聚苯胺的合成工藝

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1、聚苯胺的合成工藝摘要：重點介紹了近年來聚苯胺材料的合成工藝及性質(zhì)和應(yīng)用現(xiàn)狀,指出了聚苯胺如今在工藝中仍然存在的一些問題,簡單描述了聚苯胺的結(jié)構(gòu)和最新的研究工藝，并展望了聚苯胺材料今后的發(fā)展方向和應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：聚苯胺合成工藝應(yīng)用前景展望SynthesisofPolyanilineAbstract:Introducedthepolyanilinematerialinrecentyearsthesyntheticprocessandpropertiesandapplicationpresentsituation,poin

2、tedoutthepolyanilinearenowintheprocesstherearestillsomeproblems,simplydescribesthestructureofpolyanilineandlatestresearchtechnology,andprospectsthepolyanilinematerialthefuturedirectionofdevelopmentandapplicationprospect.Keywords:Polyanilinesynthesisprocessapplic

3、ationprospect在眾多導(dǎo)電聚合物中,聚苯胺是一種具有共軛電子結(jié)構(gòu)的本征型導(dǎo)電高分子,具有良好的導(dǎo)電性、價廉易得和環(huán)境穩(wěn)定性等優(yōu)點,因此被認(rèn)為是最有可能實用化的導(dǎo)電高分子材料,在能源、光電子器件、電容器、傳感器、電磁屏蔽、催化、二次電池、電致變色和金屬防腐等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景,是導(dǎo)電高分子聚合物研究的熱點。1聚苯胺的結(jié)構(gòu)和合成工藝1.1聚苯胺的結(jié)構(gòu)聚苯胺有多種結(jié)構(gòu)，這是由反應(yīng)條件決定的，它們之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系如下[12,13]：其中，聚苯胺最重要的存在形式是翠綠苯胺（EM，emeraldine），它具有導(dǎo)電性，

4、通?？梢栽谒嵝詶l件下（如鹽酸）通過化學(xué)氧化法制得，如果氧化劑過量，翠綠苯胺就被氧化成全氧化態(tài)聚苯胺（PNB，blueprotonatedpernigraniline)，這種形態(tài)的聚苯胺可能具有導(dǎo)電性。對酸性條件下的全氧化態(tài)聚苯胺進行加堿處理，就產(chǎn)生紫羅蘭色的PB（pernigranilinebase），它不具有導(dǎo)電性。如果翠綠苯胺也用堿處理一下，就會生成EB（emeraldinebase），EB是藍(lán)色的不具有導(dǎo)電性。EB和全氧化態(tài)聚苯胺都是藍(lán)色的，但是深淺不一樣。此外，翠綠苯胺可以被還原成無色的LEB(leuoemer

5、aldine).以上的圖包括了一系列的電子和質(zhì)子的轉(zhuǎn)移過程，通過電子、質(zhì)子的得失，物質(zhì)顯示了不同的顏色。目前為止，這個結(jié)構(gòu)能解釋所有已知的事實。1.2聚苯胺合成工藝聚苯胺的合成方法主要有化學(xué)氧化聚合法(乳液聚合法、溶液聚合法等)和電化學(xué)合成法(恒電位法、恒電流法、動電位掃描法等),近年來,模板聚合法、微乳液聚合、超聲輻照合成、過氧化物酶催化合成、血紅蛋白生物催化合成法。1.2.1電化學(xué)聚合法電化學(xué)聚合法是制備聚苯胺的傳統(tǒng)方法，通過控制電化學(xué)聚合條件在苯胺酸性水溶液中可以制備納米結(jié)構(gòu)聚苯胺。電化學(xué)聚合法使苯胺在陽極上發(fā)生

6、氧化聚合反應(yīng)，在電極表面反應(yīng)并直接生成聚合物。電化學(xué)聚合反應(yīng)條件溫和且易于控制，得到的聚苯胺純度高，且電化學(xué)聚合和電化學(xué)摻雜可一步完成。目前用于電化學(xué)合成聚苯胺的方法主要有：動電位掃描法、恒電流法、恒電位聚合、脈沖極化法等。影響苯胺電化學(xué)聚合的主要因素是電解質(zhì)溶液的pH值、電極材料、苯胺單體濃度和陰離子種類等。但電化學(xué)法產(chǎn)率低，只適宜于合成小批量的聚苯胺。1.2.2化學(xué)法a.微乳液聚合法國內(nèi)的馬利[36]等人運用微乳液聚合技術(shù)制得了導(dǎo)電聚苯胺納米粒子。其先將十二烷基苯磺酸(DBSA)、水、苯胺(An)、正丁醇按一定的比

7、例混合并劇烈攪拌，制得高度透明的無色微乳液，然后把配制好的過硫酸銨(APS)溶液緩慢滴加到微乳液中，滴加完畢并聚合一段時間后，加入過量的乙醇破乳，抽濾后用蒸餾水、乙醇反復(fù)清洗，濾餅在60℃下真空干燥24h，烘干后用研缽仔細(xì)研磨進行測試。在DBSA和An的摩爾比為1.25時，聚苯胺電導(dǎo)率達(dá)到一個最大值100S/m。此人在后來研究中將磺基水楊酸(SSA)溶解于反應(yīng)器中，然后向體系中以SSA與An單體摩?爾比為1.5﹕1.0的比例，依次滴加An單體和APS溶液，在20℃下，反應(yīng)10h，洗滌、抽濾、烘干、研磨后制得SSA摻雜的

8、聚苯胺粉末，其電導(dǎo)率達(dá)12.5S/cm[36]。此法制備出的聚苯胺,其粒徑比用常規(guī)乳液法制備的聚苯胺要小得多。但經(jīng)破乳、真空干燥后聚苯胺粒子有一定程度的團聚，這種團聚會對電導(dǎo)率產(chǎn)生不利的影響。為此研究新型微乳化聚合體系，有效地降低體系中的團聚是急需解決的新研究課題。b.模板浸漬法近年來用具有納米孔洞的模板(多孔陽極氧化鋁、多孔硅以