中； 2. 慢慢加入氧化剂，使苯胺氧化为导电聚苯胺； 3. 继续搅拌和加热，使反应进行完全； 4. 过滤、洗涤、干燥得到导电聚苯胺。
2.2 电化学聚合法电化学聚合法是另一种常用的导电聚苯胺制备方法。
具体步骤如下： 1. 准备电解槽，其中包含两个电极（工作电极和对电极）和电解质溶液； 2. 将苯胺溶液加入电解槽，以工作电极为阳极，在一定电位下进行电解； 3. 通过对电极吸引氧化的苯胺阳离子，使其在工作电极上还原为导电聚苯胺； 4. 继续电解一段时间，直到得到所需的导电聚苯胺。
2.3 生物法生物法是一种新兴的导电聚苯胺制备方法，利用微生物和酶的活性来实现聚合反应。
具体步骤如下： 1. 首先选择一种能够催化聚苯胺聚合的微生物或酶； 2. 将微生物或酶与苯胺和氧化剂一起共同反应，使聚苯胺在微生物或酶的催化下形成； 3. 继续培养和培育微生物或酶，使产物得到进一步优化。
三、导电聚苯胺的应用领域导电聚苯胺在各个领域都有广泛的应用，以下列举了其中的几个典型应用领域。
3.1 能源存储领域导电聚苯胺作为一种具有导电特性和化学稳定性的聚合物材料，可用于高性能电池、超级电容器等能源存储设备的制备。
它可以作为电极材料，提高电池的电导率和储能密度。
3.2 传感器领域导电聚苯胺具有灵敏度高、响应速度快的特点，在生物传感器、化学传感器等领域有广泛应用。
导电高分子聚苯胺简介
参考文献
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• 据上述模型推断聚苯胺的掺杂反应如下:
b.
氧化还原掺杂
• 事实上,除了质子酸掺杂外,我们还发现,聚苯胺也象其 它的导电高分子一样,能够进行氧化还原掺杂,这就是 “碘掺杂”、“光助氧化掺杂”以及“离子注入掺 杂” .
• 以上还原态聚苯胺的氧化掺杂和氧化态聚苯胺的还原掺杂, 与聚苯胺的质子酸掺杂一起,构成了聚苯胺的掺杂行为的 全貌. 显然,究竟发生哪一种掺杂,决定于它的化学结构:
导电高分子聚苯胺简介
Polyaniline
聚苯胺(PANI)
一．前言 二．聚苯胺的结构与性质 三. 聚苯胺的合成方法 四. 聚苯胺的掺杂 五. 聚苯胺的应用
一．前言
聚苯胺自从1984 年, 被美国宾夕法尼亚大学的 化学家MacDiarmid 等重新开发以来, 以其良好的 热稳定性, 化学稳定性和电化学可逆性, 优良的电 磁微波吸收性能, 潜在的溶液和熔融加工性能, 原 料易得, 合成方法简便, 还有独特的掺杂现象等特 性, 成为现在研究进展最快的导电高分子材料之一, 以其为基础材料, 目前正在开发许多新技术, 例如 全塑金属防腐技术、船舶防污技术、太阳能电池、 电磁屏蔽技术、抗静电技术、电致变色、传感器 元件、催化材料和隐身技术等。
导电高分子材料聚苯胺
导电高分子材料聚苯胺（PAn）的研究进展摘要：本文主要结合导电高分子材料聚苯胺（PAn）目前现状,综述了聚苯胺的结构、特性、合成方法、用途。
指出了聚苯胺的发展方向和前景.关键词：性质、应用、合成方法、发展引言聚笨胺（olyaniline）即导电塑料，是一种高分子合成材料。
它是一类特种功能材料，有塑料的性质——密度和可加工性，又具有金属的导电性，还具备金属和塑料所欠缺的化学和电化学性能，在生活中有许多应用。
1聚苯胺的性质聚苯胺的主链上含有交替的苯环和氮原子，是一种稳定性较好的导电高分子材料，而且它的实际应用前景很广阔。
它具有优良的环境稳定性，是一种具有金属光泽的粉末。
聚苯胺是典型的高分子半导体，本身导电性很差（纯的聚苯胺不导电），需要掺杂以后才能提高导电性。
聚苯胺能被氧化，最终是白色。
1.1聚苯胺的结构1.2 聚苯胺的性质（1）导电性聚苯胺本身的导电性差，需要掺杂以后才能提高电性，它是典型的高分子半导体。
聚苯胺的导电性受很多因素的影响，除了分子链本身的结构外，还有PH值和温度等等。
导电性是聚苯胺的一个非常重要的特性，完全还原的聚苯胺是白色，不导电；再经氧化掺杂后显蓝色，不导电（如果完全氧化则不能导电）；再经酸掺杂后显绿色，导电。
PH值与聚苯胺导电率的依赖关系：当PH>4时，导电率与PH值无关，呈绝缘体性质；当2<PH<4时，导电率随溶液PH值的降低而迅速增加，其表现为半导体特性；当PH<2时，导电率与ph值无关，呈金属特性。
温度对聚苯胺导电性的影响也很大，在一定的温度范围内，导电性会有规律的变化，但温度超过后会改变聚苯胺的微观结构。
（2）热稳定性聚苯胺的热稳定性是待解决的问题，它的环境稳定性强，但它的加工强度和机械性能差。
聚苯胺难以保证经过常见工程塑料加工温度热处理后电导率不发生大幅度减弱甚至变为绝缘体。
（3）聚苯胺的溶解性由于聚苯胺链间的相互作用使得它的溶解性极差，相应地可加工性也差，限制了它在技术上的广泛应用。
导电聚苯胺_PAn_的特性及应用
导电聚苯胺(PAn )的特性及应用X陆 珉 吴益华 姜海夏(上海交通大学应用化学系,上海,200240)摘 要 聚苯胺是导电高分子化合物中的一种极有应用前途的高分子材料。
