反应动力学
反应动力学
反应动力学1. 引言反应动力学是研究化学反应速率的学科，它研究化学反应发生的速率与反应物浓度、温度、压力等因素之间的关系。
通过研究反应动力学，我们可以深入了解化学反应的速率规律，并为工业生产和科学研究提供理论指导。
2. 反应速率的定义反应速率是指单位时间内反应物浓度或生成物浓度的变化量，通常用物质的摩尔浓度表示。
反应速率的数学表达式可以写为：$$ \\text{速率} = \\frac{{\\Delta [\\text{物质}]}}{{\\Delta t}} $$其中，$[\\text{物质}]$表示物质的浓度，$\\Delta t$表示时间变化量。
3. 动力学方程反应动力学方程描述了反应速率与反应物浓度之间的关系。
对于简单的一阶反应，动力学方程可以写为：$$ \\text{速率} = k[A] $$其中，k为速率常数，[k]为反应物的浓度。
对于二阶反应和三阶反应，动力学方程分别可以写为：$$ \\text{速率} = k[A]^2 \\quad \\text{(二阶反应)} $$$$ \\text{速率} = k[A]^3 \\quad \\text{(三阶反应)} $$4. 反应速率与反应温度的关系反应速率与温度之间存在着密切的关系。
根据阿伦尼乌斯方程，可以得到以下表达式：$$ k = A \\exp\\left(\\frac{{-E_a}}{{RT}}\\right) $$其中，k为速率常数，k为指前因子，k k为活化能，k为理想气体常数，k为反应温度。
由上述公式可知，反应速率常数k随着温度的升高而增大。
这是因为温度的升高会使反应物分子的平均动能增大，有利于碰撞发生反应。
5. 反应速率与反应物浓度的关系反应速率与反应物浓度之间存在着一定的关系。
对于一般的反应动力学方程：$$ \\text{速率} = k[A]^m [B]^n $$其中，k为速率常数，[k]和[k]分别为反应物A和B的浓度，k和k为反应物A和B的反应级数。
化学反应的动力学分析方法
化学反应的动力学分析方法化学反应的动力学研究是化学领域中重要的一部分，它主要研究反应速率、反应机理以及反应条件对反应速率的影响。
为了深入了解化学反应的动力学过程，科学家们开发了多种分析方法。
本文将介绍几种常用的化学反应动力学分析方法。
一、紫外-可见吸收光谱法紫外-可见吸收光谱法是一种常用的化学反应动力学分析方法。
该方法通过测量反应物或产物在紫外-可见光波长范围内的吸收强度变化，来研究反应速率的变化。
通过分析吸收光谱的峰值位置、强度和形状的变化，可以确定反应物浓度随时间的变化，进而推导出反应速率常数。
二、红外光谱法红外光谱法是另一种常用的化学反应动力学分析方法。
它通过测量反应物或产物在红外光波长范围内的吸收谱，来研究反应速率的变化。
红外光谱法可以提供反应物和产物之间化学键的伸缩振动信息，从而揭示反应机理和反应速率的变化趋势。
三、质谱法质谱法是一种高灵敏度的化学分析方法，它可以用来研究反应物和产物的质量变化。
在化学反应动力学研究中，质谱法可以用来监测反应物的消耗和产物的生成。
通过测量质谱图的峰值强度和位置的变化，可以确定反应速率以及反应物和产物之间的转化关系。
四、核磁共振法核磁共振法是一种通过观察核磁共振现象来研究反应动力学的方法。
核磁共振法可以提供反应物和产物的分子结构信息，从而揭示反应机理和反应速率的变化。
通过测量核磁共振谱的峰值位置和强度的变化，可以确定反应物浓度随时间的变化，进而推导出反应速率常数。
五、电化学法电化学法是一种利用电化学技术来研究反应动力学的方法。
它通过测量反应物和产物在电极上的电流、电势等电化学参数的变化，来研究反应速率的变化。
电化学法可以提供反应物电荷转移和电化学反应的信息，从而揭示反应机理和反应速率的变化。
六、拉曼光谱法拉曼光谱法是一种通过测量反应物或产物的拉曼散射光谱来研究反应动力学的方法。
拉曼光谱法可以提供反应物和产物的分子振动信息，从而揭示反应机理和反应速率的变化。
化学反应中的反应动力学模型
化学反应中的反应动力学模型在化学反应的研究中，反应动力学是一个重要的概念。
