导电聚合物聚苯胺的研究进展
关键词：导电聚苯胺，性能，合成方法，机理，表征特性，应用
I
材研 1404
吴嘉鑫
2014200399
THE RESEARCH PROGRESS OF CONDUCTIVE POLYMER POLYANILINE
Abstract
This paper combined with the current research progress of conductive polymer materials of Polyaniline . Structure , electrical and electrochemical properties of PANI were summarized . Discussing the IF and the optimum conditions of the method of chemical oxidative polymerization and electrochemical polymerization of Polanilin . Then , conductive mechanism ,doping mechanism and characterization of Polanilin was analyzed .A detailed description of conducting Polyaniline as efficient absorbent , electromagnetic shielding materials , antistatic coatings , chemical sensors , secondary batteries , electrochromic device ,a gas separation membrane ,anti-corrosion materials, indicating the development prospect of Polyaniline .
2 聚苯胺的结构与特性
2.1 聚苯胺的结构
聚苯胺是典型的导电聚合物，常温下一般呈不规则的粉末状态，具有较低的 结晶度和分子取向度。与其它导电高聚物一样，它也是共轭高分子，在高分子主 链上形成一个电子离域很大的 p-π共轭。1987 年，MacDiarmid[3]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：
N
N
x
N+H
N+H
A-
A-
1-x
NH
NH
y
1-y
n
A- 是对阴离子，x 代表 PAn 掺杂程度，y 表示 PAn 的氧化程度。经质子酸掺杂 的 PAn 又与碱反应，可变成绝缘体。这种掺杂、反掺杂反应在水相、有机相 都可以进行，并且可逆。
-2-
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2.2 聚苯胺的特性
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2.1 聚苯胺的结构 ................................. - 1 2.2 聚苯胺的特性 ................................. - 3 -
2.2.1 导电性 .................................. - 3 2.2.2 电化学性质及电致变色性[25] ................ - 3 3 聚苯胺的合成方法 ................................... - 4 3.1 聚苯胺的聚合原理 .............................. - 4 3.2 化学氧化聚合法 ............................... - 4 3.3 电化学聚合法 ................................. - 5 4、聚苯胺的导电机理 .................................. - 5 4.1 定态间电子跃迁－质子交换助于电子导电模型[26] ... - 5 4.2 颗粒金属岛理论[27,28] ............................ - 6 4.3 极子和双极化子相互转化模型 ................... - 6 5 聚苯胺的掺杂机理 ................................... - 8 6 聚苯胺的表征特性 ................................... - 8 6.1 红外光谱 ..................................... - 8 6.2 核磁共振（NMR） ............................... - 9 6.4 粒径分析 ..................................... - 9 6.5 聚合物形貌表征 ................................ - 9 -