本文旨在介绍导电聚苯胺的各种特性及各个方面的应用前景。
关键词 聚苯胺 导电高分子材料 特性 应用1 引 言自从第一种导电高聚物—掺碘的聚乙炔发现以来,人们又陆继开发出了聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等导电高分子材料。
在众多的高分子材料中,聚苯胺有原料易得、合成简便、耐高温及抗氧化性能良好等众多优点。
聚苯胺是由还原单元和氧化单元构成,其结构式为其中y 值用于表征聚苯胺的氧化-还原程度。
不同的y值对应于不同的结构、组份和颜色及电导率,完全还原型(y =1)和完全氧化型(y =0)都为绝缘体。
只有氧化单元数和还原单元数相等(y =0.5)的中间氧化态通过质子酸掺杂后可变成导体。
聚苯胺的主要缺点是不溶不熔,这成为其应用前景中的致命问题。
现今这一问题已得以解决。
U NI X 公司通过选择合适的有机酸掺杂制得的聚苯胺可溶于一些普通有机溶剂[1,2],且还可获得有一定的热塑性的聚苯胺[3]。
IBM 公司则制得了水溶性的聚苯胺[4](专利技术,未公布)。
由于这一加工问题的解决,聚苯胺能够很容易地制成定向膜或纤维[5]。
因而成为最具开发应用前景的导电高分子材料。
现今,已有A pper -ling Kessler &Co .,A llied Singa l Inc 及A menidem Inc 等公司[6～7]都已开始批量生产聚苯胺(商品名为V ersico n),以聚苯胺为基的许多产品也相继问世。
然而,对于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,欧、美及日本等国在聚苯胺的研究和开发上投入了大量的资金和技术力量,并将其列为本世纪末的重点研究课题。
我国也将聚苯胺的应用研究列入国家自然科学基金资助项目。
本文仅就聚苯胺的特性及应用前景等方面的研究进展,作一扼要介绍。
聚苯胺导电态
聚苯胺导电态1. 引言聚苯胺是一种重要的有机导电材料，具有良好的导电性能和化学稳定性。
在导电态下，聚苯胺可以应用于多个领域，如电子器件、能源存储和生物传感等。
本文将详细介绍聚苯胺导电态的性质、制备方法以及应用领域。
2. 聚苯胺导电态的性质聚苯胺导电态具有以下主要性质：2.1 导电性能聚苯胺导电态具有良好的导电性能，可以实现电流的传导。
其导电性能与聚苯胺的掺杂程度有关，掺杂程度越高，导电性能越好。
聚苯胺导电态的导电机制主要包括载流子的离域和离子的迁移。
2.2 化学稳定性聚苯胺导电态具有较好的化学稳定性，可以在一定的环境条件下保持其导电性能。
然而，在一些特殊的环境下，如强酸、强碱和氧化剂等存在时，聚苯胺导电态可能会发生降解或失去导电性。
2.3 光学性质聚苯胺导电态具有一定的光学性质，可以吸收和发射光线。
其吸收光谱主要集中在紫外-可见光区域，而发射光谱主要位于可见光区域。
这些光学性质使得聚苯胺导电态在光电子器件中具有广泛的应用前景。
3. 聚苯胺导电态的制备方法聚苯胺导电态可以通过多种方法制备，下面介绍其中几种常用的制备方法：3.1 化学氧化聚合法化学氧化聚合法是制备聚苯胺导电态最常用的方法之一。
该方法使用氧化剂（如过氧化氢、过硫酸铵等）将苯胺单体氧化为聚苯胺导电态。
在反应过程中，氧化剂将苯胺分子氧化并形成氧化物，同时释放出质子，使聚苯胺形成导电态。
3.2 电化学聚合法电化学聚合法是利用电化学方法在电极表面直接聚合聚苯胺导电态的方法。
该方法通过在电极表面施加电压，使苯胺单体在电极表面发生氧化聚合反应，形成聚苯胺导电态。
电化学聚合法具有反应速度快、控制性好等优点，适用于制备薄膜状的聚苯胺导电态。
3.3 其他制备方法除了上述两种常用的制备方法外，还有一些其他的制备方法，如化学还原法、溶液浸渍法和激光光解法等。
这些方法各有特点，可以根据具体需求选择合适的制备方法。
4. 聚苯胺导电态的应用领域聚苯胺导电态在多个领域具有广泛的应用，下面介绍其中几个主要的应用领域：4.1 电子器件聚苯胺导电态可以用作电子器件中的导电材料，如导电薄膜、导电纤维和导电墨水等。
聚苯胺导电性能的研究进展
自1984年MacDiarmid 在酸性条件下，由苯胺单体聚合所得的导电性聚苯胺至今，聚苯胺成为现在研究进展最快的导电聚合物之一。
其原因在于聚苯胺具有以下诱人的独特优势：合成简单，良好的环境稳定性，独特的掺杂现象，电化学性能、潜在的溶液和熔融加工等性能。
聚苯胺被认为是最有希望在实际中得到应用的导电高分子材料。
以导电聚苯胺为基础材料，目前正在开发许多新技术，例如电磁屏蔽技术、抗静电技术、全塑金属防腐技术、电致变色、传感器元件和隐身技术等。
1、聚苯胺的结构与其导电机理聚苯胺是典型的有机导电聚合物，是一种具有金属光泽的粉末，聚苯胺可以看做是苯二胺和醌二亚胺的共聚基金项目：渭南师范学院研究生项目（09YKZ2018）聚苯胺导电性能的研究进展刘展晴 渭南师范学院化学化工系 ７１４０００物。