反应动力学模型被用来描述和预测化学反应中物质的浓度、反应速率以及反应机制等方面的变化。
本文将介绍几种常见的反应动力学模型，并深入探讨它们在不同化学反应中的应用。
一、零级反应动力学模型零级反应动力学模型是指反应速率与反应物的浓度无关的动力学模型。
在这种反应动力学模型中，反应速率恒定，并且与反应物的浓度没有关系。
数学上，零级反应动力学模型可以表示为：r = k，其中r为反应速率，k为反应速率常数。
这种模型常见于放射性衰变、表面催化反应等。
二、一级反应动力学模型一级反应动力学模型是指反应速率与反应物浓度成正比的动力学模型。
一级反应的速率决定步骤只有一个，反应速率与反应物浓度的一次方成正比。
数学上，一级反应动力学模型可以表示为：r = k[A]，其中r为反应速率，k为反应速率常数，[A]为反应物A的浓度。
一级反应常见于放射性衰变、某些生化反应以及一些分解和合成反应等。
三、二级反应动力学模型二级反应动力学模型是指反应速率与反应物浓度的平方成正比的动力学模型。
二级反应的速率决定步骤可以有一个或多个，反应速率与反应物浓度的平方成正比。
数学上，二级反应动力学模型可以表示为：r = k[A]²，其中r为反应速率，k为反应速率常数，[A]为反应物A的浓度。
二级反应常见于某些元素间的反应、化学动力学实验以及某些有机反应等。
总结：虽然零级、一级和二级反应动力学模型是最常见的，但在实际化学反应过程中，还存在着其他复杂的反应动力学模型，如非连续反应、竞争反应等。
通过研究反应动力学模型，我们可以更好地理解化学反应的机理，从而优化反应条件，提高反应效率。
结论：反应动力学模型是化学反应研究中不可或缺的工具。
不同的化学反应往往涉及不同的反应动力学模型，我们可以通过实验和理论模拟来确定适用的反应动力学模型。
反应动力学模型的研究有助于我们深入了解反应机制、预测反应速率以及优化反应条件，对于化学工业的发展和环境保护都具有重要意义。
化学反应动力学基本概念
化学反应动力学基本概念化学反应动力学是研究化学反应速率与反应机理的科学分支，它探究了化学反应的速率如何受到反应物浓度、温度、压力等因素的影响。
在化学反应动力学中，有一些基本概念是我们需要了解和掌握的。
一、反应速率反应速率是指单位时间内反应物消耗或生成物产生的量。
一般来说，反应速率越大，反应进行得越快。
反应速率可以通过实验来测定，通常用反应物浓度的变化或生成物浓度的变化来描述。
二、反应级数反应级数是指反应速率与反应物浓度之间的关系。
一般来说，反应级数可以通过实验数据的分析得到。
当反应速率与一个反应物浓度的一次方成正比时，该反应级数为一级反应；如果反应速率与一个反应物浓度的二次方成正比时，该反应级数为二级反应；以此类推。
三、速率常数速率常数是描述化学反应速率的常量。
它是一个固定不变的值，只与反应物的性质和反应条件有关。
速率常数可以通过实验测定得到，一般用k表示。
对于一级反应，速率常数与反应物浓度成正比；对于二级反应，速率常数与反应物浓度的平方成正比。
四、反应机理反应机理是指化学反应中涉及的中间物质的生成与消耗以及它们之间的转化过程。
了解反应机理可以揭示反应中化学键的形成和断裂，以及分子之间的相互作用，对于进一步理解和控制化学反应非常重要。
五、活化能活化能是指化学反应发生所需的最低能量，也被称为反应的能垒。
当反应物分子具有足够的能量，能够克服活化能的阻碍时，化学反应就会发生。
活化能是通过实验测定或计算得到的。
六、反应速率方程反应速率方程是描述反应速率与反应物浓度之间关系的数学表达式。
反应速率方程可以由实验数据拟合得到。
一步反应的速率方程可以根据反应机理推导得到，多步反应的速率方程需要通过实验确定。
七、影响反应速率的因素影响反应速率的因素很多，包括反应物浓度、温度、压力、催化剂等。
反应物浓度增加、温度升高、压力增大或添加合适的催化剂都可以提高反应速率。
综上所述，化学反应动力学的基本概念包括反应速率、反应级数、速率常数、反应机理、活化能、反应速率方程以及影响反应速率的因素。
化学反应动力学的基本原理与方法
化学反应动力学的基本原理与方法化学反应动力学研究化学反应速率和反应机理的关系，是化学领域的一个重要分支。
