文献作业 聚苯胺的合成及应.ppt

聚苯胺的合成及应用,论文综述,,报告内容,☆聚苯胺的介绍☆聚苯胺的合成方法 ☆聚苯胺的具体应用☆聚苯胺的展望,简介,☆聚苯胺（Polyaniline）一种重要的导电聚合物，是研究最为广泛的导电高分子材料之一，其具有原料价廉、工艺简单、导电性优良、耐高温及抗氧化性能好等优点，受到人们普遍青睐，应用前景十分广阔，使其成为导电高分子研究的主流和热点(1) ⑴ 王东周，李光，汪建明，等．导电高分子研究概述[J]．合成技术及应用，2001，16(3)：36—39,研究背景,聚苯胺自从1984年被美国宾夕法尼亚大学的化学家MacDiarmid等重新开发以来，因其良好的热稳定 性、化学稳定性和电化学可逆性，优良的电磁微波吸收性，原料易得，简便的合成方法，独特的掺杂现象等特性(2)，成为现在研究进展最快的导电高分子材料之一，但是聚苯胺分子链上的苯环结构，导致高分子链的刚性较大，并且分子间氢键导致其难溶、可加工性能比较差，这些问题严重限制了聚苯胺的应用范围，因此，如何克服这些缺点制备溶解性和稳定性好，具有高导电性等优良性质的聚苯胺成为急需解决的问题⑵ 景遐斌，唐劲松，王英，雷良才，等. 掺杂态聚苯胺链结构的研究[J] 1989，16(1)：25—27,聚苯胺的结构,,X为聚合度，y为摩尔分数 图1 聚苯胺的链结构模式,Green和Macdiarmid等先后提出了聚苯胺的不同结构式，但是有与事实相矛盾的地方。

经过多年实验研究，Macdiarmid提出了被广泛接受的苯-醌式结构单元共存的模型，其存在状态可以随着两种结构单元的含量不同而相互改变聚苯胺的高氯酸掺杂,导电高分子的“掺杂”通常是指当它从绝缘态转变成导电态时需要从自身分子链中迁移出电子，这种电子的迁移过程就称为“掺杂”但是，聚苯胺有自己特殊的掺杂机制，通过质子酸掺杂导电，整个掺杂过程，分子链上电子数目并没有变化，并且通过质子酸掺杂和氨水脱掺杂可以实现聚苯胺在导体和绝缘体之间的可逆变化图2 聚苯胺的可逆掺杂过程,聚苯胺的合成方法,聚苯胺的合成方法大致有化学氧化聚合法、电化学聚合法、乳液聚合法、含氟聚苯胺的合成法、磺化苯胺氧化共聚合法、分散聚合法、乙炔黑吸附聚合法等1、化学氧化聚合法,☆化学氧化聚合法是指在酸性水溶液中用氧化剂(催化剂)使苯胺单体氧化聚合的一种方法，化学氧化法能够制备大批量的聚苯胺，也是最常用的一种制备聚苯胺的方法1、过硫酸铵法沙兆林等人（2）采用过硫酸铵氧化聚合合成聚苯胺：先将苯胺与酸反应生成可溶性的苯胺盐，然后再用均相聚合法合成聚苯胺任斌等人（3）同采用过硫酸铵氧化合成聚苯胺，其过程是在一定温度下，将减压蒸馏的分析纯苯胺加入到一定量水中，不断搅拌，加入酸生成苯胺盐，再将含有一定量氧化剂的酸溶液缓漫地滴入其中，连续反应数小时后，过滤，洗涤，干燥，得到粉末状聚苯胺样品。

