導(dǎo)電高分子聚苯胺及其復(fù)合研究進(jìn)展

摘要：導(dǎo)電聚合物的突出優(yōu)點(diǎn)是既具有金屬和無(wú)機(jī)半導(dǎo)體的電學(xué)和光學(xué)特性，又具有有機(jī)聚合物柔韌的機(jī)械性能和可加工性，還具有電化學(xué)氧化還原活性。MacDiamid，Heeger和白川英樹(shù)因在導(dǎo)電聚合物的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展中作出的突出貢獻(xiàn)共同獲得2000年度諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。聚苯胺因具有制備簡(jiǎn)單（可通過(guò)化學(xué)氧化聚合批量生產(chǎn)）、成本低廉、穩(wěn)定性好、可制備成導(dǎo)電聚苯胺溶液等突出優(yōu)點(diǎn)，成為最有應(yīng)用前景的導(dǎo)電聚合物之一。

關(guān)鍵詞：聚苯胺；化合物

1 聚苯胺衍生物

聚苯胺(PAn) 具有優(yōu)良的電化學(xué)活性和環(huán)境穩(wěn)定性，但加工性能、溶解性能、物理力學(xué)能差等問(wèn)題極大的限制了PAn的應(yīng)用與發(fā)展，對(duì)PAn的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改性和修飾可有效改善以上缺陷，因而成為當(dāng)前PAn研究的主要方向。

在苯胺環(huán)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(tuán)鄰位環(huán)取代苯胺單體，然后通過(guò)界面聚合得到液晶性的聚鄰位環(huán)取代苯胺。 將液晶化合物1-溴-10-（對(duì)-4-正戊基-環(huán)己基-苯酚基）-癸烷引入到苯胺環(huán)鄰位上，可使其與鄰羥基-N-乙?；桨吠ㄟ^(guò)醚化反應(yīng)，得到介晶基團(tuán)鄰位環(huán)取代苯胺。聚合反應(yīng)是在水和有機(jī)溶劑層的界面之間進(jìn)行的，水中含有過(guò)硫酸銨和高氯酸，有機(jī)溶劑為氯仿。典型的聚合反應(yīng)示例如下:0℃下，將鄰位環(huán)取代苯胺、高氯酸和氯仿等放在燒瓶中攪拌混勻，將過(guò)硫酸銨溶液逐滴加到該混合液中，反應(yīng)24h后即得氧化態(tài)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(jī)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(yīng)，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(jìn)行脫水縮聚反應(yīng)。

2 聚苯胺共聚物

應(yīng)用聚苯胺的優(yōu)良導(dǎo)電性能，通過(guò)多種方式與其他結(jié)構(gòu)，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(lǐng)域，逐漸成為近年來(lái)研究的熱點(diǎn)。

2．1 煤基聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料

西安科技大學(xué)首先利用煤的特殊芳環(huán)結(jié)構(gòu)特征(電性質(zhì))、孔結(jié)構(gòu)特征(溶脹性)及酸性側(cè)基官能團(tuán)結(jié)構(gòu)特征，以煤為基體并作為一種大分子質(zhì)子酸摻雜劑，引發(fā)苯胺的原位聚合制得煤基聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料。這種復(fù)合材料有望成為一種新型廉價(jià)的導(dǎo)電填料，用來(lái)填充各種聚合物制備導(dǎo)電復(fù)合材料，從而解決聚苯胺在實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)的加工性不好的問(wèn)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(lián)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(fù)合材料

北京化工大學(xué)的曾憲偉等通過(guò)原位聚合方式制得了碳納米管/聚苯胺復(fù)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(shí)間。取適量苯胺溶解在50mL去離了水中。 用HCl調(diào)節(jié)pH為1～2，然后加入三口燒瓶中充分?jǐn)嚢杈鶆?。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(yīng)30min反應(yīng)結(jié)束后，產(chǎn)物進(jìn)行過(guò)濾洗滌，在真空條件下干燥，制得碳納米管/聚苯胺復(fù)合材料?？闯觯谔技{米管/聚苯胺復(fù)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(dǎo)電復(fù)合纖維

由導(dǎo)電纖維制成的導(dǎo)電織物，具有優(yōu)異的導(dǎo)電、電熱、屏蔽、吸收電磁波等功能，廣泛應(yīng)用于電子、電力行業(yè)的導(dǎo)電網(wǎng)、導(dǎo)電工作服；醫(yī)療行業(yè)的電熱服、電熱繃帶；亦廣泛用于航空、航天、精密電子行業(yè)的電磁波屏蔽罩等方面。

四川大學(xué)的李磊等將具有良好力學(xué)性能的聚乙烯醇(PVA)纖維在溶脹狀態(tài)下浸漬苯胺(ANI)，制取了PVA/PANI導(dǎo)電復(fù)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(guò)硫酸銨(1.0g)與1mol/L的鹽酸溶液中，在0-5oC下聚合反應(yīng)2h得到PVA/PANI導(dǎo)電復(fù)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(jī)械作用下產(chǎn)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(xiàn)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(shù)脂之問(wèn)的有效接觸面積，有利于樹(shù)脂的浸潤(rùn)，物理錨定作用顯著增強(qiáng)．這主要是由于硝酸氧化處理的SCF表面增加－C00H，－0H等官能團(tuán)的含量，提高纖維表面的潤(rùn)濕性和極性，增加了化學(xué)鍵合點(diǎn)，從而提高了原位聚合過(guò)程中苯胺單體在纖維表面的潤(rùn)濕和化學(xué)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(xiàn)

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