(完整word版)关于聚苯胺
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导电高分子(聚苯胺)导电高分子首先必须具备共轭π键结构,其次需要经过化学或电化学“掺杂”。
聚苯胺的结构为其中n值用于表征聚苯胺的氧化还原程度,不同的n值对应于不同的结构、组分和颜色及电导率,完全还原型(n=1)和完全氧化型(n二0)都为绝缘体。
在0<n<1的任一状态都能通过质子酸掺杂,从绝缘体变为导体。
仅当n=0.5时,聚苯胺成二共扼,其电导率为最大。
将导电高分子从绝缘态转变为导电态需要从其分子链中迁移出电子,这种电子迁移的过程叫做“掺杂”。
掺杂的实质是将电子从占有轨道中拉出来,或者是将电子加入到π空轨道中,使得相邻轨道间能级差减小,提高导电率。
合成方法:采用化学合成法,室温下,将新蒸苯胺溶解于一定量的甲苯中,得到溶液A;将FeCl3溶液和一定浓度HCOOH溶液混合均匀形成溶液B;把溶液A缓慢移入溶液B中,形成清晰的有机-水相界面。
几分钟后,界面出现墨绿色产物。
在室温下反应后,抽滤,分别用蒸馏水、无水乙醇洗涤至滤液呈中性。
真空干燥一定时间,即可得到HCOOH掺杂的聚苯胺材料。
表征方法:样品的表面形貌和颗粒大小分别采用X射线衍射仪分析和扫描电镜;电导率采用压片法,用四探针电导率仪测定电导率。
应用:可制备电容器,电磁屏蔽,和微波吸收材料等。
高吸水性树脂(聚丙烯酸盐)从结构上看,高吸水性树脂具有带亲水基团(如梭基、轻基、梭酸盐、酞胺基等)的低交联的三维空间网络结构。
聚丙烯酸盐类高吸水性树脂它与一般的自由基聚合反应一样,包括链引发、链增长、链转移、链终止等步骤。
用碱或更弱酸的盐,与丙烯酸进行中和链引发链增长交联后的聚丙烯酸盐技术路线和实验条件:在三口反应瓶中加入计量的环己烷、分散剂,充分搅拌。
升至一定温度之后,加入丙烯酸单体溶液和交联剂,用氮气排除反应系统内的氧气,搅拌均匀之后,加入引发剂。
升温至聚合温度,反应一段时间,保温。
冷却,加入甲醇分离聚合物,洗涤,放入干燥箱中进行干燥,并在真空干燥箱中进行进一步干燥。
聚苯胺纳米材料的制备与表征导电聚苯胺以其较高的电导率、良好的稳定性以及单体廉价易得、合成简单、具有独特的掺杂/脱掺杂机理等优点,一直是导电高分子材料的研究热点[1],并且在电磁屏蔽、太阳能电池、超级电容器[4]、化学传感器[5]、防腐蚀[6]、气体分离及催化等方面有着广阔的应用前景.聚苯胺的合成方法有很多,如乳液聚合法、微乳液聚合法、模板浸渍法、界面聚合法、快速混合法、电化学聚合法等,其中快速混合法是在掺杂剂存在的条件下,将含有苯胺的溶液与含有氧化剂的溶液快速混合,这种方法不仅操作简便、工艺简单、条件温和,而且能够防止由于氧化剂的浓度不均匀和苯胺聚合的自催化作用引起的聚合不均匀现象[10].本文以对甲苯磺酸为掺杂酸,以苯胺为单体,过硫酸铵为氧化剂,在水溶液中进行苯胺的单体氧化聚合,通过控制n(掺杂酸)/n(单体),合成不同掺杂比例的聚苯胺.通过测试不同掺杂比例的聚苯胺的导电性能,确定最优的对甲苯磺酸掺杂量.1实验方法1.1试剂与仪器苯胺(An),AR,XX市大茂化学试剂厂;过硫酸铵(APS),AR,XX市科密欧化学试剂有限公司;对甲苯磺酸(APS),AR,XX市大茂化学试剂厂;乙醇,AR,XX市恒兴化学试剂制造有限公司;去离子水.苯胺单体使用前经一次减压蒸馏,其他试剂未经处理直接使用.1.2合成方法酸掺杂PANI的合成方法:取蒸馏后的苯胺单体0.54mL和20mL不同浓度的对甲苯磺酸配置成混合溶液A,再配置1.37g过硫酸铵和20mL不同浓度的对甲苯磺酸的混合溶液B,将B 溶液直接倒入A溶液中,室温下闭口静置,反应8h.将所得混合溶液抽滤,所得沉淀即为聚苯胺粗产品.分别用去离子水和无水乙醇洗涤聚苯胺粗产品数次至洗脱液呈无色且pH中性,通风干燥箱中85℃干燥24h后取出,研磨得样.