通过研究反应速率随时间的变化规律，可以揭示反应的速率方程、反应机理以及相关参数，对于理解和控制化学反应过程具有重要意义。
本文将介绍化学反应动力学的基本原理与方法。
一、反应速率反应速率是指单位时间内发生的化学反应的变化量。
根据反应物消失的速度或产物生成的速度可以确定反应速率。
一般来说，反应速率和反应物的浓度相关，可以通过实验测定得到。
例如，对于如下简单的一阶反应：A → B其速率可以表示为：rate = -d[A]/dt = d[B]/dt其中，[A]和[B]分别表示反应物A和产物B的浓度，t表示时间，d[A]和d[B]表示其浓度的变化量。
二、速率方程在实际反应中，反应速率通常与反应物的浓度相关。
通过实验测定反应速率和反应物浓度之间的关系，可以推导出速率方程。
常见的速率方程包括零级、一级和二级反应。
零级反应的速率方程为：rate = k一级反应的速率方程为：rate = k[A]二级反应的速率方程为：rate = k[A]^2其中，k为速率常数，[A]为反应物A的浓度。
通过实验测定不同浓度下的反应速率，可以计算出速率常数k，并确定反应的级数。
速率常数k表示了反应物转化成产物的速度，其大小与反应的难易程度和反应机理有关。
三、碰撞理论碰撞理论是解释化学反应速率的重要理论之一。
碰撞理论认为，反应物分子必须在碰撞时具有足够的能量和正确的相对取向，才能发生有效的反应。
根据碰撞理论，反应速率可以用下式表示：rate = Z * f * P其中，Z表示有效碰撞的频率，f表示碰撞的特定方向因子，P表示反应的概率。
Z可以通过实验测定总碰撞频率和有效碰撞频率之比得到。
f和P取决于反应物分子的能量和取向，可以通过理论模型和统计方法进行计算和估算。
四、活化能活化能是指反应物分子在反应前需要具备的最小能量。
只有具备活化能才能克服反应的活化能垒，进行有效的碰撞和反应。
化学反应动力学和热力学
化学反应动力学和热力学是化学中非常重要的概念。
两者都涉及到反应的速率、热量和能量等方面，但是它们所研究的问题却略有不同。
一、化学反应动力学化学反应动力学主要研究的是反应速率，也就是反应物转变为产物的速度。
反应速率的快慢取决于反应物的浓度、温度、催化剂、光照等因素。
动力学反应速率常用几种表达式表示，包括一级反应、二级反应和零级反应等，其中最常见的是一级反应。
一级反应是指反应速率与反应物浓度之间的关系为一次函数。
举个例子，若一个反应物分子在单位时间内自发分解成两个产物分子，那么反应的速率就是一级反应速率。
通常来说，一级反应的速率很容易受到温度、催化剂等条件的影响。
二、化学热力学化学热力学则是研究化学反应中的热量和能量问题。
它包括热力学第一定律和热力学第二定律两个方面。
热力学第一定律是指能量守恒定律，即能量不能被创造或消失，只能由一种形态转换为另一种形态。
在化学反应中，反应物和产物的总能量必须守恒，也就是说，反应生成的热量必须与反应物释放的能量相等。
因此，在进行化学反应实验的时候，我们可以测量反应前后的热量差来了解反应的热量变化情况。
热力学第二定律是指热量不能自发地从低温物体转移到高温物体。
在化学反应中，如果反应具有一定的热力学不可逆性，那么反应产生的热量就会随着反应进行而增加，并且不可逆过程也会引起熵的增加。
三、的联系从概念上看，是两个不同的方面，一个研究反应速率，一个研究热量和能量。
但是在实际应用中，这两个方面却密不可分，相互制约，相互影响。
反应速率的快慢取决于反应物的浓度、温度、催化剂、光照等因素，其中温度的影响是最为显著的。
一般来说，温度越高，反应速率就会越快。
这是因为高温可以提高反应物的活化能，从而使反应分子更容易发生碰撞，进而促进反应的进行。
同时，高温反应也会引起更多的热量和能量的释放，从而加速反应过程的进行。
反过来，反应的热量和能量变化也会影响反应速率。
如果反应是吸热反应，那么它的反应物必须从周围环境中吸收热量，才能使反应进行。
化学反应的动力学计算和方程式
化学反应的动力学计算和方程式化学反应的动力学计算和方程式是化学反应速率和化学平衡两个方面的内容。