高分子材料能导电，必须具备两个条件，要能产生足够数量的载流子(电子、空穴或离子等)，以及大分子链内和链间要能形成导电通道。
聚苯胺属于共轭结构型导电聚合物。
其导电机理与金属和半导体均不同，而这类共轭型导电聚合物的载流子是“离域”p-电子和由掺杂剂形成的孤子、极化子、双极化子等构成。
聚苯胺的电活性源于分子链中的π电子共轭结构：随分子链中π电子体系的扩大，π成键态和π*反键态分别形成价带和导带, 这种非定域的π电子共轭结构经掺杂可形成P 型和N 型导电态。
聚苯胺在掺杂中，由于掺杂的质子酸分解产生H +和对阴离子(如Cl -、SO 42-等)进入主链,与胺和亚胺基团中N 原子结合形成极子和双极子离域到整个分子链的π键中 ,从而使聚苯胺呈现较高的导电性。
2、聚苯胺的导电性2.1 不同类型的酸掺杂对聚苯电导率的影响自MacDiarmid 在酸性条件下聚合苯胺单体获得具有导电性聚合物以来，在国内外广受关注。
聚苯胺具有独特的掺杂机制，研究表明：用酸性较强无机酸掺杂时，电导率高；酸性弱时，相应的电导率降低。
但同时也发现无机酸掺聚苯胺其溶解性差，为了解决此问题。
聚苯胺导电态
聚苯胺导电态聚苯胺是一种具有导电性能的高分子材料，其导电态被广泛应用于电子器件和能源领域。
本文将从聚苯胺导电态的形成机制、导电性能的特点以及应用领域等方面进行介绍。
聚苯胺导电态的形成主要是通过掺杂的方式实现的。
在聚苯胺分子中，苯环上的氮原子可以接受或者捐赠电子，从而形成带正电或者带负电的离子。
常用的掺杂剂有酸、碱和氧化剂等。
其中，酸掺杂可以将聚苯胺分子中的某些氮原子负离子化，从而提高电子的导电性能；碱掺杂可以将聚苯胺分子中的某些氮原子正离子化，增加电子的输运性能；氧化剂掺杂可以使聚苯胺分子中的苯环形成氧化还原对，提高电子的传导性能。
聚苯胺导电态的特点主要体现在其导电性能方面。
聚苯胺导电态的电导率可以在10^-3~10^3 S/cm之间变化，具有较高的导电性。
此外，聚苯胺导电态的导电性能还可以通过掺杂剂的种类和浓度进行调控。
例如，酸掺杂的聚苯胺导电态具有较高的导电性能，而碱掺杂的聚苯胺导电态具有较好的电子传输性能。
聚苯胺导电态在电子器件和能源领域有着广泛的应用。
在电子器件方面，聚苯胺导电态可以用作导电电极材料，如柔性电极和透明导电薄膜等。
聚苯胺导电态还可以用于制备有机场效应晶体管（OFET）和有机光电器件等。
在能源领域方面，聚苯胺导电态可以用于制备超级电容器电极材料，具有高能量密度和高功率密度的特点。
此外，聚苯胺导电态还可以用于制备柔性锂离子电池和柔性太阳能电池等。
总结起来，聚苯胺导电态是一种具有导电性能的高分子材料，其导电态的形成主要通过掺杂的方式实现。
聚苯胺导电态具有较高的导电性能和电子传输性能，可以在电子器件和能源领域中得到广泛的应用。
随着对聚苯胺导电态的深入研究，相信其在未来的应用中将发挥更加重要的作用。
聚苯胺的特性与应用
聚苯胺的主链上含有交替的苯环和氮原子，是一种特殊的导电聚合物。
可溶于N -甲基吡咯烷酮中。
聚苯胺随氧化程度的不同呈现出不同的颜色。
完全还原的聚苯胺（Leucoe meraldine碱）不导电，为白色，主链中个重复单元间不共轭；经氧化掺杂，得到Emeraldine碱，蓝色，不导电；再经酸掺杂，得到Emeraldine盐，绿色，导电；如果Emeraldine碱完全氧化，则得到Pernigraniline碱，不能导电。
聚苯胺具有优良的环境稳定性。
可用于制备传感器、电池、电容器等。
聚苯胺由苯胺单体在酸性水溶液中中经化学氧化或电化学氧化得到，常用的氧化剂为过硫酸铵（APS）。
中性条件下聚合的聚苯胺常常含有枝化结构。
苯胺的毒性较大,是致癌物质.由于聚苯胺的性能不稳定，贮存中会发生变化，所以，一般是在酸洗现场现用现配。
这种缓蚀剂的主要优点是合成工艺简单，水溶性较好，缓蚀效果也好。
缺点是所使用的原料(甲醛和苯胺)都具有一定的毒性，对人体有危害。
评论|2013-03-30 17:54热心网友聚苯胺（Polyaniline）一种重要的导电聚合物。
聚苯胺的主链上含有交替的苯环和氮原子，是一种特殊的导电聚合物。
可溶于N-甲基吡咯烷酮中。
聚苯胺随氧化程度的不同呈现出不同的颜色。
完全还原的聚苯胺（Leucoe meraldine碱）不导电，为白色，主链中个重复单元间不共轭；经氧化掺杂，得到Emeraldine碱，蓝色，不导电；再经酸掺杂，得到Emeraldine盐，绿色，导电；如果Emeraldine碱完全氧化，则得到Pernigraniline碱，不能导电。
聚苯胺具有优良的环境稳定性。
可用于制备传感器、电池、电容器等。
聚苯胺由苯胺单体在酸性水溶液中中经化学氧化或电化学氧化得到，常用的氧化剂为过硫酸铵（APS）。
中性条件下聚合的聚苯胺常常含有枝化结构。
聚苯胺是一种具有金属光泽的粉末，因分子内具有大的线型共轭π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。