本征态PANI的合成方法:将墨绿色的掺杂态聚苯胺用1.5mol/L的氨水浸泡过夜,次日抽滤,利用相同浓度的氨水洗涤数次,再用蒸馏水洗涤至滤液pH呈中性,85℃干燥后即得本征态的PANI.1.3测试与表征聚苯胺结构用傅立叶变换红外光谱仪(FTIRspectra,Frentier,Perkinelmer公司),紫外可见光谱仪(UV–Visspectra,CARY-300,美国Varian公司),扫描电子显微镜(JSM-6360LV),数显电导率仪(DDS-11A).2结果与讨论2.1红外光谱分析图1和图2为本征态以及不同比例掺杂的聚苯胺的傅里叶变换红外光谱图,其中图1中掺杂态聚苯胺的掺杂比例为n(TSA)/n(An)=1.由图1和图2可知,本征态PANI分别在1588、1494、1301、1163和827cm-1附近特征吸收峰,分别依次对应聚苯胺链上醌式、苯式结构的骨架振动伸缩特征吸收峰,C-N的伸缩振动峰,N-Q-N(Q为醌环)的特征吸收峰,苯环中C-C弯曲振动特征吸收峰和醌环中的C-H的特征吸收峰.掺杂后的聚苯胺含有聚苯胺基本官能团的所特有的特征吸收峰,说明掺杂的对甲苯磺酸的聚苯胺保留着聚苯胺的基本结构.但掺杂后聚苯胺的红外特征吸收峰相对未掺杂的峰强明显减弱;另一方面,掺杂对甲苯磺酸后的聚苯胺和未掺杂的相比,聚苯胺的特征吸收峰向低波数分别移动了大约26、16、10、30、16cm-1波数,这充分说明掺杂剂的掺杂量对聚苯胺的结构有一定的影响.这可能是由于掺杂的对甲苯磺酸可能使得聚苯胺分子链中的电子云密度降低,降低了原子间的力常数,产生诱导效应.同时掺杂作用使得分子链中的电子的离域化作用增强,产生共轭效应.以上两种效应同时作用,使得聚苯胺的红外吸收峰向低波数发生了移动.2.2紫外可见光谱分析图3为不同比例的对甲苯磺酸掺杂后的聚苯胺的紫外可见吸收光谱图.从图3中可以看出,未掺杂和掺杂对甲苯磺酸的聚苯胺均分别在330nm和627nm处出现了特征吸收峰,依次对应苯环的π-π*跃迁和醌环结构的特征吸收峰.掺杂对甲苯磺酸后的聚苯胺依然保留了聚苯胺的特征吸收峰,但本征态PANI的吸收峰由于掺杂发生了红移.其中当n(TSA)/n(An)=0.5时,掺杂后的聚苯胺与本征态相比,其特征峰从330nm红移至334nm,627nm红移至631nm,且峰强最强,峰宽加大.这可能是因为对甲苯磺酸掺杂后的聚苯胺分子链上电荷离域的更为充分,π电子更容易跃迁,跃迁时所需能量更低,有利于电荷的离域,形成共轭结构的程度提高,因此大大增强了聚苯胺材料的导电性能.2.3对甲苯磺酸掺杂的聚苯胺的微观形貌分析图4是对甲苯磺酸掺杂后的聚苯胺扫描电镜图片.据报道[14],高浓度的强酸有利于聚苯胺纳米纤维的生成,中强酸和弱酸掺杂下即使酸的浓度很大也只产生纳米纤维和颗粒混合的聚苯胺.本研究掺杂酸选用的是对甲苯磺酸为强酸,且随着掺杂酸比例改变,掺杂态聚苯胺的形貌未出现大的改变,这主要和所加入酸的种类、酸度和浓度有关.本实验中对甲苯磺酸掺杂后的聚苯胺为片状结构,平均大小应在200~300nm左右.2.4掺杂聚苯胺的导电性能分析取一定量不同掺杂比例的聚苯胺材料,溶于20mL的N,N二甲基甲酰胺溶液中,静置隔夜后利用数显电导率仪测定其各自的电导率.图5为不同对甲苯磺酸的掺杂量对聚苯胺导电性能的影响,从图中可以看出,未掺杂酸的聚苯胺导电性能很差,而掺杂后的聚苯胺的电导率随着对甲苯磺酸掺杂量的增加呈先增大后减小的趋势.这是由于对甲苯磺酸在聚合过程中充当掺杂剂;适当增加对甲苯磺酸的量,聚苯胺链上的正电荷密度增加,有利于电导率的提高.而掺杂剂用量增加到一定程度以后,过量酸对聚合物主链上的正电荷有屏蔽作用,使正电荷密度降低,电导率呈下降趋势[15].从图中可知,当n(TSA)/n(An)=0.5时,掺杂后的聚苯胺导电率最高,可以达到0.27S/cm.因此n(TSA)/n(An)=0.5为对甲苯磺酸掺杂聚苯胺的最佳条件.3结论选用对甲苯磺酸作为掺杂酸,利用快速混合法制备了有机酸掺杂的聚苯胺,并对其化学结构、晶型结构进行了分析.红外分析结果证明有机酸对聚苯胺进行了成功掺杂.扫描电镜的结果表明对甲苯磺酸掺杂后的聚苯胺为片状结构,平均大小在200~300nm左右.通过改变苯胺与有机酸的比例,测试了不同掺杂酸浓度下聚苯胺的电导率,。