一、化学反应速率化学反应速率是指化学反应在单位时间内物质浓度的变化量。
化学反应速率常用公式表示为：[ v = ]其中，v表示反应速率，ΔC表示物质浓度的变化量，Δt表示时间的变化量。
化学反应速率与反应物浓度、反应物性质、温度、催化剂等因素有关。
根据反应物浓度的变化，化学反应速率可以分为以下三种情况：1.零级反应：反应速率与反应物浓度无关，公式为v = k。
2.一级反应：反应速率与反应物浓度成正比，公式为v = k[A]。
3.二级反应：反应速率与反应物浓度的平方成正比，公式为v = k[A]^2。
二、化学平衡化学平衡是指在封闭系统中，正反应速率和逆反应速率相等时，各组分浓度不再发生变化的状态。
化学平衡常数K表示为：[ K = ]其中，[products]表示生成物的浓度，[reactants]表示反应物的浓度。
化学平衡的计算一般采用勒夏特列原理，通过改变温度、压力、浓度等条件，使平衡向正反应或逆反应方向移动，从而达到新的平衡状态。
三、化学反应的动力学计算化学反应的动力学计算主要包括求解反应速率常数k和化学平衡常数K。
1.反应速率常数k的求解：根据实验数据，利用公式v = k[A]m[B]n，可以求解出反应速率常数k。
2.化学平衡常数K的求解：根据实验数据，利用公式K = ，可以求解出化学平衡常数K。
四、化学反应方程式的书写化学反应方程式是表示化学反应的符号表示法。
化学反应方程式包括反应物、生成物和反应条件。
在书写化学反应方程式时，应注意以下几点：1.反应物和生成物之间用加号“+”连接。
2.反应物和生成物的化学式要正确。
3.反应物和生成物的系数要满足质量守恒定律。
4.反应条件（如温度、压力、催化剂等）应写在化学反应方程式的上方或下方。
综上所述，化学反应的动力学计算和方程式是化学反应速率和化学平衡两个方面的内容。
化学反应的动力学方程
化学反应的动力学方程化学反应的动力学方程是用来描述反应速率与反应物浓度之间关系的数学表达式。
它对理解和预测反应速率至关重要，对于实际化学反应的控制和优化具有重要意义。
本文将介绍化学反应动力学方程的基本概念、常见类型以及求解方法。
一、动力学方程的基本概念化学反应的速率是指单位时间内发生的反应物消耗或生成物产生的量。
在理想条件下，反应速率与反应物浓度成正比。
因此，可以用一个动力学方程来描述反应速率随反应物浓度变化的关系。
二、简单反应动力学方程1. 一级反应动力学方程一级反应是指反应速率与反应物浓度的一次方成正比。
一级反应动力学方程可以写成以下形式：Rate = k[A]其中，Rate表示反应速率，k表示反应速率常数，[A]表示反应物A 的浓度。
2. 二级反应动力学方程二级反应是指反应速率与反应物浓度的二次方成正比。
二级反应动力学方程可以写成以下形式：Rate = k[A]^2其中，Rate表示反应速率，k表示反应速率常数，[A]表示反应物A 的浓度。
3. 伪一级反应动力学方程伪一级反应是指反应物A的浓度远远大于反应物B的浓度，反应速率主要由B的浓度决定。
伪一级反应动力学方程可以写成以下形式：Rate = k[B]其中，Rate表示反应速率，k表示反应速率常数，[B]表示反应物B 的浓度。
三、复杂反应动力学方程对于复杂的化学反应，动力学方程可能涉及多个反应物和生成物的浓度。
根据反应机理和实验数据，可以利用实验拟合等方法确定反应动力学方程的形式。
四、动力学方程的求解方法1. 已知反应速率常数，求解反应物浓度随时间的变化通过解反应动力学方程，可以求解反应物浓度随时间的变化。
具体的求解方法包括解微分方程、使用数值方法进行模拟等。
2. 已知反应物浓度随时间的变化，求解反应速率常数通过测定反应物浓度随时间的变化，可以利用反应动力学方程求解反应速率常数。
常用的方法包括初始速率法、半衰期法等。
五、总结化学反应的动力学方程是描述反应速率与反应物浓度之间关系的数学表达式。
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李俊玲. 聚苯胺复合材料的电化学制备及其超电容性能研究[D]. 兰州理工大学, 2013.