聚苯胺导电性能的研究进展
聚苯胺导电性能的研究进展聚苯胺是一种导电高分子材料，具有良好的电导率和机械性能，具有广泛的应用前景。
随着导电高分子领域的发展，对聚苯胺导电性能的研究也在不断深入。
本文将对聚苯胺导电性能的研究进展进行综述。
首先，研究人员通过改变聚苯胺的合成方法来提高其导电性能。
传统的合成方法不能够得到具有高导电性的聚苯胺，因此，人们开始使用一种新的合成方法，即化学氧化聚合法。
这种方法在聚苯胺的合成过程中添加一些氧化剂，可以显著提高聚苯胺的导电性能。
此外，研究人员还尝试了其他一些改进方法，如在聚合过程中添加一些共聚物和掺杂剂，使聚苯胺形成导电网络结构，提高导电性能。
其次，研究人员通过掺杂材料来改善聚苯胺的导电性能。
人们发现，将聚苯胺与一些含氮杂原子的化合物进行复合掺杂可以显著提高聚苯胺的导电性能。
这些杂原子具有额外的电子，可以吸引导电载流子，从而增强聚苯胺的导电性能。
常见的掺杂材料包括聚苯胺衍生物、有机酸、染料等。
此外，研究人员还研究了聚苯胺薄膜在导电性能方面的应用。
聚苯胺薄膜具有优异的导电性能和机械性能，可以用于制备导电传感器、导电薄膜电极等。
研究人员还通过改变聚苯胺薄膜的制备条件来调控其导电性能，如薄膜的厚度、掺杂材料的浓度等。
最后，研究人员还通过改变聚苯胺材料的结构来提高其导电性能。
近年来，人们发现通过调控聚苯胺的形貌结构，如纳米颗粒、纳米线等，可以显著提高聚苯胺的导电性能。
这是因为纳米结构具有高比表面积和更多的界面，有利于导电载流子的传输。
总之，随着导电高分子领域的不断发展，聚苯胺导电性能的研究也在不断深入。
研究人员通过改变聚苯胺的合成方法、掺杂材料、构筑薄膜结构等方法来提高聚苯胺的导电性能。
随着研究的深入，聚苯胺导电材料在电子器件、传感器、柔性电子等领域的应用将得到进一步拓展。
导电聚合物聚苯胺的研究进展
导电聚合物聚苯胺的研究进展导电聚合物是一种特殊的聚合物材料，具有导电性能。
聚苯胺（polyaniline）是一种常用的导电聚合物，具有良好的导电性能、环境稳定性和可调控性，因而在电子学、光学、传感器等领域具有广泛的应用前景。
以下是对导电聚合物聚苯胺研究进展的粗略概述。
1.聚苯胺的合成与掺杂聚苯胺的合成方法主要有化学氧化还原法、电化学氧化还原法和生物合成法等。
其中，化学氧化还原法是最常用的合成方法之一、掺杂是指将聚苯胺中掺入一定的杂质，以提高其导电性能。
常用的掺杂方法有氧化物掺杂、酸碱掺杂和分子掺杂等，其中，氧化物掺杂是最常见的方法之一2.聚苯胺的导电机制导电聚苯胺的导电机制主要有两种，一种是质子传导机制，另一种是电子传导机制。
在质子传导机制下，聚苯胺通过溶液中的酸或碱接收或者失去质子来实现电流的传导。
而在电子传导机制下，聚苯胺通过氧化还原反应中电子的共轭转移来实现电流的传导。
3.聚苯胺在能源领域的应用聚苯胺作为一种导电聚合物，具有良好的电化学性能，因此在能源领域有广泛的应用。
例如，聚苯胺可以作为锂离子电池、超级电容器和燃料电池的电极材料。
研究表明，聚苯胺具有高的离子和电荷传输率、较高的比表面积和电容量，并且具有优良的循环稳定性，因此在能量存储和转换领域具有重要的应用价值。
4.聚苯胺在传感器领域的应用聚苯胺具有良好的导电性能和可调控性，因此在传感器领域有广泛的应用。
例如，聚苯胺可以作为化学传感器、生物传感器和光学传感器的敏感材料。
研究表明，聚苯胺可以通过掺杂不同的功能化合物，实现对不同物质的敏感检测，并且具有较高的灵敏度、选择性和稳定性。
总而言之，导电聚合物聚苯胺具有广泛的应用前景，特别是在能源和传感器领域。
随着对导电聚合物的深入研究，相信聚苯胺的性能和应用领域还会有更大的突破和发展。
导电聚苯胺
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。
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。
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。
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。
导电高分子材料聚苯胺
导电高分子材料聚苯胺导电高分子材料在电子行业、医疗、军工等领域有着广泛的应用。
其中，聚苯胺作为一种重要的导电高分子材料，其应用领域广泛，涉及电池、开关、电容、透明导电薄膜等。
本文将从聚苯胺的基本构成、性质和应用情况入手，介绍这一导电高分子材料的相关知识。
一、聚苯胺的基本构成聚苯胺是由苯胺单体（即苯基胺）聚合而成的高分子材料。
其分子式为（C6H5NH2）n。
由于苯基胺的氮原子上具有不成对电子，因此聚合时能产生氧化还原反应，从而使聚合物变成导电性材料。
常用的聚苯胺有三种形态：胶质态、掺杂态和氧化态。
二、聚苯胺的性质聚苯胺导电性能良好，可用作导电材料。