苯胺简介及结构聚苯胺是一种具有金属光泽的粉末,因分子内具有大的线型共轭π电子体系,其自由电子可随意迁移和传递,而成为最具代表性的有机半导体材料。
与其他导电聚合物相比,聚苯胺具有结构多样化、耐氧化和耐热性好等特点,同时还具有特殊的掺杂机制。
MacDiarmid 重新开发聚苯胺后,在固体13C-NMR及IR研究的基础上提出聚苯胺是一种头尾连接的线性聚合物,由苯环-醌环交替结构所组成,但这种结构和后来出现的大量实验数据相矛盾。
1987年,MacDiarmid进一步提出了后来被广泛接受的苯式-醌式结构单元共存的模型,两种结构单元通过氧化还原反应相互转化。
即本征态聚苯胺由还原单元:和氧化单元:构成,其结构为:其中y值用于表征聚苯胺的氧化还原程度,不同的y值对应于不同的结构、组分和颜色及电导率,完全还原型(y=1)和完全氧化型(y=0)都为绝缘体。
在0<y<1的任一状态都能通过质子酸掺杂,从绝缘体变为导体,仅当y=0.5时,其电导率为最大。
聚苯胺的导电原理物质的导电过程是载流子(电子、离子等带电粒子) 在电场作用下定向移动的过程。
通常认为, 高分子聚合物导电必须具备两个条件:一是要能产生足够数量的载流子, 二是大分子链内和链间要能够形成导电通道。
纯的聚苯胺是绝缘体, 要使它变为导体需要掺杂, 就是掺入少量其他元素或化合物。
0<y<1的聚苯胺, 掺杂后能变为导体, y为0.5的中间氧化态聚苯胺(苯式-醌式交替结构) 掺杂后的导电性最好。
而y为1的完全还原态聚苯胺(全苯式结构) 和y为0的完全氧化态聚苯胺(全醌式结构) 即使掺杂也不能变为导体。
一种掺杂聚苯胺的结构式如图所示, x代表掺杂程度, A-是掺杂剂质子酸中的阴离子, y仍代表还原程度。
向聚苯胺中掺入质子酸是一种有效的掺杂方式, 但是使用普通有机酸及无机弱酸获得的掺杂产物电导率不高, 必须用酸性较强的质子酸(如H2SO4、H3PO4、HBr和HCl) 作掺杂剂才可得到电导率较高的掺杂态聚苯胺, 盐酸是最常用的无机掺杂酸。
资料范本本资料为word版本,可以直接编辑和打印,感谢您的下载聚苯胺的制备地点:__________________时间:__________________说明:本资料适用于约定双方经过谈判,协商而共同承认,共同遵守的责任与义务,仅供参考,文档可直接下载或修改,不需要的部分可直接删除,使用时请详细阅读内容聚苯胺的制备黄鹏 PB10206252中国科学技术大学高分子科学与工程系230026【摘要】使用过硫酸铵作为氧化剂,在酸性条件下用化学氧化聚合的方法合成了聚苯胺。
合成之后用2mol/L 的盐酸对合成的聚苯胺进行了参杂,以使其具有较好的导电性。
随后聚苯胺放在培养皿中拿到烘箱中烘干。
通过实验得到的关于氧化聚合和导电性高分子材料的进一步认识。
【关键词】聚苯胺导电高分子质子酸掺杂【前言】聚苯胺是一种典型的导电性聚合物,具有优良的环境稳定性和高导电性,且原料便宜,易于合成,因此成为具有商业应用前景的导电聚合物之一。
目前,聚苯胺的应用在二次电池、半导体器件和隐身材料等。
齐永晓,赵玉增,杨瑾妮. 上海电力学院学报,2009,25,5,517-520.从 DeBerry W.发现聚苯胺对铁基金属具有保护作用以来,目前,大量实验结果证明了聚苯胺涂料对铁基金属具有起阳极保护作用的防护能力。
目前,开发聚苯胺防腐涂料已成为高分子导电材料的应用和涂料研究开发领域的一个新的热点。