关于聚苯胺的基础研究和应用研究取得了一些重要成果， 但依然有很多相关问题没有得到很好的解决。目前对聚苯 胺的结构与性能的解释、掺杂机制和导电机制等仍有较大 争议。随着研究工作的进一步深化，对聚苯胺的性能将提 出更高的要求，因此仍然需要科学家们做更加细致深入的 研究工作。
景遐斌, 王利祥, 王献红, 等. 导电聚苯胺的合成, 结构, 性能和应用[J]. 高分子学报, 2005, 1(5): 655-663.
苯胺聚合机理 得到较多的认可：苯胺先 被慢速氧化为阳离子自由基，两个阳离子自 由基再按头—尾连接的方式形成二聚体。然 后，该二聚体被快速氧化为醌式结构，该醌 式结构的苯胺二聚体直接与苯胺单体发生聚 合反应而形成三聚体。三聚体分子继续增长 形成更高的聚合度，其增长方式与二聚体相 似，链的增长主要按头——尾连接的方式进 行。1994 年，Wei等对该聚合机理进行了修 正，认为苯胺的聚合是一种非典型的链聚合， 或者说是一种介于典型逐步增长与典型自由 基链增长之间的聚合反应。他认为由于苯胺 的氧化电位远高于二聚体，苯胺单体氧化形 成二聚体物种（如对氨基二苯胺、N,N′-二苯 阱、二胺基联苯等）是聚合反应的控制步骤； 二聚体形成后，它的氧化电位比单体低，立 即氧化成阳离子自由基，通过芳环亲电取代 机理进攻单体，进一步氧化脱氢芳构化而生 成三聚体；重复亲电取代-芳构化过程，即可 使链增长持续进行，直至所生成的聚合物阳 离子自由基的偶合活性消失，反应即结束。
பைடு நூலகம்
3
聚合反应动力学
聚苯胺聚合反应动力学研究
Tzou, K.; Gregory, R. V. Synth. Met. 1992, 47, 267.
关于形成的化学氧化齐聚初期二聚体产品的识别实验数据/ 苯胺的聚合是稀缺的。苯胺在pH <2（苯胺的化学聚合的最 常用的方法）或落pH条件下氧化聚合用的APS在酸性溶液中 形成的二聚产物的性质，以及机构 它们的形成，仍存在争议。根据半经验量子化学计算，根 据所有可用的实验数据，它最近被提出，4- ADPA和邻氨基 苯基硫酸盐被普遍地在落的pH氧化低聚/苯胺的聚合用的 APS的早期阶段通过的反应形成的苯胺nitrenium阳离子与苯 胺和原位产生的硫酸根阴离子，分别（方案6）。含有苯胺 和orthoaminophenyl硫酸盐单元或2-氨基苯酚的单位，由邻 氨基苯基硫酸水解就地形成的共二聚体的形成，也预测
Ćirić-Marjanović G. Recent advances in polyaniline research: Polymerization mechanisms, structural aspects, properties and applications[J]. Synthetic Metals, 2013, 177: 1-47.
本征态聚苯胺分子结构式
Gospodinova 等认为苯胺氧化到二聚体的形成并不是聚合反 应中的最慢步骤，只是表现出需要最高的电化学氧化电位。 他认为速率的决定步骤是与体系平衡电位由 0.40 V 上升到 0.78 V的聚合阶段相关。而 Genie 等认为，苯胺氧化形成二 聚体经历了氮阳离子（C6H5NH+）过程，经现场电子吸收光 谱观察，发现在聚合的初始几秒钟内，在 420 nm出现一中等 强度吸收，显示C6H5NH+的存在。
1.聚苯胺特点： a.原料易得、合成简单 b.具有较高的导电性 c.良好的环境稳定性
2.应用前景： a.可充电电池 b.导电涂料和导电膜 c.传感器、电子仪器和电致发光材料
景遐斌, 王利祥, 王献红, 等. 导电聚苯胺的合成, 结构, 性能和应用[J]. 高分子学报, 2005, 1(5): 655-663.