其电导率在10^2-10^4 S/cm之间，这一导电性能对于研制电子行业中的传感器、场效应管、中间层等具有很大的优势。
同时，聚苯胺具有优秀的稳定性和化学稳定性，可耐酸碱腐蚀。
但聚苯胺易受潮，因此应存放在干燥通风处。
三、聚苯胺的应用1.电化学电容器聚苯胺作为电解质材料或电极材料，广泛应用于电化学电容器中。
其优异的导电性、良好的化学稳定性以及易于制备等优点，使得聚苯胺电化学电容器广泛应用于消费电子、汽车电子、照明等领域。
2.透明导电薄膜聚苯胺材料还可以用于制备透明导电薄膜。
此类薄膜能够转化电能为光能，兼具导电性和透明性，因此具有广泛应用前景。
其应用领域涉及显示器件、触摸屏、太阳能电池等。
3.锂离子电池聚苯胺材料还可以用于制备锂离子电池。
其高的电导率和良好的锂离子传输性能，使得聚苯胺成为一种优良的锂离子电池材料。
此外，聚苯胺制备的锂离子电池还具有高的循环性能和稳定性。
4.其他应用此外，聚苯胺材料还可以应用于制备导电涂料、传感器等领域。
通过改变聚苯胺的结构和组成，可使其性质得以优化。
综上所述，聚苯胺作为一种导电高分子材料，其应用范围非常广泛。
随着科技的不断发展和创新，聚苯胺材料的应用前景更是不可限量。
导电聚苯胺的合成结构性能和应用
导电聚苯胺的合成结构性能和应用化学氧化还原法是将苯胺单体溶解于氧化剂（如过氧化氢等）的溶液中，在适当的条件下进行反应。
通过氧化剂氧化苯胺的过程中，苯胺分子中的氨基发生氧化，并形成带电的苯胺阳离子，最终形成导电聚苯胺。
化学氧化还原法合成的导电聚苯胺具有分子结构较为均匀的优点，但反应过程中需要使用有毒的氧化剂，对环境造成污染。
电化学聚合法是将苯胺单体溶解于电解液中，通过电化学方法在电极表面进行聚合反应。
该方法不需要使用有毒氧化剂，避免了对环境的污染。
电化学聚合法合成的导电聚苯胺具有较高的导电性能，但结构较为不均匀。
导电聚苯胺存在多种结构形式，如嵌段共聚物、交替共聚物、自掺杂聚合物等。
其中，交替共聚物的结构最为稳定，导电性能最佳。
导电聚苯胺的导电性是由其中的共轭体系决定的，共轭体系的形成通常通过氧化还原反应实现。
导电聚苯胺具有较高的导电性能、化学稳定性和热稳定性等特点。
它能够在常规的聚合物基质中保持其导电性，并在导电材料、电池、超级电容器、光电器件等领域中发挥重要的作用。
导电聚苯胺还具有较好的生物相容性，可以应用于生物医学领域，如生物传感器、组织工程等。
尽管导电聚苯胺具有良好的性能和应用前景，但仍存在一些问题。
导电聚苯胺的导电性对湿度和环境气体的变化敏感，会导致导电性能下降。
此外，导电聚苯胺在大面积制备和加工方面仍存在一定的挑战。
总的来说，导电聚苯胺作为一种重要的导电聚合物材料，在各个领域有着广泛的应用前景。
随着对导电聚苯胺结构和性能的深入研究以及合成工艺的不断改进，其应用领域将会进一步扩大。
聚苯胺电解质材料的性质和应用研究
聚苯胺电解质材料的性质和应用研究导言聚苯胺是一种聚合物，具有良好的导电性和稳定性，被广泛应用于电化学传感、能量存储和转化等领域。
电解质是电化学传感和电化学能量存储的关键组成部分，聚苯胺作为一种电解质材料，具有许多独特的性质和广泛的应用前景。
本文将从聚苯胺电解质材料的性质和应用两个方面进行探讨。
一、聚苯胺电解质材料的性质1. 导电性聚苯胺具有良好的导电性，可以由不导电的化合物通过电化学氧化还原反应变成导电的物质。
在导电性能方面，聚苯胺被广泛用于电化学传感领域。
由于聚苯胺电解质具有好的导电性能，可以用于制备超级电容器、燃料电池和锂离子电池等电化学器件。
2. 稳定性聚苯胺电解质具有优异的稳定性，即在酸碱环境下，聚苯胺电解质的性能依然稳定。
这种稳定性使得聚苯胺电解质可以在不同的环境条件下工作，具有广泛的应用前景。
3. 界面反应能力在聚苯胺电解质材料中，通过控制聚苯胺分子内部的化学键的结构，可以调控电解液-电极的界面反应，从而实现高效的电能转化与储存。
在聚苯胺的分子中，不同的物理或化学性质的官能团之间可以通过共价结构发生作用，使得聚苯胺电解质材料具有重要的应用价值。
二、聚苯胺电解质材料的应用1. 电化学传感器聚苯胺电解质材料被广泛应用于电化学传感器中，这是因为聚苯胺具有良好的电导性，具有对电化学分子酶传感器和电化学生物传感器等传感器的优异的性能和可升级性，使得聚苯胺电解质材料成为电化学传感器制备的重要材料。
2. 超级电容器超级电容器是电化学能量存储器中的一种，具有高功率密度、快速储能和电池寿命长等优点。
聚苯胺电解质材料可以作为超级电容器的储能部分，使超级电容器具有更好的电化学特性。
3. 锂离子电池锂离子电池作为目前电动汽车和电子设备中广泛应用的电化学储能器材料，聚苯胺电解质是锂离子电池中的应用重点领域之一。
聚苯胺电解质材料具有优异的离子导电性和电化学稳定性，可以为锂离子电池的优化提供新的解决方案。
结论总体而言，聚苯胺电解质作为一种多功能材料，由于其良好的导电性和稳定性，被广泛应用于电化学传感、能量存储和转化等领域。
