材料與人類文明論文.doc

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1、材料與人類文明論文高分子導(dǎo)電材料一聚苯胺能動(dòng)28李宗陽(yáng)2120301210【摘?！繉?dǎo)電高分子材料具有高電導(dǎo)率、半導(dǎo)體特性、電容性、電化學(xué)活性，同時(shí)還具有一系列光學(xué)性能等，具有與i般聚合物不同的特性。本文主要結(jié)合導(dǎo)電高分子材料聚苯胺(PAn)目前現(xiàn)狀，綜述了聚苯胺的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途?！娟P(guān)鍵字】聚苯胺結(jié)構(gòu)性質(zhì)合成方法用途1.聚苯胺的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)聚苯胺的主鏈上含有交替的苯環(huán)和氮原子，是一種穩(wěn)定性較好的導(dǎo)電高分子材料，而且它的實(shí)際應(yīng)用前景很廣闊。它具有優(yōu)良的環(huán)境穩(wěn)定性，是一種具有金屬光澤的粉末。聚苯胺是典型的高分子

2、半導(dǎo)體，本身導(dǎo)電性很差(純的聚苯胺不導(dǎo)電)，需要摻雜以后才能提高導(dǎo)電性。聚苯胺能被氧化，最終是白色。1.1聚苯胺的結(jié)構(gòu)式(2)1.2聚苯胺的性質(zhì)(1)導(dǎo)電性聚苯胺本身的導(dǎo)電性差，需要摻雜以后才能提高電性，它是典型的高分子半導(dǎo)體。聚苯胺的導(dǎo)電性受很多因素的影響，除了分子鏈本身的結(jié)構(gòu)外，還有PH值和溫度等等。導(dǎo)電性是聚苯胺的一個(gè)非常重要的特性，完全還原的聚苯胺是口色，不導(dǎo)電；再經(jīng)氧化摻雜后顯藍(lán)色，不導(dǎo)電（如果完全氧化則不能導(dǎo)電）；再經(jīng)酸摻雜后顯綠色，導(dǎo)電。PH值與聚苯胺導(dǎo)電率的依賴關(guān)系：當(dāng)PH>4時(shí)，導(dǎo)電率與

3、PH值無關(guān)，呈絕緣體性質(zhì)；當(dāng)2

4、差，限制了它在技術(shù)上的廣泛應(yīng)用。當(dāng)今，改善聚苯胺（外觀是咖啡色）的可溶性和可加工性已成為國(guó)內(nèi)外研究者們非常關(guān)注的課題。本征態(tài)聚苯胺（外觀是咖啡色）只能溶于少數(shù)兒種溶劑（完全溶解于N-甲基毗咯烷酮中，溶解度大于10%。），嚴(yán)重限制了聚苯胺的可加T性。如何提高聚苯胺在溶劑中的溶解性成為解決其可加工性的關(guān)鍵。當(dāng)前，制備水溶性的聚苯胺引起了廣泛的關(guān)注。在苯環(huán)或氮原子上引入酸基，被廣泛地用于制備水溶性的聚苯胺。采用大尺寸的功能酸，作摻雜劑可制得溶解性較好的摻雜態(tài)聚苯胺。文獻(xiàn)報(bào)道，用包含親水的氧化乙烯低聚體的質(zhì)子酸作

5、為摻雜劑，可方便地制得水溶性的導(dǎo)電聚苯胺。采用水-油二相乳液聚合方法，以十二烷基苯磺酸為乳化劑和摻雜劑，過硫酸鞍為引發(fā)劑可制備出可溶性聚苯胺。利用聚乙烯醇作穩(wěn)定劑和成膜劑，可制備穩(wěn)定的聚苯胺水基膠體分散液。釆用以有機(jī)溶劑、水混合或雙相體系為溶劑進(jìn)行聚合的方法可制備高溶解性的不同分子量的聚苯胺。通過苯胺與一些帶有極性和可溶性基團(tuán)的苯胺衍生物，鄰氨基苯磺酸發(fā)生共聚，得到溶解性和可加工性較好的共聚態(tài)聚苯胺?？茖W(xué)家對(duì)導(dǎo)電聚苯胺的興趣所在是其結(jié)構(gòu)的多樣性和獨(dú)特的摻雜機(jī)制、環(huán)境的穩(wěn)定性、可加工性等諸多優(yōu)異的物理化學(xué)特

6、性，其相對(duì)容易的化學(xué)或電化學(xué)合成工藝，在技術(shù)上有著誘人的應(yīng)用前景。利用導(dǎo)電聚苯胺的導(dǎo)電性，可作為導(dǎo)電材料及導(dǎo)電復(fù)合材料；其獨(dú)特的氧化還原特性，在電極、電化學(xué)和催化活性材料、貴金屬的回收、金屬防腐材料、船舶防污涂料及電致變色器件等方面有十分重要的潛在的應(yīng)用。導(dǎo)電聚苯胺的光、電、磁性能可用于制備透明電極、發(fā)光二極管、印刷電路板，也可用丁電磁屏蔽、微波焊接、抗靜電材料；導(dǎo)電聚苯胺摻雜一脫摻雜性能可應(yīng)用于制備氣體分離膜、傳感器、催化劑載體等；還有可能在離子控制釋放、紅外偏振器、能量的存儲(chǔ)和傳化（可擦拭信息存儲(chǔ)；三

7、階非線性光學(xué)）、人工肌肉等領(lǐng)域獲得應(yīng)用。一些工業(yè)公司已經(jīng)投入了大量精力去開發(fā)導(dǎo)電聚苯胺材料的應(yīng)用。目前，關(guān)于導(dǎo)電聚苯胺最新應(yīng)用方面的研究主要集中在以下幾個(gè)方面。3.1聚苯胺可用作防腐蝕涂料德國(guó)科學(xué)家成功研制出一種基本上完全不怕生銹和腐蝕的塑膠涂料，這意味著H后要制造壽命過百年的汽車、游艇和大橋，將不再是天方夜譚。研究人員發(fā)現(xiàn)，在金屬表而涂上聚苯胺涂料之后，能夠有效阻止空氣、水和鹽分發(fā)揮作用，遏止金屬生銹和腐蝕。這種塑膠涂料成本低，用法簡(jiǎn)便，而且不會(huì)破壞環(huán)境。簡(jiǎn)單而言，銹蝕是由金屬原子與氧氣結(jié)合而成，并會(huì)削

8、弱金屬的結(jié)構(gòu)。為此人們一般會(huì)在金屬表面涂上漆汕或鍍上鋅層，以減慢金屬氧化成銹的過程。不過，漆油和鋅層的耐用程度卻有限。相對(duì)于漆油和鋅，聚苯胺的功能大相徑庭。它不是用作屏障，而是充當(dāng)催化劑，以干擾金屬氧化成銹這個(gè)化學(xué)反應(yīng)。聚苯胺先從金屬吸取電子，然后將之傳到氧氣中。這兩個(gè)步驟會(huì)形成一層純氧化物以阻止銹蝕。在實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境下，用聚苯胺制造出一種「永久耐用的有機(jī)金屬」，其防銹能力較鋅強(qiáng)一萬(wàn)倍。在實(shí)地測(cè)試方面，聚苯胺的防銹效能則下降至介