高焕方,刘通,王连杰. 表面技术2006, 35,4,13-20.聚苯胺的结构如下图所示:通常聚苯胺是其多样化结构的总称。
与其他聚合物相比,聚苯胺具有:1)结构多样化,实验发现不同的氧化-还原态的聚苯胺对应于不同的结构,其颜色和导电率也相应发生变化;2)特殊的参杂机制,它是通过质子酸参杂而导电的,参杂过程中聚苯胺链上的电子数目没有变化,聚苯胺的这种性能使得它在防腐材料开发方面显示出极大的应用前景。
聚苯胺的聚合过程是一个氧化偶联的过程,其机理为一个链式聚合的机理。
(完整)聚苯胺的制备实验报告(完整)聚苯胺的制备实验报告编辑整理:尊敬的读者朋友们:这里是精品文档编辑中心,本文档内容是山我和我的同事精心编辑整理后发布的,发布之前我们对文中内容进行仔细校对,但是难免会有疏漏的地方,但是任然希望((完整)聚苯胺的制备实验报告)的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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聚苯胺的制备实验报告姓名:吉武良院系:化院20系学号:PB13206270摘要:木实验利用化学氧化聚合法制备聚苯胺,旨在了解一种新型的功能聚合物———导电聚合物,探讨电子导电聚合物的结构与机理,并掌握聚苯胺的合成方法。
关键词:导电聚合物聚苯胺Abstrac t:ln thi s exper iment , the chemicaI ox idative poIymer i zation prepar i ng poIyan i line, a imed at understanding a noveI functional poIymer conduetive polymer , to investigate the strueture and mechanism of the eIectron icaI Iy conduct i ve poIymer and grasp the poIyan i I i ne synthesis method ・Keywords:PoIyani 丨ine Conducting poIymer一、引言导电聚合物(conducting polymer):又称导电高分子,是指通过掺杂等手段,能使得电导率在半导体和导体范围内的聚合物。
通常指本征导电聚合物(intrinsic conducting polymer),这一类聚合物主链上含有交替的单键和双键,从而形成了大的共轨n体系。
聚苯胺综述1、引言导电高分子材料也称导电聚合物,其分子是由许多小的、重复出现的结构单元组成,即具有明显聚合物特征;若在材料两端加上一定电压,在材料中有电流通过,即具有导电的性质。
同时具备上述两条性质的材料,称为导电聚合物。
虽然都是导电体,但导电聚合物和常规金属导电体不同。
前者属于分子导电物质,后者是金属晶体导电物质。
因此,其结构和导电方式都不同。
高分子导电材料包括结构型高分子导电材料和复合型高分子导电材料两大类。
结构型导电高分子材料又称本征导电高分子,是指聚合物获得导电性能不是通过加入导电性物质,而是由其本身结构带来的。
如掺杂后的导电高分子聚合物:聚乙炔(PAc)、聚吡咯(PPy)、聚噻吩(PTh)、聚苯胺(PAn)、聚苯乙烯撑(PPV)等,这类聚合物大多是具有共轭π键结构的结晶聚合物,共轭双键可以通过电子转移的氧化还原反应变成高分子离子。
复合型导电高分子材料是将各种导电性物质(高效导电粒子或导电纤维)通过分散、层合、涂敷等工艺填充到聚合物基体中。
2、聚苯胺由于导电聚合物具有良好的电学、光学以及氧化还原特性在近20年里一直备受关注,在能源、电磁屏蔽和电致变色等领域有着广阔的前景。
自从1984年MacDiarmid在酸性条件下由苯胺单体获得具有导电性聚合物,聚苯胺已成为现在研究进展最快的导电聚合物之一。
