導電高分子聚苯胺及其復合研究進展

摘要：導電聚合物的突出優點是既具有金屬和無機半導體的電學和光學特性，又具有有機聚合物柔韌的機械性能和可加工性，還具有電化學氧化還原活性。MacDiamid，Heeger和白川英樹因在導電聚合物的發現和發展中作出的突出貢獻共同獲得2000年度諾貝爾化學獎。聚苯胺因具有制備簡單（可通過化學氧化聚合批量生產）、成本低廉、穩定性好、可制備成導電聚苯胺溶液等突出優點，成為最有應用前景的導電聚合物之一。

關鍵詞：聚苯胺；化合物

1 聚苯胺衍生物

聚苯胺(PAn) 具有優良的電化學活性和環境穩定性，但加工性能、溶解性能、物理力學能差等問題極大的限制了PAn的應用與發展，對PAn的結構進行改性和修飾可有效改善以上缺陷，因而成為當前PAn研究的主要方向。

在苯胺環鄰位上引入介晶基元是獲得液晶聚苯胺衍生物的一種重要方法。該類液晶聚苯胺衍生物的制備是先合成帶有介晶基團鄰位環取代苯胺單體，然后通過界面聚合得到液晶性的聚鄰位環取代苯胺。 將液晶化合物1-溴-10-（對-4-正戊基-環己基-苯酚基）-癸烷引入到苯胺環鄰位上，可使其與鄰羥基-N-乙酰基苯胺通過醚化反應，得到介晶基團鄰位環取代苯胺。聚合反應是在水和有機溶劑層的界面之間進行的，水中含有過硫酸銨和高氯酸，有機溶劑為氯仿。典型的聚合反應示例如下:0℃下，將鄰位環取代苯胺、高氯酸和氯仿等放在燒瓶中攪拌混勻，將過硫酸銨溶液逐滴加到該混合液中，反應24h后即得氧化態聚苯胺衍生物。用氨水溶液還原后可獲得中性的聚苯胺衍生物，所得聚合物都具有很好的溶解性，能溶于氯仿、四氫呋喃、NMP等有機溶劑中。

如果在亞甲基橋上引入液晶基元，也將合成出液晶性的聚苯胺衍生物。其合成方法通常是基于Rothemund 反應，將二苯胺和末端基為苯甲醛的液晶化合物在硫酸存在下進行脫水縮聚反應。

2 聚苯胺共聚物

應用聚苯胺的優良導電性能，通過多種方式與其他結構，功能材料共聚，能夠的到多種多樣的新型高分子材料，并用于航空航天，汽車，微電子，通信，紡織等諸多領域，逐漸成為近年來研究的熱點。

2．1 煤基聚苯胺導電復合材料

西安科技大學首先利用煤的特殊芳環結構特征(電性質)、孔結構特征(溶脹性)及酸性側基官能團結構特征，以煤為基體并作為一種大分子質子酸摻雜劑，引發苯胺的原位聚合制得煤基聚苯胺導電復合材料。這種復合材料有望成為一種新型廉價的導電填料，用來填充各種聚合物制備導電復合材料，從而解決聚苯胺在實際應用中出現的加工性不好的問題。

2.2 PAn-PEG6000-PAn三嵌段共聚物

PEG為柔性聚合物，其引入有利于聚苯胺摻雜。毛聯波等將三嵌段共聚物分別溶于N-甲基吡咯烷酮（NMP），N，N-二甲基酰胺（DMF）、CHCl2（DCM）和乙醇中，配成濃度約1.5mg/Ml的稀溶液，室溫下磁力攪拌4h，掃描電鏡下觀察了其自組裝行為，看出，在不同溶劑類型中，三嵌段共聚物可以組裝成不同的形貌， 主要取決于溶劑與兩種鏈段的相容性差異。

2．3 碳納米管/聚苯胺復合材料

北京化工大學的曾憲偉等通過原位聚合方式制得了碳納米管/聚苯胺復合材料。將適量的碳納米管放人盛自去離子水的三口燒瓶中，高速攪拌一段時間。取適量苯胺溶解在50mL去離了水中。 用HCl調節pH為1～2，然后加入三口燒瓶中充分攪拌均勻。取適量(NH4)2S2O8，用去離了水配成5OmL溶液，控制聚苯胺和(NH4)2S2O8的摩爾比約為l：l，在冰水浴條件下向苯胺和碳納米管的混合溶液中緩慢摘加(NH4)2S2O8的水溶液，使之在0O C條件下反應30min反應結束后，產物進行過濾洗滌，在真空條件下干燥，制得碳納米管/聚苯胺復合材料。看出，在碳納米管/聚苯胺復合材料中，聚苯胺將碳納米管完全包住，在碳納水管表面形成一聚苯胺層。

2．4 PVA/PANI導電復合纖維

由導電纖維制成的導電織物，具有優異的導電、電熱、屏蔽、吸收電磁波等功能，廣泛應用于電子、電力行業的導電網、導電工作服；醫療行業的電熱服、電熱繃帶；亦廣泛用于航空、航天、精密電子行業的電磁波屏蔽罩等方面。

四川大學的李磊等將具有良好力學性能的聚乙烯醇(PVA)纖維在溶脹狀態下浸漬苯胺(ANI)，制取了PVA/PANI導電復合纖維。PVA纖維試樣放入1 mol/L的ANI單體的鹽酸(1mol/L)溶液中，浸泡3h后取出，迅速放入盛有過硫酸銨(1.0g)與1mol/L的鹽酸溶液中，在0-5oC下聚合反應2h得到PVA/PANI導電復合纖維。

2．5 聚苯胺包覆短碳纖維

直接用聚合物包覆改性SCF(PASCF)表面松散，在機械作用下產生了剝離，氧化處理后用聚苯胺包覆改性后的SCF(PAOSCF)表面致密、呈現凹凸不平狀，表面的粗糙度明顯增大，從而增大SCF表面與基料樹脂之問的有效接觸面積，有利于樹脂的浸潤，物理錨定作用顯著增強．這主要是由于硝酸氧化處理的SCF表面增加－C00H，－0H等官能團的含量，提高纖維表面的潤濕性和極性，增加了化學鍵合點，從而提高了原位聚合過程中苯胺單體在纖維表面的潤濕和化學鍵合作用，有效改善了聚苯胺在纖維表面的附著性，形成了比較致密的包覆層。

參考文獻

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