聚乙炔的研究與制備

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1、聚乙快的研究和制備聚乙烘簡介20世紀70年代前期,日本化學家白川英樹用一種新的方法合成了黑色聚乙塊薄膜。一次,他的學??村e了配方,誤加入成千倍催化劑,結果令人大吃一驚,合成了漂亮的銀色薄膜,這是全反式聚乙烘薄膜。而同樣在另一溫度,合成的薄膜是銅色的,這是順式聚乙烘薄膜。而白川英樹也因此獲得了2000年諾貝爾化學獎。、自1974年聚乙烘被發(fā)現至今,導電高分子科學與技術已有了很大發(fā)展。由于聚乙烘摻雜后可以達到金屬所具有的高電導性(?10$-cm-1),因此被稱為“合成金屬”,并成為人們競相研究的導體材料。聚乙烘是最簡單的聚烘疑,有順式聚乙塊和反式聚乙塊兩種立體異構體。下面

2、是它們的結構簡式。線型高分子量聚乙烘是不溶不熔,對氧皺感的結品性高分順式-聚乙煥子半導體,深色有金屬光澤。順式和反式聚乙塊的電導率分別為lo^nio's-cm1,如用碘、浪等鹵素或BF?3、AsF:<等路易斯酸滲雜后,其電導率率可提高到金屬水平(約10’S-cm-1),因此稱為合成金屬及高分子導體。用齊格勒-納塔催化劑,如TiCSTiCl,或Ti(OR)4與AR(R為烷基)組合催化劑可使乙烘直接聚合成膜,此外也可用帆、鉆、鐵等化合物如VO(CMOO)2與Al(C2H5)3組成的催化劑體系聚合,聚合溫度一78°CO用稀土催化劑(如環(huán)烷酸稀土和A1RQ時,則可在室溫制得高

3、順式聚乙烘。聚乙烘本身有微弱的導電性,和石墨導屯原理相似,因為分子間形成了大兀摻雜有兩種情況:1、摻入碘單質等,分子間形成了空穴,可以空穴導電,導電性初期隨著摻雜濃度升高而升高,某比例達到峰值,然后開始下降。2、摻入鈉等活潑金屬,分子間出現了多余的自由電子,可以導電,導電性隨著摻雜濃度提高始終提高。這種摻雜有機物具有半導體的某些特性,被稱為半導體有機物。在聚乙塊中存在著巨大的離域大兀鍵:——c=c—c=c—c=c—c=c——就是說離域大兀鍵上的電子是”離域”的,可以在整個鍵上”自由移動”。所以聚乙塊能導電.通過深入研究聚乙烘的物理和化學特性,人們發(fā)現其在能源、光電子器

4、件、信息、傳感器、分子導線和分子器件,以及電磁屏蔽、金屬防腐和隱身技術方面也有著廣闊、誘人的應用前景。首先,聚乙烘可以用來制作防靜電材料。通常,塑料具有較高的電阻率,有較高的電絕緣性被廣泛用作絕緣材料,但塑料在生產、運輸、使用過程中會產生靜電,帶來危害,積累在塑料表面的靜電給成型加工帶來困難,使產品易于吸塵;在炸藥、煤礦、石油、化工、電子和紡織等行業(yè)可能因塑料靜電而引起燃燒和爆炸事故。用導電塑料制成地板或地板革,把它鋪在計算機房、集成電路工廠、火藥廠、醫(yī)院手術室、藥廠凈化室等,這樣就可避免因靜電所帶來的危害。第二,他可以作為屏蔽材料。隨著科學技術的迅速發(fā)展,電子工業(yè)特

5、別是電子計算機工業(yè)的發(fā)展很快。我們周圍的電子產品幾乎都是由大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路制造而成的。這些電子產品所用的都是微電流,容易發(fā)生由于外界電磁波干擾而造成的錯誤動作、圖像障礙等故障,對人體也有很大的危害。因此,電子儀器的外殼應有一定的電磁波屏蔽性。選用金屬外殼可以達到電磁屏蔽的要求,但是太笨重。為了達到電子儀器設備外殼輕型化,大多采用塑料,然而塑料本身不具有電磁波屏蔽的功能。所以,代替金屬的塑料無疑要具有導電性和電磁波屏蔽性。導電塑料作為屏蔽材料,它不僅能吸收電磁輻射而且述能起到抗腐蝕作用,能排除引起腐蝕的電荷。第三,聚乙烘可以用來制作塑料電池。隨著電子工業(yè)的迅速發(fā)

6、展,電子儀器、通訊設備等對作為能源的電池的要求越來越高。用導電塑料制成的塑料電池就是以導電塑料作為電極材料制成的一類新型電池。這類電池質輕體小、儲能容量大、能量密度高、安全可靠、自放電速度慢,可反復充電1000次,甚至幾千次,使用壽命達5年,并且制造工藝簡便,對環(huán)境無污染,長期使用免修理等優(yōu)點,可取代鎳鎬電池,特別適用作計算機、攝像機的電源。第四,可以用來制作電子設備。由于導電塑料具有異乎尋常的光性能,因而可用來制成可擦寫光盤,這種聚合物光盤具有生產成本低、制作方便、儲存量大的優(yōu)點。第五,可以用來作為化學反應的催化劑。經過摻和的導電高分子材料具有氧化還原催化功能,因此

7、導電高分子材料還在分析化學、催化和化學敏感器的制作方面得到了應用,將導電高分子材料固化到電極表面可以制成修飾電極,在電化學反應屮可以作為電催化材料。第六,可以用于電氣工程。摻和導電塑料大量用作高壓電纜的內外部半導層,用在汽車電纜的電纜芯,用來制作超高溫電流的裝置。例如保險絲元件并聯開關裝置;用于電子元件、電池、電機等的過載保護。輻射交聯導電聚合物,還可以應用于中壓電纜元件、電纜終端的電應力控制,電纜接頭接地屏蔽。第七,可以用于自調加熱帶。輻射交聯的半導體自調聚合物加熱元件,利用其PTC效應置于兩塊平行鋼導體之間,加熱元件由碳黑改性聚合物組成,列加絕緣

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