導(dǎo)電聚苯胺論文

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1、導(dǎo)電聚苯胺高分子聚合物在抗靜電月青綸中的應(yīng)用葛雅婕摘要：介紹了導(dǎo)電高分子材料的概念、分類、導(dǎo)電機(jī)理及其應(yīng)用領(lǐng)域。介紹了通過(guò)不同的改性方法使導(dǎo)電聚苯胺的某一功能得到加強(qiáng)，從而拓寬其應(yīng)用范圍。闡述了以過(guò)硫酸皺為氧化劑，苯胺在聚丙烯睛纖維表面的原位聚合反應(yīng)制備聚苯胺/聚丙烯睛導(dǎo)電復(fù)合材料的最佳工藝條件。關(guān)鍵詞：導(dǎo)電高分子導(dǎo)電機(jī)理結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子、復(fù)合型導(dǎo)電材料聚苯胺聚丙烯睛溶解性原液共混凝膠濕絲束擴(kuò)散原位聚合、夕_■亠前吞1976年美國(guó)第一次發(fā)現(xiàn)摻雜聚乙烘具有類似金屬的導(dǎo)電性，此后人們對(duì)導(dǎo)電高分子的研究產(chǎn)生了濃厚的興趣，對(duì)共輒聚合物的結(jié)構(gòu)和認(rèn)識(shí)不斷深入和提高，并誕牛了一個(gè)新型交叉學(xué)科一導(dǎo)

2、電高分子，隨后的研究中乂先后研制出了聚毗咯、聚對(duì)苯撐、聚苯硫瞇、聚噬吩、聚對(duì)苯撐乙烯撐、聚苯胺等導(dǎo)電高分子。導(dǎo)電高分子特殊的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的物理化學(xué)性能使它成為材料科學(xué)的研究熱點(diǎn)，作為不可替代的新興基礎(chǔ)有機(jī)功能材料之一，導(dǎo)電高分子材料在許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。在眾多共軌導(dǎo)電高分子材料中，聚苯胺具有原料價(jià)低易得，獨(dú)特的摻雜性、良好的電化學(xué)性能、較高的電導(dǎo)率、良好的穩(wěn)定性，合成方法簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，因此得到了廣泛的應(yīng)用。在抗靜電購(gòu)綸的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，采用結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電聚苯胺高分子與聚丙烯睛通過(guò)共混、擴(kuò)散或原位聚合方法制成聚內(nèi)烯膳/聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料，經(jīng)濕法紡絲生產(chǎn)出抗靜電睛綸。1導(dǎo)電高分子的結(jié)構(gòu)特征

3、及導(dǎo)電機(jī)理按結(jié)構(gòu)和制備方法不同將導(dǎo)電高分子材料分為復(fù)合型與結(jié)構(gòu)型兩大類。1.1結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電聚合物及其制備方法結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電聚合物是指髙分子聚合物本身或經(jīng)少量摻雜后具有導(dǎo)電性的高分子物質(zhì)，一?燉用電子高度離域的共軌聚合物經(jīng)過(guò)適當(dāng)電子給體或受體進(jìn)行摻雜后制得。從導(dǎo)電時(shí)載流子的種類來(lái)看，結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子聚合物又被分為離子型和電子型兩類。離子型導(dǎo)電高分子通常又叫高分子固體電解質(zhì)，簡(jiǎn)稱SPE,其導(dǎo)電時(shí)的載流子主要是離子。電子型導(dǎo)電高分子指的是以共純髙分子為主體的導(dǎo)電高分子材料，導(dǎo)電的載流子是電子或空穴。這類材料是目前世界導(dǎo)電高分子材料研究開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)。聚苯胺因?qū)щ娦阅軆?yōu)良，原料價(jià)格低廉，是目前結(jié)構(gòu)型