2、二氧化锰法在酸性条件下二氧化锰是一种强氧化剂（4），张红萍等人（5）采用二氧化锰在酸性条件下氧化合成聚苯胺，得到的聚苯胺的电导率为12．5S／em⑶ 沙兆林,苏广均,施磊等．导电聚苯胺的合成[J]．南通工学院学报． 2000 ．16(1)：25—27．⑷ 任斌,余成．导电聚苯胺的合成及其性能研究[J]．光谱实验室，2005，22(1)：148—151．⑸Mazeikiene R,Malinauskas, Electrochemical behaviour of polyaniline film polymerizedby use of a chemical oxidation step[J]．Electrochimica，200l，4l(10)：l587⑹ 张红萍,蒋连成．二氧化锰氧化法合成导电聚苯胺[J]．邵阳学院学报，2005，2(1)：69—72．,2、电化学聚合法,电化学聚合物制备聚苯胺是在含苯胺的电解质溶液中，选择适当的电化学条件，使苯胺在阳极上发生氧化还原反应，生成黏附于电极表面的聚苯胺薄膜或沉积在电极表面的聚苯胺粉末（7）电化学合成的聚苯胺由电极电位来控制氧化程度，合成的聚苯胺的电导率与电极、电位和溶液pH值都有关系。

目前主要的方法有动电位扫描法、恒电流聚合、恒电位聚合和脉冲极化法3、乳液聚合法,A、乳液聚合法：是一种环保型的方法，主要以水为介质，用大分子磺酸作表面活性剂，将聚苯胺制成乳液状，这在后处理时可减少使用一些强酸性溶剂(8)B、微乳液聚合法：微乳液聚合体系由水、苯胺、表面活性剂、助表面活性剂组成，所得聚合物的乳胶粒径比常规的乳胶粒径要小得多，而且所得聚合物分子质量高，电导率大通常可分为正向微乳液聚合法(9)和反相微乳液聚合法(10)⑻ 杨渊，刘小珍，宋玲玲，等．不同掺杂态聚苯胺的合成及其红外光谱的研究[J].上海应用技术学院学报，2007，7(1)：18—22⑼ Han． M G，Cho S K，Oh S G，et a1． Preparation and Characterization of Polyaniline Nanoparticles Synthesized from DBSA Micellar Solution[J]．Synth Met．2002．126：53—6O．⑽ 赵彦包，赵清岚，周静芳，等．聚苯胺的合成及其摩掺学行为的研究[J]．化学研究，1999，10(3)：l3—16．,4、含氟聚苯胺的合成,在元素周期表中氟是电负性最强的，原子半径小，并且它与碳的键能大于碳与氢之间的键能。

因此将氟引入到聚苯胺中可以显著提高聚苯胺的性能李新贵等人(11)采用三氟甲苯胺合成了含氟聚苯胺，同时发现，当含氟单体在某一值时可得到产率和特性黏数较高的含氟聚苯胺，提高含氟单体反而会使聚苯胺的产率和特性黏数降低⑾ 李新贵，高维威，黄美荣．含氟聚苯胺的合成及其特种能修饰[J]．精细化工，2005，22(6)：412—416．,5、磺化苯胺氧化共聚合法,黄美荣等人(12)采用磺化苯胺氧化共聚合法制备纳米聚苯胺，选用含有磺酸基团的苯胺单体与苯胺在盐酸水溶液中进行化学氧化聚合，合成的聚苯胺粒子的平均粒径为92.5nm粒子呈椭球状，长轴为6l～21lnm，短轴为38～106nm，最小粒径为50nm左右此方法没有外加乳化剂，减少了合成步骤，后处理简单，且产品纯度高⑿ 黄美荣，李新贵，王健、导电聚苯胺纳米粒子的合成及应用[J]．石油化工，2004，33(3)：284—290．,6、分散聚合法,分散聚合体系由单体、分散介质、稳定剂和引发剂等成分组成，稳定剂与分散介质互溶形成各向同性体系，生成的聚合物颗粒不溶于介质中，在达到临界链长度后即析出聚集成小粒子，并借助于稳定剂悬浮在介质中形成稳定分散体系在聚苯胺的分散聚合中，多使用水为分散介质，易溶于水的大分子聚合物为分散稳定剂，这样单体与水互溶，而聚合产物不溶于水，但受空间分散稳定剂保护而不沉淀、不絮凝，从而获得纳米胶体粒子。

