聚苯胺的合成與應用分析現(xiàn)狀

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1、聚苯胺的合成與應用分析現(xiàn)狀文章標題：聚苯胺的合成與應用分析現(xiàn)狀　　摘要：聚苯胺(PAn)是研究最為廣泛的導電高分子材料之一。本文綜述了聚苯胺的結構、合成方法及其溶解性問題，介紹了聚苯胺的應用。關鍵詞：聚苯胺；導電聚合物；結構；合成；溶解性；應用20世紀70年代后期由于聚乙炔的發(fā)現(xiàn)，人們對共軛聚合物的結構和認識不斷深入和提高，逐漸產(chǎn)生了導電高分子這門新興學科。由于導電高分子材料作為新興不可替代的基礎有機材料之一，幾乎可以用于現(xiàn)代所有新興產(chǎn)業(yè)及高科技領域之中，因此對導電高分子研究不僅具有重大的理論價值，而且具有巨大的應用價值?！　【郾?/p>

2、胺的合成與應用分析現(xiàn)狀文章標題：聚苯胺的合成與應用分析現(xiàn)狀　　摘要：聚苯胺(PAn)是研究最為廣泛的導電高分子材料之一。本文綜述了聚苯胺的結構、合成方法及其溶解性問題，介紹了聚苯胺的應用。關鍵詞：聚苯胺；導電聚合物；結構；合成；溶解性；應用20世紀70年代后期由于聚乙炔的發(fā)現(xiàn)，人們對共軛聚合物的結構和認識不斷深入和提高，逐漸產(chǎn)生了導電高分子這門新興學科。由于導電高分子材料作為新興不可替代的基礎有機材料之一，幾乎可以用于現(xiàn)代所有新興產(chǎn)業(yè)及高科技領域之中，因此對導電高分子研究不僅具有重大的理論價值，而且具有巨大的應用價值。聚苯胺自從1

3、984年，被美國賓夕法尼亞大學的化學家MacDiarmid等重新開發(fā)以來，以其良好的熱穩(wěn)定性，化學穩(wěn)定性和電化學可逆性，優(yōu)良的電磁微波吸收性能，潛在的溶液和熔融加工性能，原料易得，合成方法簡便，還有獨特的摻雜現(xiàn)象等特性[1]，成為現(xiàn)在研究進展最快的導電高分子材料之一，以其為基礎材料，目前正在開發(fā)許多新技術，例如全塑金屬防腐技術、船舶防污技術、太陽能電池、電磁屏蔽技術、抗靜電技術、電致變色、傳感器元件、催化材料和隱身技術等。但是，關于聚苯胺及其衍生物的合成、溶解能力及應用等方面，特別是實際應用方面還有許多問題有待進一步研究和探討。1

4、聚苯胺的結構聚苯胺是典型的有機導電聚合物，其結構中的π電子雖具有離域能力，但它并不是自由電子，分子中的共軛結構使π電子體系增大，電子離域性增強，可移動范圍增大，當共軛結構達到足夠大時，化合物即可提供自由電子，從而能夠導電。MacDiarmid等人將聚苯胺的化學結構表示如下:聚苯胺可看作是苯二胺與醌二亞胺的共聚物，y值用于表征聚苯胺的氧化還原程度，不同的y值對應于不同的結構、組分及電導率。完全還原型(y=1)和完全氧化型(y=0)都為絕緣體；在0當用質(zhì)子酸進行摻雜時，質(zhì)子化優(yōu)先發(fā)生在分子鏈的亞胺氮原子上，質(zhì)子酸發(fā)生離解后，生成的氫質(zhì)

5、子(H)轉移至聚苯胺分子鏈上，使分子鏈中亞胺上的氮原子發(fā)生質(zhì)子化反應，生成荷電元激發(fā)態(tài)極化子。因此，半氧化半還原態(tài)的聚苯胺經(jīng)質(zhì)子酸摻雜后，分子內(nèi)的醌環(huán)消失，電子云重新分布，氮原子上的正電荷離域到大共軛π鍵中，從而使聚苯胺呈現(xiàn)出高的導電性[3]。2合成方法2.1化學氧化聚合法聚苯胺的化學氧化聚合法，是在酸性水溶液中用氧化劑使苯胺單體氧化聚合。化學氧化法能夠制備大批量的聚苯胺，也是最常用的一種制備聚苯胺的方法。化學氧化法合成聚苯胺主要受反應介質(zhì)酸的種類及濃度、氧化劑的種類及濃度、單體濃度和反應溫度、反應時間等因素的影響。質(zhì)子酸是影響苯

6、胺氧化聚合的重要因素，它主要起兩方面的作用：提供反應介質(zhì)所需要的pH值和以摻雜劑的形式進入聚苯胺骨架賦予其一定的導電性。苯胺化學氧化聚合常用的氧化劑有：過氧化氫、重鉻酸鹽、過硫酸鹽、氯化鐵等，所得聚苯胺性質(zhì)基本相同。也有用過硫酸銨和碳酸酯類過氧化物組成復合氧化劑制備聚苯胺的相關報道[4]。以Fe2為催化劑和H2O2為氧化劑可合成高溶解性的聚苯胺[5]。過硫酸銨不含金屬離子，后處理簡便，氧化能力強，是最常用的氧化劑。苯胺聚合是放熱反應，且聚合過程有一個自加速過程。如果單體濃度過高，則會發(fā)生暴聚，一般單體濃度在0.25～0.5mol/

7、L為宜。在一定的酸濃度范圍內(nèi)，聚合溫度與聚苯胺的電導率無關，但與聚苯胺的分子質(zhì)量有關。隨著聚合溫度的降低，聚苯胺的分子質(zhì)量升高，并且結晶度增加[6]。聚合反應在裝有攪拌器的三口瓶中進行，首先在經(jīng)氮氣置換且保護的三口瓶中，依次加入水、鹽酸、苯胺，然后在攪拌下滴加過硫酸銨的鹽酸水溶液。在一定溫度下聚合，將得到的產(chǎn)物過濾，用1mol/L的鹽酸反復洗滌，然后水洗至濾液基本無色為止。產(chǎn)物在60℃下，真空干燥48h，得到墨綠色摻雜態(tài)聚苯胺。2.2電化學聚合法電化學法制備聚苯胺是在含苯胺的電解質(zhì)溶液中，選擇適當?shù)碾娀瘜W條件，使苯胺在陽極上發(fā)生氧

8、化聚合反應，生成粘附于電極表面的聚苯胺薄膜或是沉積在電極表面的聚苯胺粉末。操作過程如下：氨與氫氟酸反應制得電解質(zhì)溶液，以鉑絲為對電極，鉑微盤電極為工作電極，Cu/CuF2為參比電極，在含電解質(zhì)和苯胺的電解池中，以動電位掃描法進行電化學聚合，反應一段