图 1-1 导电聚合物的能级结构
（□为价带层；■为导带层）
2.2.2 电化学性质及电致变色性[25]
聚苯胺的电化学性质与其制备条件、电解液 pH 值密切相关. 导电聚苯胺在 碱性和中性水溶液中会发生脱质子化而脱掺杂, 从而失去电化学活性, 因此, 导电聚苯胺的电化学性质一般是在酸性水溶液中进行研究。在酸性条件下，聚苯 胺的循环伏安曲线上可出现 3 对清晰的氧化还原峰。氧化还原峰的峰值电流和 峰值电位随膜厚不同而异，阴极和阳极峰值电流与扫描速度的均方根呈线性关系。
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存档日期：
存档编号:
北京化工大学
研究生课程论文
课程名称：＿＿＿＿＿电子材料＿＿＿＿＿＿ 课程代号：＿＿＿＿＿MSE513＿＿＿＿＿＿＿ 任课教师：＿＿＿＿＿＿汪晓东＿＿＿＿＿＿ 完成日期：＿2014＿＿年＿11＿＿月＿＿5＿日 专 业：＿＿＿材料科学与工程＿＿＿＿＿ 学 号：＿＿＿＿2014200399＿＿＿＿＿＿ 姓 名：＿＿＿＿＿吴嘉鑫＿＿＿＿＿＿＿
III
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6.6 聚合物电性能测试 ............................. - 9 6.7 热重分析（TG） .............................. - 10 7 聚苯胺的性能及应用 ................................ - 10 7.1 高效吸附剂 .................................. - 10 7.2 电磁屏蔽材料及防静电涂料 ..................... - 10 7.3 化学传感器 ................................... - 11 7.4 二次电池 ..................................... - 11 7.5 电致变色元件 ................................ - 11 7.6 气体分离膜[36] ................................. - 12 7.7 防腐材料 ..................................... - 12 8 展望 .............................................. - 12 参考文献 ............................................ - 13 致谢 ................................................ - 16 -
2.2.1 导电性
聚苯胺像其他共轭聚合物一样具有导电性，导电性是聚苯胺的一个非常重要 的特性，本征态的聚苯胺电导率很低，通过质子酸掺杂后，其电导率可提高 12 个数量级。通过质子酸掺杂和氨水反掺杂可实现聚苯胺在导体和绝缘体之间的可 逆变化。聚苯胺的导电机理如图 1-1[24]所示，在理想状态下，电子在整个主链或 共轭链段上离域，单体的分子轨道相互作用，最高占有轨道形成价带，最低空轨 道形成导带，在不考虑热运动及光跃迁时，价带层完全充满，导带层全空，价带 层与导带层之间存在能隙 Eg，因此它们的导电性通常很低。掺杂过程相当于把 价带中一些能量较高的电子氧化掉，从而产生空穴(阳离子自由基)。 与经典能 带理论不同的是，阳离子自由基并不完全离域，只是在邻近的聚合物片段上实现 其离域化，其能量介于价带层与导带层之间。由于阳离子自由基以极化周围介质 的方式来稳定自己，因此也称为极化子，如果对共轭链进行重掺杂，则可能在极 化子的基础上形成双极化子(离子自由基) 或双极子带(双离子)，极化子和双极 化子可通过双键迁移沿共轭链传递，从而使聚合物导电。
IV
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文献综述