导电高分子聚苯胺及其应用
3、传感器领域
3、传感器领域
聚苯胺作为一种敏感材料，在传感器领域有着广泛的应用。通过化学或电化 学掺杂，聚苯胺的导电性能发生变化，利用这种特性可以制造出各种传感器。例 如，基于聚苯胺的酸碱传感器可以用来检测溶液的酸碱度，而聚苯胺基的压力传 感器则可以用于监测压力变化。
Байду номын сангаас
三、研究方法
1、化学反应机理
导电高分子聚苯胺的合成
3、聚合反应：将苯胺单体、氧化剂和催化剂混合在一起，在适当的温度和压 力条件下进行聚合反应。
导电高分子聚苯胺的合成
4、后处理：通过后处理步骤，如脱色、干燥等，得到纯净的导电高分子聚苯 胺。
4、后处理：通过后处理步骤， 如脱色、干燥等，得到纯净的导 电高分子聚苯胺。
4、后处理：通过后处理步骤，如脱色、干燥等，得到纯净的导电高 分子聚苯胺。
导电高分子聚苯胺及其应用
01 引言
目录
02 一、研究现状
03 二、应用领域
04 三、研究方法
05 参考内容
引言
引言
导电高分子材料在当代科技领域具有广泛的应用前景，其中聚苯胺作为一种 新型的高分子导电材料备受。聚苯胺具有优异的导电性能、良好的化学稳定性和 易于制备等优点，成为一种极具潜力的导电高分子材料。本次演示将详细介绍聚 苯胺的研究现状、应用领域及研究方法，并展望其未来发展方向。
4、后处理：通过后处理步骤，如脱色、干燥等，得到纯净的导电高 分子聚苯胺。
3、功能性应用研究：除了传统的电子、航天、建筑等领域，探索聚苯胺在新 能源、生物医学等领域的应用，如作为电池材料、生物传感器等。
4、后处理：通过后处理步骤，如脱色、干燥等，得到纯净的导电高 分子聚苯胺。
4、理论计算模拟：通过理论计算和模拟，深入了解聚苯胺的分子结构和性能 之间的关系，为材料的设计和优化提供指导。
聚苯胺的合成及其电化学性能研究
聚苯胺的合成及其电化学性能研究聚苯胺是一种具有重要应用价值的有机高分子材料，其在电化学传感器、光电转换器、电磁波屏蔽等领域都有广泛的应用。
本文将介绍聚苯胺的合成方法及其电化学性能研究进展。
一、聚苯胺的合成方法1. 化学氧化法聚苯胺最常用的合成方法之一是化学氧化法。
该方法是将苯胺与氧化剂反应，生成聚苯胺。
常用的氧化剂有过氧化氢、过氧化铵、氯酸钾等。
在实验中，通常将苯胺与氧化剂混合溶液在低温下反应，反应后用水洗涤、乙醇洗涤等步骤进行纯化。
2. 电化学合成法电化学合成法是另一种常用的聚苯胺合成方法。
该方法是在电解池中将苯胺置于阳极处进行电化学氧化，在电极表面生成聚苯胺。
实验中，电化学合成法的电解液通常为硫酸和苯胺；电极材料常为铂、金等贵金属。
3. 辐射法辐射法是一种新型合成聚苯胺的方法，该方法利用辐射原理，将苯胺溶液辐照一段时间后合成聚苯胺。
该方法具有无需氧化剂，反应时间短等优点，但现阶段还存在一些问题需要解决。
二、聚苯胺的电化学性能研究进展1. 电学导电性聚苯胺是一种具有良好导电性的高分子材料。
研究表明，聚苯胺的导电性与其掺杂物种类和浓度、氧化程度、结晶度等因素密切相关。
目前，常用的掺杂物有磺酸、盐酸、硝酸等，掺杂浓度过高会降低聚合物的导电性。
2. 电化学性能聚苯胺具有良好的电化学性能，可以作为电极材料用于电化学传感器、光电转换器等领域。
研究表明，聚苯胺电极对氨气、氧气、亚硝酸等物质具有良好的响应性。
此外，聚苯胺还可以作为超级电容器电极材料，具有高电容性能，可以应用于电动汽车、智能电网等领域。
3. 应用领域由于聚苯胺具有良好的电学导电性和电化学性能，因此被广泛应用于电化学传感器、光电转换器、电磁波屏蔽等领域。
此外，聚苯胺还可以用作催化剂载体、气体分离膜等材料，在能源、环保等领域也有广泛的应用。
综上所述，聚苯胺具有广泛的应用前景和研究价值。
随着社会科技的不断进步，聚苯胺的合成方法和性能研究也将不断完善，推动聚苯胺的应用领域不断扩展。
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导电聚苯胺的特性及进展院（部、中心）材料科学与工程专业材料科学与工程课程名称高分子材料进展导电聚苯胺的特性及进展摘要：导电聚苯胺是极有前途的导电聚合物,它能够广泛地应用于二次电池、金属的防腐、电致发光器件的电极修饰等方面。
本文根据文献资料参考从其结构特性、在可溶性、复合材料及纳米粒子上的研究进展及其应用前景做整理描述。
关键词：导电高分子，聚苯胺，掺杂，纳米粒子引言：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,从来没有导电高分子的概念美国的MacDiarmid在参观日本东京大学时,看到白川英澍试验室所合成的聚乙炔薄膜具有奇特的金属光泽,惊叹这可能就是他和Heeger等多年寻求的有机导电高分子,于是邀请白川到他的实验室进行合作研究。
他们根据研究硫氮聚合物(SN)n的经验,用I2和ASF5掺杂聚乙炔,发现经过掺杂的聚乙炔,导电率增加了10~12个数量级,达到103Scm的水平,接近于金属导体,并于1977年报道了这一结果。