7、乙炔黑吸附聚合法,乙炔黑吸附聚合法是在反应体系中引入经预先处理的乙炔黑均匀小颗粒，使苯胺首先被吸附到乙炔黑表面且发生氧化聚合反应，这样可以促使生成的聚苯胺呈均匀、规整的细小颗粒，以利于聚苯胺的加工形成及与其它复合材料成份共混制得导电复合材料杨蕾玲等人(13)用乙炔黑吸附苯胺化学氧化聚合工艺制备聚苯胺⒀ 杨蕾玲，吴世杰，刘庆国，等．乙炔黑吸附聚合制导电聚苯胺[J]．石油化工．1995(24)：852—855．,性 能 特 点,外观状态：无气味的深绿色粉末，粒径小于20um导电率：10.6—100（s/cm）纯度：98.0wt%以上掺杂率：大于30%（摩尔比）分散性：在二甲苯、丁醇溶剂中可分散可加工温度低于150℃，分解温度超过120 ℃吸水性：在空气中可吸3-5%的水份化学反应活性：有较高的氧化还原性，可以与碱、氧化剂、还原剂反应，失去其导电性,影响因素,氧化剂的种类及浓度酸的种类和酸度反应单体的浓度反应的时间反应的温度,聚苯胺的应用,☆防腐涂料 ☆抗静电和电磁屏蔽材料☆太阳能材料 ☆高温材料 ☆选择性透过膜 ☆二次电池的电极材料 ☆光学器件 ☆选择电极 ☆丝网印刷油墨 ☆发光二级管,作为一种新型的有机高分子导电材料，聚苯胺具有金属不可比拟的优点 ，还具有独特的掺杂机制和可相互转换的不同电子结构态，物理化学性能优良，对光、热稳定性好，其化学可变性大，原料来源广泛易得，价格低廉，尤其是独特的氧化还原性、催化性、质子交换性和光电转换性，在许多领域显示出广泛的应用前景。

防腐涂料,☆在金属表面涂上聚苯胺涂料之后，能够有效阻止空气、水和盐分发挥作用，遏止金属生锈和腐蚀这种塑胶涂料成本低，用法简便，而且不会破坏环境☆相对于漆油和锌，聚苯胺的功能大相径庭它不是用作屏障，而是充当催化剂，以干扰金属氧化成锈这个化学反应聚苯胺先从金属吸取电子，然后将之传到氧气中这两个步骤会形成一层纯氧化物以阻止锈蚀⒅张金勇，李季，王献红，等．中国专利：981 16978．3，1998．07．30．⒆献红，孙祖信，耿延候，等．中国专利：97l15977．7，1997．10．⒇李季，刘健，吕金龙，等．中国专利：03121402，2003．03．,抗静电和电磁屏蔽材料,聚苯胺电导率可在10-5～105S/m范围内调节，并且有好的稳定性和耐腐蚀性等，因此有望成为新的抗静电材料导电聚苯胺具有重量轻、韧性好、易加工和电导率易于调节的优势，是一种优良的电磁屏蔽材料,太阳能材料,纳米聚苯胺具有良好的导热性，其导热系数是其他材料的2-3倍，所以可作为现有太阳能材料的替代产品导电聚苯胺纳米材料经测试其热失重温度大于200℃，远远大于其他塑料制品，所以还可以制备成高温材料耐热材料,特殊膜,通过改变掺杂剂种类和浓度调整材料的形态，可精确控制聚苯胺薄膜的离子透过率及气体透过率或分子尺寸的选择性，因此聚苯胺可用来制作选择性透过膜。

展望,聚苯胺是一种具有开发价值的新型导电材料，它具有诸多优良特性，应用前景广阔人们对聚苯胺的结构、特性、合成、掺杂、改性、用途及物理化学性能等方面的研究已经取得了长足的进展但目前对聚苯胺的电导率、溶解性、机械加工性、掺杂机制、导电机理等研究还需要进一步深入二十一世纪对新材料的要求，导电聚苯胺需要纳米化，材料功能化以及实用化等，将导电聚苯胺和高分子材料的发展结合起来，将使聚苯胺得到更快更好的发展。