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。
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]
Key words: conducting polyaniline, performance, synthetic methods, mechanisms, characterization features, applications
导电聚苯胺
导电聚苯胺的研究进展摘要简要介绍了聚苯胺的结构、性能及其导电机理。
叙述了其作为一种新型高分子导电材料在防腐涂料、电磁屏蔽以及生物医学领域中的应用前景。
最后了讨论聚苯胺在研发过程中的主要难题，并介绍了其工业化发展动态。
前言在20世纪中发展起来的功能高分子中，导电高分子是最突出的代表之一。
20世纪70年代以前，人们一直将高分子材料作为绝缘材料来使用，直到日本东京大学白川英澍试验室所合成的聚乙炔薄膜被研究证实具有较高的导电性。
这一发现，立即在科学界和技术界产生了巨大的影响和冲击，从此导电高分子材料在全世界被广泛研究并取得了重大进展。
在已发现或合成的导电高分子材料当中，聚苯胺是最具应用价值的品种之一，其密度仅为1.1g/cm3，兼具金属的导电性和塑料的可加工性及金属和塑料所欠缺的化学和电化学性能。
同时还具有溶液加工性，能与其它树脂进行掺和，其电导率可以通过化学或电化学方法来加以调节，可广泛应用于电子化学、船舶工业、石油化工、国防等诸多领域。
一、聚苯胺的结构与性能聚苯胺（PANI）是一种化学稳定性较好的共轭聚合物。
1984年，MaeDiarmid首先提出了PANI的结构式（见图1），并报道了聚苯胺的质子酸掺杂，即通过化学氧化或电化学氧化所合成的固体聚苯胺，同酸反应后导电率提高大约10个数量级，达到5～200S/cm，再同碱反应，又回到绝缘状态。
之后，王佛松等还发现聚苯胺也象其它的导电高分子一样，能够进行氧化还原掺杂。
其结构中包括还原结构单元和氧化结构单元，依两单元所占比例不同，PANI可有三种极端形式，即全还原态(y=l)、全氧化态(y=0)和中间氧化(y=0.5)，各态之间可以相互转化。
与其它聚会物相比，聚苯胺具有以下特点：①结构多样化。
试验发现不同的氧化-还原态的聚苯胺对应于不同的结构，其颜色和电导率也相应发生变化：完全还原的聚苯胺不导电，为白色，主链中个重复单元间不共轭，经氧化掺杂后，得到Emeraldine碱，呈蓝色，不导电，如果Emeraldine碱完全氧化，则得到Pernigraniline碱，不能导电；②特殊的掺杂机制。
高性能导电聚合物的研究进展
高性能导电聚合物的研究进展高性能导电聚合物可是个相当厉害的东西，在当今的科技领域里，那是相当受关注！先来说说啥是导电聚合物。
简单点讲，就是一些具有导电性能的高分子材料。
这可不像咱们平时常见的金属导线那样，它们是由一些大分子组成的，却能神奇地让电流通过。
就拿聚苯胺来说吧，这可是导电聚合物里的“明星选手”。
我曾经在实验室里，专门研究过聚苯胺的特性。
记得有一次，为了得到纯净的聚苯胺样品，我和团队小伙伴们可是费了好大的劲。
从各种原材料的筛选，到反应条件的精确控制，每一个环节都不能马虎。
我们整天泡在实验室里，眼睛紧紧盯着那些仪器和反应瓶，就像守护宝贝一样。
有时候反应进行得不太顺利，大家就一起讨论，分析问题出在哪儿。
那几天，实验室里弥漫着紧张又期待的气氛。
终于，经过无数次的尝试和改进，我们成功地合成出了具有出色导电性能的聚苯胺。
那一刻，大家的兴奋劲儿简直没法形容，感觉之前所有的辛苦都值了！再来说说聚吡咯，这也是一种很有潜力的导电聚合物。
它的导电性能也相当不错，而且在一些特定的环境下，表现得更加稳定。
高性能导电聚合物的应用那可真是广泛得很。
比如说在电子设备里，它们可以用来制作更轻薄、更灵活的电路。
想象一下，未来的手机可能不再是现在这种硬邦邦的样子，而是可以像纸一样随意折叠，这可多亏了高性能导电聚合物的功劳。
在能源领域，它们也能大显身手。
比如说制作超级电容器，能够快速地存储和释放电能，让我们的电动汽车充电更快，跑得更远。
还有在传感器方面，高性能导电聚合物能够敏锐地感知环境中的微小变化，就像一个超级灵敏的“鼻子”，可以检测到各种物质的存在。
不过，高性能导电聚合物的研究也不是一帆风顺的。
在实际应用中，还存在一些问题需要解决。
比如说，它们的稳定性还有待提高，长期使用后导电性能可能会下降。
但科研人员们可没有被这些困难吓倒，大家都在努力攻克这些难题。
我相信，在不久的将来，高性能导电聚合物一定会给我们的生活带来更多的惊喜和便利。
导电高分子材料聚苯胺的研究进展.
