聚苯胺_聚合物导电材料研究进展.docxVIP

综述Ξ聚苯胺/聚合物导电材料研究进展闾兴圣ΞΞ,王庚超ΞΞΞ(华东理工大学材料科学研究所,上海200237)摘要:从制备方法着手综述了近年来聚苯胺/聚合物导电材料研制开发的必威体育精装版成果,并简介了聚苯胺/聚合物导电材料的应用情况。关键词:聚苯胺;导电复合材料;溶液共混法;机械熔融共混;乳液共混法;现场吸附聚合法中图分类号:O646文献标识码:A文章编号:1008-9357(2003)01-0107-06高分子导电材料因其特殊的功能引起了世界各国的广泛重视,尤其是本征型共轭导电聚合物,在化学电源、电磁屏蔽、抗静电、信息贮存及处理、电致变色材料、传感器、隐身材料等领域有着广阔的应用前景。在诸多的共轭导电聚合物中,聚苯胺(PANI)因其原料廉价易得、制备简单方便、优异的电化学性能及化学稳定性,被认为是最有希望在实际中得到应用的导电聚合物,因而成为研究热点。然而,由于导电聚苯胺不溶不熔,限制了其在技术上的广泛应用。目前仅在抗静电、电池屏蔽和二次电池等少数领域实现了有限的应用。以应用为目标的应用基础研究已经成为该领域最迫切、最吸引人的研究方向。通过功能质子酸掺杂可以制备可溶性导电聚苯胺复合物1～3,改善导电聚苯胺的可溶性和加工性,与普通聚合物材料复合能得到复合聚苯胺导电材料。这类复合聚苯胺导电材料具有导电性在大范围内可调、力学性能好、易加工成型及可制成透明材料等特点,因而引起了各国科研工作者竞相研究。本文综述了采用溶液共混法、机械熔融共混法、乳液共混法和现场吸附聚合法制备聚苯胺/聚合物导电材料的研究进展,讨论了影响该材料导电性能的因素,简述了各种方法的优缺点和目前的应用情况。1溶液共混法1.1溶液共混法的实施方法中性聚苯胺可溶于N2甲基吡咯烷酮(NMP)中,但中性聚苯胺是绝缘体,只有经过再掺杂后才能变成导电体,功能质子酸掺杂可以改善导电聚苯胺的可溶性,因此溶液共混法有两种实施方法:①通过选择恰当的功能质子酸,使掺杂PANI与聚合物共溶于特定的有机溶剂中,通过溶液共混方法来制备聚苯胺导电材料,其关键是掺杂剂和溶剂的选择。如间甲酚是PMMA的良溶剂,同时又能溶解PANI2CSA(CSA:樟脑磺酸),因此可选用CSA掺杂PANI,再与PMMA在间甲酚中进行溶液共混1;②将本征态聚苯胺和聚合物分别溶于NMP溶剂中,按一定比例混合后浇铸,得到本征态聚苯胺/聚合物薄膜,再将此薄膜浸于酸溶液中掺杂,从而得到导电复合膜。如刘皓等人4用含联苯结构聚芳砜(LEPS)制得PANI/LEPS复合膜后,经盐酸掺杂后,电导率达到1S/cm数量级,该导电膜具有良好的力学性能和热学性能。1.2影响导电材料性能的因素在第一种实施方法中,导电材料的性能受到掺杂剂功能质子酸中的功能基团、基体聚合物、溶剂、加Ξ收稿日期:2002-10-28ΞΞ闾兴圣:男(1972-),江苏泰兴人,硕士研究生。研究方向:导电高分子ΞΞΞ通讯联系人·108·闾兴圣,王庚超工方法和所得共混材料的相结构的影响。功能质子酸中的功能基团,有助于改善它和其它聚合物的相容性。Goh等人5通过溶液浇铸法制得的PANI2PSA/PVAc(PSA:苯酚磺酸、PVAc:聚乙酸乙烯酯)共混材料,红外光谱显示PANI2PSA和PVAc中的羰基之间存在分子间氢键反应。将离子基团(如磺酰基)引入到基体聚合物中,由于静电相互作用的诱导效应的增加,也能提高两相间的相容性。Lee等6用CSA或十二烷基苯磺酸(DBSA)掺杂PANI,制备了PANI/SPC(磺化聚碳)和PANI/PC共混材料,结果表明前者比后者有较好的力学和电学性能,SEM发现,在PANI/PC体系中,掺杂PANI在基体中以球形颗粒形式分布,存在相分离;而在PANI/SPC体系中分布则较好。以甲酚为溶剂制得的CAS掺杂PANI(PANI2CSA)与极性聚合物的共混材料,其渗滤阈值(PANI2CAS的质量分数)较小(0.03);而以二甲苯为溶剂制备PANI2DBSA与非极性聚合物的共混材料的渗滤阈值较高(0.10)7。Leyva等8在PANI2DBSA/SBS(SBS为苯乙烯2丁二烯2苯乙烯三元共聚物)溶液共混体系中,采用磁力搅拌比用超声波振荡方法所得共混材料的电导率高、渗滤阈值小,他们认为是由两种方法的混合效果不同造成的。采用磁力搅拌,PANI2DBSA以较大的微粒分散在SBS基体中,相互间容易接触,较易形成导电通道;而用超声波振荡,PANI2DBSA在SBS基体中分散均匀,并以较小的微粒存在,导致较难形成导电通道。Jin和Jing等9在浓硫酸溶液中共混、纺丝得到聚苯胺/聚酰胺211纤维。电导率在10-6～10-1S/cm之间,渗滤阈值约为0.05。在纺丝和拉伸加工过程中,导电聚合物沿纤维轴向取向,有利于提高导电性能。PANI导电材料的导电特性与其相结构密切相关,当PA