原因在于聚苯胺具有以下诱人的独特优势:a)原料易得,合成简单;b)具有优良的电磁微波吸收性能、电化学性能、化学稳定性及光学性能;c)独特的掺杂现象;d)高的电导率;e)拥有良好的环境稳定性[1,2]。
聚苯胺被认为是最有希望在实际中得到应用的导电高分子材料。
以导电聚苯胺为基础材料,目前正在开发许多新技术,例如电磁屏蔽技术、抗静电技术、船舶防污技术、隐身技术、全塑金属防腐技术、太阳能电池、电致变色、传感器元件、二次电池材料、催化材料和防腐材料[3~11]。
3、聚苯胺的结构聚苯胺有多种结构,这是由反应条件决定的,它们之间的转化关系如下[12,13]:其中,聚苯胺最重要的存在形式是翠绿苯胺(EM,emeraldine),它具有导电性,通常可以在酸性条件下(如盐酸)通过化学氧化法制得,如果氧化剂过量,翠绿苯胺就被氧化成全氧化态聚苯胺(PNB,blue protonated pernigraniline),这种形态的聚苯胺可能具有导电性。
聚苯胺综述1、引言导电高分子材料也称导电聚合物,其分子是由许多小的、重复出现的结构单元组成,即具有明显聚合物特征;若在材料两端加上一定电压,在材料中有电流通过,即具有导电的性质。
同时具备上述两条性质的材料,称为导电聚合物。
虽然都是导电体,但导电聚合物和常规金属导电体不同。
前者属于分子导电物质,后者是金属晶体导电物质。
因此,其结构和导电方式都不同。
高分子导电材料包括结构型高分子导电材料和复合型高分子导电材料两大类。
结构型导电高分子材料又称本征导电高分子,是指聚合物获得导电性能不是通过加入导电性物质,而是由其本身结构带来的。
如掺杂后的导电高分子聚合物:聚乙炔(PAc)、聚吡咯(PPy)、聚噻吩(PTh)、聚苯胺(PAn)、聚苯乙烯撑(PPV)等,这类聚合物大多是具有共轭π键结构的结晶聚合物,共轭双键可以通过电子转移的氧化还原反应变成高分子离子。
复合型导电高分子材料是将各种导电性物质(高效导电粒子或导电纤维)通过分散、层合、涂敷等工艺填充到聚合物基体中。
2、聚苯胺由于导电聚合物具有良好的电学、光学以及氧化还原特性在近20年里一直备受关注,在能源、电磁屏蔽和电致变色等领域有着广阔的前景。
自从1984年MacDiarmid在酸性条件下由苯胺单体获得具有导电性聚合物,聚苯胺已成为现在研究进展最快的导电聚合物之一。
原因在于聚苯胺具有以下诱人的独特优势:a)原料易得,合成简单;b)具有优良的电磁微波吸收性能、电化学性能、化学稳定性及光学性能;c)独特的掺杂现象;d)高的电导率;e)拥有良好的环境稳定性[1,2]。
聚苯胺被认为是最有希望在实际中得到应用的导电高分子材料。
以导电聚苯胺为基础材料,目前正在开发许多新技术,例如电磁屏蔽技术、抗静电技术、船舶防污技术、隐身技术、全塑金属防腐技术、太阳能电池、电致变色、传感器元件、二次电池材料、催化材料和防腐材料[3~11]。
3、聚苯胺的结构聚苯胺有多种结构,这是由反应条件决定的,它们之间的转化关系如下[12,13]:其中,聚苯胺最重要的存在形式是翠绿苯胺(EM,emeraldine),它具有导电性,通常可以在酸性条件下(如盐酸)通过化学氧化法制得,如果氧化剂过量,翠绿苯胺就被氧化成全氧化态聚苯胺(PNB,blue protonated pernigraniline),这种形态的聚苯胺可能具有导电性。
研究历史编辑导电高分子用途[5]从1977年日本Shirakawa,美国MacDiarmid、Heeger发现掺杂聚乙炔(PA)呈现金属特性并由此荣获诺贝尔化学奖至今,相继发现的较常用的导电高分子有聚对苯(PPP)、聚吡咯(PPY)、聚噻吩(PTH)、聚苯基乙炔(PPV)和聚苯胺(PANI)。
由于导电高分子特殊的结构和物化性能,使其在电子工业、信息工程、国防工程及其新技术的开发和发展方面都具有重大的意义。