导电高分子材料聚苯胺的研究进展周媛媛,余旻 ,李松,李蕾(郑州大学化学系, 河南郑州450001摘要:聚苯胺(PAn是目前研究最为广泛的导电高分子材料之一。
基于国内外最新研究文献, 综述了PAn的结构、导电和掺杂机理及常见的合成方法, 重点介绍了几种制备微米或纳米级PAn的方法, 并对其在各领域应用前景作了简要介绍。
关键词:导电高分子; 聚苯胺; 合成; 掺杂中图分类号: TQ246.31文献标识码:A文章编号: 1672-2191(200706-0014-06收稿日期:2007-06-23作者简介:周媛媛(1983- , 女, 河南开封人, 硕士研究生, 研究方向为导电高分子材料。
电子信箱:zhouyuanzy2004@1975年L. F.Ni 等人在实验室合成了低温下具有超导性,其导电能力可与Ag 相媲美的聚硫化氮(SN x ,实现了高分子由绝缘体向半导体或导体的成功转变。
1977年日本筑波大学 Shirakawa教授发现掺杂聚乙炔(P A 呈现金属特性,新兴交叉学科——导电高分子科学诞生了。
随着人们不断深入研究,相继发现了聚吡咯、聚对亚甲基苯、聚苯硫醚、聚噻吩、聚苯胺(PAn等导电高分子。
由于导电高分子具有特殊的结构和优异的物化性能,使其自发现之日起就成为材料科学的研究热点。
目前,研究最广泛的导电聚合物包括 P A、聚吡咯、聚噻吩和 P A n,PA 是人们发现最早的一个有机共轭导电聚合物,也是研究较多的导电聚合物,但由于其合成工艺、力学性能和稳定性等诸多因素的限制,人们对其研究兴趣逐渐减少,而后 3种尤其是 P A n 由于原料易得、合成工艺简便、导电性和稳定性优良,倍受人们青睐,在应用研究方面已走到了前面,成为研究热点。
通过深入研究导电 P A n 的物化性质,人们发现它具有许多独特的光、电、磁性能,于是便产生了许多独特的应用领域,以导电 P A n 作为基础材料,目前正在开发许多高新技术如抗静电技术、太阳能电池、全塑金属防腐技术、船舶防污技术、传感器器件、电化学和催化材料、隐身技术、电致变色等,并且在这些技术上的应用探索都已取得了重要进展,并逐步向实用化迈进,显示了 PAn 极其广阔且诱人的发展前景。
聚苯胺导电性能的研究进展
自1984年MacDiarmid 在酸性条件下，由苯胺单体聚合所得的导电性聚苯胺至今，聚苯胺成为现在研究进展最快的导电聚合物之一。
其原因在于聚苯胺具有以下诱人的独特优势：合成简单，良好的环境稳定性，独特的掺杂现象，电化学性能、潜在的溶液和熔融加工等性能。
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、全塑金属防腐技术、电致变色、传感器元件和隐身技术等。
1、聚苯胺的结构与其导电机理聚苯胺是典型的有机导电聚合物，是一种具有金属光泽的粉末，聚苯胺可以看做是苯二胺和醌二亚胺的共聚基金项目：渭南师范学院研究生项目（09YKZ2018）聚苯胺导电性能的研究进展刘展晴 渭南师范学院化学化工系 ７１４０００物。
高分子材料能导电，必须具备两个条件，要能产生足够数量的载流子(电子、空穴或离子等)，以及大分子链内和链间要能形成导电通道。
聚苯胺属于共轭结构型导电聚合物。
其导电机理与金属和半导体均不同，而这类共轭型导电聚合物的载流子是“离域”p-电子和由掺杂剂形成的孤子、极化子、双极化子等构成。
聚苯胺的电活性源于分子链中的π电子共轭结构：随分子链中π电子体系的扩大，π成键态和π*反键态分别形成价带和导带, 这种非定域的π电子共轭结构经掺杂可形成P 型和N 型导电态。