这一发现,突破了高分子是绝缘体的传统观念,立即在科学界和技术界产生了巨大的影响和冲击。
理论物理学家从Pierls相变的理论出发,进行量子力学计算,计算出反式聚乙炔中长短键长的差约002nm,由此长短键交替所形成的导带和价带之间的间隙宽度是14eV,与试验观测值一致。
进而提出了包括孤子、极化子、双极化子等内容的聚乙炔导电的SSH理论。
实验物理学家进行了聚乙炔的一系列光谱、结构和光、电、磁学测量,验证了理论物理学家的理论结果,同时发现了当时的理论和模型尚不能解释的新现象。
高分子化学家和材料学家则不断改进合成技术,提高聚合物的性能,使聚乙炔的导电率达到105Scm量级,可以和金属铜相媲美。
在短短的20多年中,相继合成出了数十种导电高分子,并对它们的光、电、磁性能进行了系统深入的研究,许多新的科学现象和原理被揭示出来,导电高分子在若干高新技术领域的应用已经实现,或正在蕴育之中。
正是由于Heeger、MacDiarmid和白川英澍对导电高分子领域的开创性贡献,他们被授予2000年的Nobel化学奖。
后来人们陆续开发了聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等导电高分子材料。
在众多的高分子材料中,聚苯胺有原料易得、合成简单、耐高温及抗氧化性能良好等优点,很快成为导电高分子研究的热点之一。
聚苯胺除了具有其他导电高聚物共有的性质外,还有独特的掺杂机制、良好的电化学性能、较高的电导率等特点。
目前,常压下聚苯胺的研究工作主要集中在以下几个方面:聚苯胺沉积工艺及机制的研究;聚苯胺电子结构、光学性质、电学性质的研究;以及聚苯胺在雷达吸波、电磁屏蔽、光电显示、电致变色,及传感器、探测器等光电器件方面的应用，利用纳米材料的尺寸效应、量子效应等赋予其特异的物理性能和化学性能,将纳米技术引入导电聚苯胺材料中,使其集导电性和纳米颗粒功能性于一体也已经成为导电聚合物材料的又一个重要的研究方向。
正文：1聚苯胺的结构和特性：1.1结构中国科学院长春应用化学研究所根据IR和Raman光谱所提供的聚苯胺分子结构对称性的分析，推断苯胺和甲基苯胺的聚合是苯环4位上的氧化脱氢和1,4偶联.并通过实验证明了苯环和醌环的比例是3：1，得出聚苯胺的实际结构如下：聚苯胺还具有如下特点:1、结构多样化,不同的氧化-还原态对应不同的结构;2、特殊的掺杂机制,它还能够通过掺杂和反掺杂来改变其性质。
但聚苯胺由于其链的强刚性和链间强的相互作用,使它的溶解性极差,几乎不溶于任何溶剂。
这一缺点极大地限制了聚苯胺在技术上的应用。
目前,科学家可以通过结构修饰(衍生物、接枝、共聚),掺杂诱导,乳液聚合和化学复合等方法获得可溶性或水溶性导电聚苯胺。
1.2性质本征态的聚苯胺是绝缘体,当经过质子酸掺杂或电氧化都可以使聚苯胺电导率提高十几个数量级。
然而,聚苯胺的掺杂过程与其它的导电聚合物掺杂过程截然不同,通常导电聚合物的掺杂总是伴随着其主链上电子的得失,而聚苯胺在用质子酸掺杂时,其电子数不发生变化,只是质子进入聚苯胺链使链带正电。
为了维持电中性对阴离子也进入聚苯胺主链。
经质子酸掺杂的PAN又与碱反应,可变成绝缘体。
这种掺杂、反掺杂反应在水相、有机相都可以进行,并且可逆。
关于PANI 的质子酸掺杂机理和掺杂产物的结构,主要有极化子晶格模型和四环苯醌变体模型]进行解释。
两者共同特点是:掺杂反应是从亚胺氮的质子化开始,质子携带的正电荷经过分子链内部的电荷转移,沿分子链产生周期性的分布。
但前者电荷分布的重复单元包括两个芳环,而后者的重复单元包含4个芳环。
从能带的角度认为掺杂在聚苯胺的能带中加入杂质能带从而降低了载流子激发能。
电化学合成的聚苯胺由电极电位来控制氧化程度,合成的聚苯胺的电导率与电极电位和溶液pH值都有关系,聚苯胺的电导率与温度也有依赖关系,在一定的温度范围内服从VRH关系,聚苯胺中水蒸汽的含量也是影响聚苯胺电导率的主要因素之一,用“颗粒金属岛”模型能够很好地进行解释。
聚苯胺是一种P型半导体,其分子主链上含有大量的共轭电子,尤其是用质子酸掺杂后形成了空穴载流子,当受强光照射时,即h>Eg时,聚苯胺价带中的电子将受激发至导带,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。
Genies发现,聚苯胺在不同的光源照射下响应非常复杂,同光强与聚苯胺的氧化态有密切关系,且对光的响应非常迅速。
在激光作用下,聚苯胺表现出非线性光学特性,微微秒(ps)级光转换研究表明:聚苯胺具有较高的三阶非线性系数。
2 研究进展：2.1可溶性导电聚苯胺在制备水溶性的导电聚苯胺衍生物方面，实验发现苯环或氨基氮原子上引入烷基可使聚苯胺溶于普通的有机溶剂中在苯环或氨基氮原子上引入亲水性的基团则可使聚苯胺溶于水溶液中在聚合酸接枝法方面，Angelopoulos等、Shannon和Fernandez在高分子酸(如聚丙烯酸、聚对磺酸苯乙烯等)的水溶液中使苯胺及其衍生物聚合,通过改变反应体系的温度、浓度及组分可得到水溶性的聚苯胺/高分子酸的复合物。