4、導(dǎo)電高聚物研究的新熱點(diǎn)。1.2復(fù)合型導(dǎo)電高聚物及其制備方法復(fù)合型導(dǎo)電高聚物是以髙分子材料為基體，加入一定數(shù)量的導(dǎo)電物質(zhì)(如碳黑、石墨、碳纖維、金屬粉、金屬纖維、金屬氧化物等)組合而成。該類聚合物兼有高分子材料的加工特性和金屬的導(dǎo)電性。復(fù)合型導(dǎo)電高分子所采用的復(fù)合方法主要有兩種：-?種是將親水性聚合物或結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子與基體高分子進(jìn)行共混，另一?種則是將各種導(dǎo)電填料填充到基體高分子中。口木Asahi公司將丙烯膳一丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物(ABS)制得髙性能抗靜電復(fù)合材料Adi-onAo將結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子材料與基體高分子在一定條件下共混成型，可獲得具有多相結(jié)構(gòu)特征的復(fù)合型導(dǎo)電高分子。它

5、的導(dǎo)電性能由導(dǎo)電高分子的“滲流途徑”決定，當(dāng)導(dǎo)電高分子質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2?3%時(shí)，其體積電阻率為IO??10叱?cm,可作抗靜電材料使用。2高聚物導(dǎo)電機(jī)理2.1結(jié)構(gòu)熨導(dǎo)電聚合物導(dǎo)電機(jī)理物質(zhì)的導(dǎo)電過(guò)程是載流子在電場(chǎng)作用下定向移動(dòng)的過(guò)程。高分子聚合物導(dǎo)電必須具備兩個(gè)條件：一是耍能產(chǎn)牛足夠數(shù)量的載流子（電子、空穴或離子等）；二是大分子鏈內(nèi)和鏈間耍能夠形成導(dǎo)電通道。在離子型導(dǎo)電高分子材料中，人分子鏈呈螺旋體空間結(jié)構(gòu)，與其配位絡(luò)合的陽(yáng)離子在大分子鏈段運(yùn)動(dòng)作川下，就能夠在螺旋孔道內(nèi)通過(guò)空位遷移；或被大分子“溶劑化”了的陰陽(yáng)離子同時(shí)在大分子鏈的空隙間躍遷擴(kuò)散。對(duì)于電子型導(dǎo)電高分子材料，作為主體的高分子

6、聚合物大多為共轆體系（至少焰不飽和鍵體系），長(zhǎng)鏈中的兀鍵電子佼為活潑，特別是與摻朵劑形成電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物后，容易從軌道上逃逸出來(lái)形成口rh電子。大分子鏈內(nèi)與鏈間兀電子軌道垂疊交蓋所形成的導(dǎo)電能帶為載流子的轉(zhuǎn)移和躍遷提供了通道。在外加能量和大分子鏈振動(dòng)的推動(dòng)卜便可傳導(dǎo)電流。2.2復(fù)合型導(dǎo)電高聚物導(dǎo)電機(jī)理復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料的導(dǎo)電機(jī)理比錢復(fù)雜。一般對(duì)分為導(dǎo)電回路如何形成以及回路形成后如何導(dǎo)電兩個(gè)方血。實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，復(fù)合體系中導(dǎo)電填料的含量增加到某一臨界含量時(shí)，體系的電阻率急劇降低，電阻率一導(dǎo)電填料含量曲線上出現(xiàn)一個(gè)狹窄的突變區(qū)域，在此區(qū)域中，導(dǎo)電填料含量的任何細(xì)微變化均會(huì)導(dǎo)致電阻率的

7、顯著改變，這種現(xiàn)象通常稱為“滲濾”現(xiàn)象，衣突變區(qū)域之厲，體系電阻率隨導(dǎo)電填料含量的變化乂恢復(fù)平緩。Miyasaka等認(rèn)為高分子基體與導(dǎo)電填料之間的界而效應(yīng)對(duì)復(fù)合體系中導(dǎo)電回路的形成具有很人的影響。在復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料的制備過(guò)程中，導(dǎo)電填料粒子的自由表而變成濕潤(rùn)的界而,形成聚合物一填料界血層，體系產(chǎn)牛的界血能過(guò)剩，隨著導(dǎo)電填料含量的増加，聚合物一填料的過(guò)剩界血能不斷增大。當(dāng)體系過(guò)剩界血能達(dá)到一個(gè)與聚合物種類無(wú)關(guān)的普適常數(shù)Z后，導(dǎo)電粒子開(kāi)始形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò),宏觀上表現(xiàn)為休系