聚苯胺在掺杂中，由于掺杂的质子酸分解产生H +和对阴离子(如Cl -、SO 42-等)进入主链,与胺和亚胺基团中N 原子结合形成极子和双极子离域到整个分子链的π键中 ,从而使聚苯胺呈现较高的导电性。
2、聚苯胺的导电性2.1 不同类型的酸掺杂对聚苯电导率的影响自MacDiarmid 在酸性条件下聚合苯胺单体获得具有导电性聚合物以来，在国内外广受关注。
聚苯胺具有独特的掺杂机制，研究表明：用酸性较强无机酸掺杂时，电导率高；酸性弱时，相应的电导率降低。
但同时也发现无机酸掺聚苯胺其溶解性差，为了解决此问题。
聚苯胺导电复合膜研究进展
中 图 分 类 号 ：Ｑ １ ． ； ６ １２ Ｔ ３６ ６ Ｏ ３ ．３ 文 献 标 识 码 ： Ａ
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ａ ａ ｃ ｓ ｏ ｏ ｙ ｎ ｌ ｅ ｃ ｎ ｃ ｉ ｅ ｃ ｍ ｐ ｓｔ ｌ ｓ ａ ｃ ｄｖ ｎ ｅ ｆｐ ｌａ ｉｉ ｏ ｄｕ ｔｖ ｏ ｎ ｏ ｉｅ ｆ ｍ ｉ
维普资讯
第２ ２卷第 ５期
原位聚合法制备聚苯胺导电纤维的研究进展
关键词 ： 聚苯胺 ； 导电纤维 ； 原位 聚合 ； 研究进展
中 图分 类 号 ： Ｓ ０ ． ２ 文献 标 识 码 ： Ｔ １２ ５ ８ Ａ 文章 编 号 ：０ ９ ６ Ｘ ２ １ ）４ Ｏ ６ 一 Ｏ ｌＯ —２ ５ （ ０ ０ Ｏ 一 Ｏ ５ ４
０ 引 言
术 发展 的基 本 方 向。 １ ７ 美 国 宾 夕 法 尼 亚 大 学 ９ ６年 ＭａＤｉ ｍｉ 导 的研 究 小 组 发 现 了有 机 聚 合 物 聚 ｃ ａ ｄ领 ｒ 乙炔经 掺杂 后具 有 类 似 金 属 的导 电性 ， 此 掀 起 了 从 研究 和 开发 导 电聚合 物 的热潮 ［ 。 由导 电 聚合 物 如 ２ ］ 聚 乙炔 、 苯胺 、 吡 咯 、 聚 聚 聚噻 吩 等 制 备有 机 导 电纤
具有 优 良的 电磁微 波 吸 收性 能 、 电化 学性 能 、 光学 性
１ １ 不 同种类 的导 电纤 维 比较 ． 根 据 导 电成 分 的不 同 ， 电纤 维 主要 有 金 属纤 导
能等 ，在 许 多 特 殊 领 域 有 广 阔 的 应 用 前 景 ｌ 。因 ＿ ３ ｊ 此 ， 聚苯胺 的应用 开 发研 究 中 ，制 备 聚苯 胺 导 电 在 纤维 是研 究重 点之 一 。 １ ３ 聚 苯胺 导 电纤维 的制 备方 法 ．
方面 ， 可作 为半 导体 器 件 、 物 工 程 材料 、 生 电磁 波屏
１ ２ 聚苯胺 导 电纤 维 的优点 ． 聚 苯胺 与其 它 结 构型 导 电聚 合物 相 比 ，具有 原 料 易得 、 备简便 、 空 气 和水 中 的稳 定 性 好 、 制 在 电荷 贮存 能力 强 、 电导 率 高 ， 具有 独特 的掺 杂现 象等 特 还
易 于混 纺 、 织 和染 色 ， 而应 用 广 泛 ， 一 种 具 有 交 因 是 发 展前 景 的新原 料 ， 同时 也 应 是 纺 织 材料 抗 静 电技
聚苯胺导电性能的研究进展
聚苯胺导电性能的研究进展聚苯胺是一种导电高分子材料，具有良好的电导率和机械性能，具有广泛的应用前景。
随着导电高分子领域的发展，对聚苯胺导电性能的研究也在不断深入。
本文将对聚苯胺导电性能的研究进展进行综述。
首先，研究人员通过改变聚苯胺的合成方法来提高其导电性能。
传统的合成方法不能够得到具有高导电性的聚苯胺，因此，人们开始使用一种新的合成方法，即化学氧化聚合法。
这种方法在聚苯胺的合成过程中添加一些氧化剂，可以显著提高聚苯胺的导电性能。