Shannon等用高分子酸-聚苯乙烯磺酸(PSSAH)代替盐酸(其他反应条件和聚苯胺的合成相同)化学氧化聚合得到高分子酸掺杂的聚苯胺。
这种聚苯胺可溶于该高分子酸的水溶液、水以及碱性水溶液中,且生成的聚苯胺分子量较高,室温电导率为10-2S/cm。
在线性胶束法方面，Kuramoto及其合作者1995年报道了在含水的十二烷基磺酸钠(SDS)胶束体系中化学氧化聚合苯胺,得到了聚苯胺的均一溶液,发现有沉淀生成。
在线性胶束中苯胺聚合速度很快,透明的无色溶液立即变为蓝绿色。
同时,生成的聚苯胺由绝缘体向半导体转变的pH值和在含水溶液中合成的聚苯胺不同,它在pH〈7~8时由绝缘体变为半导体,而在水溶液中合成的聚苯胺在pH〈4时才具有导电性。
2.2导电聚苯胺复合材料具有导电性的无机物（碳系填料、金属等）填充导电聚苯胺可以提高聚苯胺的导电性和热力学性能，同时其加工性能远优于本征聚苯胺导电材料。
又有碳纳米管具有显著的导电性、耐热性和非常高的机械强度，碳纳米管/导电高分子复合体系已经成为道歉导电高分子复合材料领域中的研究热点。
聚苯胺与其他高聚物共混也可以提高其导电性及加工使用性能。
共混包括物理共混（溶液共混和熔融共混等）和化学共混（接枝、嵌段、扩链盒交联以及超分钟网络化等）研究最多的是物理共混。
2.3导电聚苯胺纳米粒子正相微乳液聚合法是以水为分散连续相形成水包油(O/W)型乳液而实现苯胺的氧化聚合。
利用这一乳液聚合方法获得聚苯胺纳米乳胶粒子的关键在于乳化剂的选择及其乳液的配制。
目前常用的表面活性剂有阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸(DBSA)、十二烷基磺酸钠(SDS)以及非离子表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚-9(NP-9)等。
乳液配制时应使其形成高度透明的纳米胶束分散液。
以DBSA为例,典型的正相乳液聚合方法为:将一定量的DBSA加入水中,慢速搅拌溶解,然后加入苯胺单体,持续搅拌2h使其形成高度透明的无色胶束溶液之后,滴加过硫酸铵(APS)水溶液,体系开始反应,颜色从黄色变为白色,最后转变成绿色,反应时间约12h,即获得粒径在20~30nm的聚苯胺纳米胶乳粒子。
该胶乳分散体系由于DBSA 胶束表面的静电排斥作用而能够稳定存在1a以上。
最近研制的大分子表面活性剂还可以控制生成的聚苯胺胶乳粒子的粒径。
反相微乳液聚合法是以油为分散连续相形成油包水(W/O)型乳液而实现苯胺的氧化聚合。
它是油、水、乳化剂和助乳化剂组成的各向同性、热力学稳定的透明或半透明的分散体系,分散相尺寸为纳米级,对光线无散射。
近年来,反相微乳液聚合被越来越多地用于制备聚苯胺纳米粒子,是目前已见报道中制备的聚苯胺纳米粒子粒径最小的方法,最小粒径可达10nm,而且粒子分布比较均一。
这主要得益于体系中乳化形成的纳米级反应空间——水核,由于溶解在水核中的苯胺单体有限,从而使最终形成的聚苯胺粒子的尺寸可以控制在纳米级。
反相微乳液聚合典型的制备方法如下:以非离子型表面活性剂聚乙烯乙二醇异辛酚醚(TritonX-100)为乳化剂、正己醇为助乳化剂,在正己烷溶剂中,加入盐酸和苯胺,充分搅拌乳化得到透明的微乳液。
保持反应温度为5~10摄氏度,向微乳液中滴加APS溶液后继续反应一段时间,得到粒径为10~20nm的粒径均匀的球形聚苯胺纳米粒子。
反相微乳液聚合中水和乳化剂的摩尔比(水乳比)是制备聚苯胺纳米粒子过程中一个非常关键的因素,它不仅会影响粒子的大小,还会影响粒子的形态。
一般,随水乳比的增大,聚苯胺纳米粒子直径逐渐增大,有时其粒子形状也将发生从球形到针形乃至到薄片形的转化。
反相微乳液聚合制备的聚苯胺纳米粒子不仅粒径最小,同时结晶度也最高。
反相微乳液聚合中,大小为1~100nm的水核有助于苯胺单体和低聚物的分子链通过表面活性剂的油水界面处发生取向,从而形成有序的大分子链,得到高结晶度的聚苯胺。
可见,这些水核同时起到了聚合物结晶核的作用。
微乳液聚合可通过调节水乳比来控制粒径的大小,在获得稳定的较小尺寸的纳米聚苯胺胶乳粒子方面具有优势。
分散聚合体系法由单体、分散介质、稳定剂和引发剂等成分组成,稳定剂与分散介质互溶形成各向同性体系,生成的聚合物颗粒不溶于介质中,在达到临界链长度后即析出聚集成小粒子,并借助于稳定剂悬浮在介质中形成稳定分散体系。
在聚苯胺的分散聚合中,多使用水为分散介质,易溶于水的大分子聚合物为分散稳定剂,这样,单体与水互溶,而聚合产物不溶于水,但受空间分散稳定剂保护而不沉淀、不絮凝,从而获得纳米胶体粒子。
分散聚合中获得的聚苯胺粒子的大小和形状取决于单体的聚合速率和形成的粒子对稳定剂的吸附速率之间的平衡,当吸附速率大于聚合速率时,就易于得到球形纳米粒子。