其中因聚苯胺具有原料易得、合成工艺简单、化学及环境稳定性好等特点而得到了广泛的研究和应用。
[5-8] 1826年,德国化学家Otto Unverdorben通过热解蒸馏靛蓝首次制得苯胺(aniline),产物当时被称为“Krystallin”,意即结晶,因其可与硫酸、磷酸形成盐的结晶。
1840年,Fdtzsche从靛蓝中得到无色的油状不同氧化态聚苯胺之间的可逆反应(3张)物苯胺,将其命名为aniline,该词源于西班牙语的anti(靛蓝)并在1856年用于染料工业。
而且他可能制得了少量苯胺的低聚物,1862年HLhetbey也证实苯胺可以在氧化下形成某些固体颗粒。
但由于对高分子本质缺乏足够的认知,聚苯胺的实际研究拖延了几乎一个世纪,直到1984年,MacDiarmid提出了被广泛接受的苯式(还原单元)-醌式(氧化单元)结构共存的模型。
随着两种结构单元的含量不同,聚苯胺处于不同程度的氧化还原状态,并可以相互转化。
不同氧化还原状态的聚苯胺可通过适当的掺杂方式获得导电聚苯胺。
[9-13]不同氧化态聚苯胺之间的可逆反应图册参考资料。
[结构聚苯胺的实际合成与结构研究始于20世纪初,英国的Green和德国的Willstatter两个研究小组采用各种氧化聚苯胺氧化态结构[17]剂和反应条件对苯胺进行氧化,得到一系列不同氧化程度的苯胺低聚物。
Willstatter将苯胺的基本氧化产物和缩合产物通称为苯胺黑。
而Green分别以H2O2,NaClO3为氧化剂合成了五种具有不同氧化程度的苯胺八隅体,并根据其氧化程度的不同分别命名为全还原式(leucoemeraldine)、单醌式(protoemeradine)、双醌式(emeraldine)、三醌式(nigraniline)、四醌式即全氧化式(pernigraniline)。
聚苯胺聚苯胺是一种高分子合成材料,俗称导电塑料。
它是一类特种功能材料,具有塑料的密度,又具有金属的导电性和塑料的可加工性,还具备金属和塑料所欠缺的化学和电化学性能,在国防工业上可用作隐身材料、防腐材料,民用上可用作金属防腐蚀材料、抗静电材料、电子化学品等。
广阔的应用前景和市场前景使其成为目前世界各国争相研究、开发的热门材料。
性能特点组成:聚苯胺纳米粒子,水。
用途:防腐蚀,防静电,用于船泊,电子,化工,纺织等领域。
外观颜色:深绿色乳液。
导电率:10.6—100(s/cm)粒径:平均粒径20nm含量:10%-20%。
气味:无味分解温度:在空气中超过120度贮存:密封可贮存两年。
化学反应活性:有较高的氧化还原性。
应用聚苯胺具有优良的环境稳定性。
可用于制备传感器、电池、电容器等。
聚苯胺由苯胺单体在酸性水溶液中经化学氧化或电化学氧化得到,常用的氧化剂为过硫酸铵(APS)。
中性条件下聚合的聚苯胺常含有枝化结构。
绿色聚苯胺由苯胺单体在酸性水溶液中经化学氧化或电化学氧化得到,具有良好的导电性能,具有优良的环境稳定性。
可用于制备传感器、电池、电容器等。
聚苯胺通过“氧化还原掺杂”处理,掺杂后的聚苯胺导电率提高10个数量级以上,并改善了其在溶剂中的溶解性和加工性能。
另外,通过特殊方法处理得到的水溶性好的聚苯胺,可以在水性体系里面使用。
聚苯胺可以作为电磁波屏蔽材料,耐腐蚀材料,同时可以吸收微波,还可以用来作为检测空气中氮氧化物的含量的材料以及H2S,SO2等有害气体的含量。
聚苯胺的应用及市场简介如下:聚苯胺是一种高分子合成材料,俗称导电塑料。
它是一类特种功能材料,具有塑料的密度,又具有金属的导电性和塑料的可加工性,还具备金属和塑料所欠缺的化学和电化学性能,在国防工业上可用作隐身材料、防腐材料,民用上可用作金属防腐蚀材料、抗静电材料、电子化学品等。
性能特点组成:聚苯胺及有机质子酸用途:防腐蚀,防静电,用于船泊,电子,化工,纺织等领域。