此外，研究人员还尝试了其他一些改进方法，如在聚合过程中添加一些共聚物和掺杂剂，使聚苯胺形成导电网络结构，提高导电性能。
其次，研究人员通过掺杂材料来改善聚苯胺的导电性能。
人们发现，将聚苯胺与一些含氮杂原子的化合物进行复合掺杂可以显著提高聚苯胺的导电性能。
这些杂原子具有额外的电子，可以吸引导电载流子，从而增强聚苯胺的导电性能。
常见的掺杂材料包括聚苯胺衍生物、有机酸、染料等。
此外，研究人员还研究了聚苯胺薄膜在导电性能方面的应用。
聚苯胺薄膜具有优异的导电性能和机械性能，可以用于制备导电传感器、导电薄膜电极等。
研究人员还通过改变聚苯胺薄膜的制备条件来调控其导电性能，如薄膜的厚度、掺杂材料的浓度等。
最后，研究人员还通过改变聚苯胺材料的结构来提高其导电性能。
近年来，人们发现通过调控聚苯胺的形貌结构，如纳米颗粒、纳米线等，可以显著提高聚苯胺的导电性能。
这是因为纳米结构具有高比表面积和更多的界面，有利于导电载流子的传输。
总之，随着导电高分子领域的不断发展，聚苯胺导电性能的研究也在不断深入。
研究人员通过改变聚苯胺的合成方法、掺杂材料、构筑薄膜结构等方法来提高聚苯胺的导电性能。
随着研究的深入，聚苯胺导电材料在电子器件、传感器、柔性电子等领域的应用将得到进一步拓展。
导电聚合物聚苯胺的研究进展
导电聚合物聚苯胺的研究进展导电聚合物是一种特殊的聚合物材料，具有导电性能。
聚苯胺（polyaniline）是一种常用的导电聚合物，具有良好的导电性能、环境稳定性和可调控性，因而在电子学、光学、传感器等领域具有广泛的应用前景。
以下是对导电聚合物聚苯胺研究进展的粗略概述。
1.聚苯胺的合成与掺杂聚苯胺的合成方法主要有化学氧化还原法、电化学氧化还原法和生物合成法等。
其中，化学氧化还原法是最常用的合成方法之一、掺杂是指将聚苯胺中掺入一定的杂质，以提高其导电性能。
常用的掺杂方法有氧化物掺杂、酸碱掺杂和分子掺杂等，其中，氧化物掺杂是最常见的方法之一2.聚苯胺的导电机制导电聚苯胺的导电机制主要有两种，一种是质子传导机制，另一种是电子传导机制。
在质子传导机制下，聚苯胺通过溶液中的酸或碱接收或者失去质子来实现电流的传导。
而在电子传导机制下，聚苯胺通过氧化还原反应中电子的共轭转移来实现电流的传导。
3.聚苯胺在能源领域的应用聚苯胺作为一种导电聚合物，具有良好的电化学性能，因此在能源领域有广泛的应用。
例如，聚苯胺可以作为锂离子电池、超级电容器和燃料电池的电极材料。
研究表明，聚苯胺具有高的离子和电荷传输率、较高的比表面积和电容量，并且具有优良的循环稳定性，因此在能量存储和转换领域具有重要的应用价值。
4.聚苯胺在传感器领域的应用聚苯胺具有良好的导电性能和可调控性，因此在传感器领域有广泛的应用。
例如，聚苯胺可以作为化学传感器、生物传感器和光学传感器的敏感材料。
研究表明，聚苯胺可以通过掺杂不同的功能化合物，实现对不同物质的敏感检测，并且具有较高的灵敏度、选择性和稳定性。
总而言之，导电聚合物聚苯胺具有广泛的应用前景，特别是在能源和传感器领域。
随着对导电聚合物的深入研究，相信聚苯胺的性能和应用领域还会有更大的突破和发展。
聚苯胺的合成与应用分析现状
聚苯胺的合成与应用分析现状摘要：聚苯胺(PAn)是研究最为广泛的导电高分子材料之一。
本文综述了聚苯胺的结构、合成方法及其溶解性问题，介绍了聚苯胺的应用。
关键词：聚苯胺；导电聚合物；结构；合成；溶解性；应用20世纪70年代后期由于聚乙炔的发现，人们对共轭聚合物的结构和认识不断深入和提高，逐渐产生了导电高分子这门新兴学科。
由于导电高分子材料作为新兴不可替代的基础有机材料之一，几乎可以用于现代所有新兴产业及高科技领域之中，因此对导电高分子研究不仅具有重大的理论价值，而且具有巨大的应用价值。
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，以其良好的热稳定性，化学稳定性和电化学可逆性，优良的电磁微波吸收性能，潜在的溶液和熔融加工性能，原料易得，合成方法简便，还有独特的掺杂现象等特性[1]，成为现在研究进展最快的导电高分子材料之一，以其为基础材料，目前正在开发许多新技术，例如全塑金属防腐技术、船舶防污技术、太阳能电池、电磁屏蔽技术、抗静电技术、电致变色、传感器元件、催化材料和隐身技术等。
但是，关于聚苯胺及其衍生物的合成、溶解能力及应用等方面，特别是实际应用方面还有许多问题有待进一步研究和探讨。
1聚苯胺的结构聚苯胺是典型的有机导电聚合物，其结构中的π电子虽具有离域能力，但它并不是自由电子，分子中的共轭结构使π电子体系增大，电子离域性增强，可移动范围增大，当共轭结构到达足够大时，化合物即可提供自由电子，从而能够导电。
MacDiarmid等人将聚苯胺的化学结构表示如下:聚苯胺可看作是苯二胺与醌二亚胺的共聚物，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当用质子酸进行掺杂时，质子化优先发生在分子链的亚胺氮原子上，质子酸发生离解后，生成的氢质子(H )转移至聚苯胺分子链上，使分子链中亚胺上的氮原子发生质子化反响，生成荷电元激发态极化子。
导电聚苯胺的研究进展
专题论述导电聚苯胺的研究进展王 科,张旺玺(山东大学材料科学与工程学院,山东 济南 250061) 摘 要:概述了聚苯胺的几种合成方法及其溶解性问题,并介绍了聚苯胺复合材料及聚苯胺的应用。
关键词:聚苯胺;导电聚合物;合成;溶解性;复合材料;应用中图分类号:T Q32418 文献标识码:A 文章编号: 10062334X (2004)0120023206 收稿日期:2003-01-08;修回日期:2004-03-04作者简介:王科(1981-),男,山东淄博人,山东大学材料科学与工程学院2003级材料学在读硕士研究生,目前主要从事高分子复合材料及高催化活性表面梯度阳极新材料的研究。
1 引 言聚苯胺(PANI )的出现已经有一百多年的历史,但对其导电性的研究只是近几十年的事情。
自1984年MacDiarmid 在酸性条件下,由聚合苯胺单体获得具有导电性聚合物至今的十几年间,聚苯胺成为现在研究进展最快的导电聚合物之一。
其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 )拥有良好的环境稳定性;c )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;d )独特的掺杂现象;e )潜在的溶液和熔融加工性能[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、全塑金属防腐技术、太阳能电池、电致变色、传感器元件、催化材料和隐身技术[3～4]。
1991年,美国的Allied Singal 公司推出的牌号为Ver 2sicon的聚苯胺和牌号为Incoblend 的聚苯胺/聚氯乙烯共混物塑料产品,成为最先工业化的导电高分子材料。
2 聚苯胺的导电机理 聚苯胺是结构型导电聚合物家族中非常重要的一员。
MacDiarmid 等人将聚苯胺的化学结构表示如下:(1-y )的值代表了聚苯胺的氧化状态。