聚苯胺聚苯胺结构[1]1910年Green等基于对苯胺基本氧化产物的元素分析和定量的氧化还原反应,提出了直接合成的苯胺八偶体的碱式结构为Emeraldine形式和苯胺的五种结构形式,分别命名为Leucoeeral-dine base(LEB),Emeraldine base(EB),Penigranilinebase(PNB),Protoemeraldine,Nigraniline。
现已公认的聚苯胺的结构式是1987年由MacDiarmid提出的:即结构式中含有“苯-苯”连续的还原形式和含有“苯-醌”交替的氧化形式,其中y值表征PAN的氧化还原程度,不同的结构,组分和颜色及导电率。
当y=1是完全还原的全苯式结构,对应着“Leucoemeraldine”;y=0是“苯-醌”交替结构,对应着“Prenigraniline”,均为绝缘体。
而y=0.5为苯醌比为3∶1的半氧化和还原结构,对应着“Emeral-dine”,即本征态。
聚苯胺导电率可以通过掺杂率和氧化程度控制,氧化程度通过合成条件来控制。
当氧化程度一定时,导电率与掺杂态密切相关,随掺杂率的提高,导电率不断增大,最后可达10S/cm左右。
聚苯胺的制备由于绝大多数的共轭导电高分子是不溶不熔的,人们进行了多方面的研究以改善和克服这一致命缺陷,主要是两方面:一是合成可溶性导电聚合物,即通过控制大分子芳环或杂环的取代基,嵌段共聚及选用兼具溶剂功能的掺杂剂体系来获得可溶性。
另一方面是复合改性,即采用现场复合技术和共混方法。
现已报道有化学氧化聚合、缩合聚合和电化学聚合三种途径来获得聚苯胺,化学氧化聚合最具有工业化前景,它是在酸性条件下用氧化剂使苯胺单体氧化聚合。
具体方法有水体系沉淀聚合、乳液聚合、溶液聚合、本体聚合、模板聚合和界面聚合等。
反应体系中的酸性环境一般由质子酸提供。
常用无机酸为HCl、H2SO4、高氯酸和氟硼酸等,有机酸有对甲苯磺酸、草酸、十二烷基苯磺酸等。
导电聚苯胺的化学合成及导电性能(word版可编辑修改) 编辑整理:尊敬的读者朋友们:这里是精品文档编辑中心,本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的,发布之前我们对文中内容进行仔细校对,但是难免会有疏漏的地方,但是任然希望(导电聚苯胺的化学合成及导电性能(word版可编辑修改))的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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导电聚苯胺的化学合成及导电性能魏渊石圆圆罗亚茹刘正伦(广州大学化学化工学院化工系)摘要导电聚苯胺是结构和性能最稳定的导电高分子材料, 有较广泛的应用前景。
本实验用化学氧化合成方法,研究了氧化剂种类、用量以及介质酸的浓度等因素对苯胺聚合反应及产物性能的影响,并运用四探针法在电阻率测试仪上完成了PAn的电导率测试.关键词导电聚苯胺,化学合成,掺杂,电导率前言传统的有机化合物由于分子间的相互作用弱,一般皆认为是绝缘体。
因而过去一直只注重高分子材料的力学性能和化学性能。
20世纪50年代初人们发现有些有机物具有半导体性质;60年代末又发现了一些具有特殊晶体结构的电荷转移复合物;70年代初发现了具有一定的导电性的四硫富瓦烯一四睛代对苯醒二甲烷(TTF一TCNQ)。
1977年人们发现:聚乙炔化学掺杂后电导率急剧增加,可以达到金属秘的导电性能。
此后人们开始关注高分子材料的导电性,逐渐开发出各种导电性高分子材料,如聚乙炔、聚毗咯、聚噬吩和聚苯胺等。
直到1984年聚苯胺才被MacDiarmid等人重新开发,他们在酸性条件下制备了高电导率的聚苯胺;1987年,日本桥石公司和精工电子公司联合制得了用聚苯胺为电极制成的钮扣式二次电池作为商品投向市场,使聚苯胺很快成为导电高分子中的研究热点[1]。