4
随着科学的发展和人类对环境的要求，人们对缓蚀剂的研究，应用和 开发提出来新的要求，即需要多功能型缓蚀剂和对环境友好的缓蚀剂。
A.从动物毛发中提取出的复合氨基酸做缓蚀剂，可用于酸洗液中钢的缓蚀剂
B.从天然植物中提取缓蚀剂，用于钢在盐酸溶液中的缓蚀取得很好的效果，
如从芒果皮中提取的物质其缓蚀效率为82%，柑橘皮中提取物的缓蚀效率为 80%
PART TWO
----聚苯胺聚合机理
2
化学氧化聚合机理
化学氧化聚合法合成聚苯胺的反应大致可分为3 个阶段：①链诱导和引发期；②链增长期；③链终止 期。 在苯胺的酸性溶液中加入氧化剂，则苯胺将被氧 化为聚苯胺。在诱导阶段生成二聚物，然后聚合进入 第二阶段，反应开始自加速，沉淀迅速出现，体系大 量放热，进一步加速反应直至终止。 聚苯胺的低聚物是可以溶于水的，因此初始时反 应在水溶液中进行。苯胺的高聚物不溶于水，因此高 聚物大分子链的继续增长是界面反应，反应在聚苯胺 沉淀物与水溶液的两相界面上进行。
徐浩, 延卫, 冯江涛. 聚苯胺的合成与聚合机理研究进展[J]. 化工进展, 2008 (10).
Nicolas-Debarnot 等认为苯胺氧化聚合是按类似于缩聚反应 的历程进行，即各种阳离子自由基间缩合形成聚合物。机 理如下：首先苯胺氮原子失去一个电子形成自由基阳离子 （图 3a），与 p H 值大小无关；这是速率决定步骤，可通 过氧化剂来加速，随后的反应便是自动加速的。阳离子自 由基存在三种共振形式（图 3b），其中形式（2）取代基诱 导效应最强而位阻最弱，因此反应性最强；接着自由基阳 离子与共振式在酸性介质中发生“头-尾”偶合反应，从而 形成二聚体，二聚体氧化形成新的自由基阳离子，再与单 体阳离子自由基或二聚体阳离子自由基反应形成三聚体或 四聚体（图 3e）；根据上述机理继续进行缩合反应形成聚 合物（图 3e）。在苯胺氧化聚合过程中反应驱动力，即反 应物的氧化电压是不同的，其中氧化剂-苯胺、氧化剂-齐聚 物链或聚合物链、齐聚物链或聚合物链-苯胺单体间的氧化 电压都有所不同。由于苯胺氧化聚合可生成多种产物且体 系中介质、酸的种类及酸度、氧化剂的种类及反应温度对 聚合产物影响较大，因此只有采用适当的反应体系和反应 条件才能得到性能优良的聚苯胺样品。 徐浩, 延卫, 冯江涛. 聚苯胺的合成与聚合机理研究进展[J]. 化工进展, 2008 (10).
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,从来没有“导电高分子”的概念.美 国的MacDiarmid在参观日本东京大学时,看到白川英澍试验室所合成的聚乙炔薄膜具有 奇特的金属光泽,惊叹这可能就是他和Heeger等多年寻求的有机导电高分子
徐浩, 延卫, 冯江涛. 聚苯胺的合成与聚合机理研究进展[J]. 化工进展, 2008 (10).
PART THREE
——聚苯胺聚合反应动力学研究
3
聚合反应动力学
聚苯胺聚合反应动力学研究
Ćirić-Marjanović G. Recent advances in polyaniline research: Polymerization mechanisms, structural aspects, properties and applications[J]. Synthetic Metals, 2013, 177: 1-47.
谢谢！
THANKS
15
聚合反应动力学研究 ——聚苯胺的合成及聚合机理研究 20 世纪70年代后期，由于聚乙炔的发现而迅速产生了以共轭高分子为基础的导电聚合 物，聚苯胺就是其中之一。80 年代，Macdiarmid 等对聚苯胺做了较为系统的研究。相 对于其它共轭高分子而言，聚苯胺原料易得、合成简单、具有较高的导电性和潜在的溶 液、熔融加工可能性，同时还有良好的环境稳定性，在金属防腐涂料、人工肌肉、可充 电电池、导电涂料和导电膜、电磁屏蔽、传感器、抗静电保护、电子仪器和电致 发光材料等方面有着广泛的应用前景。因此，一直是导电高分子研究的热点和最受关注 的导电聚合物品种之一。
聚合反应动力学研究
——聚苯胺的合成及聚合机理
研究
聚合反应动力 学研究背景
1
2
聚苯胺聚合机理
CONTENTS
4
结论
聚苯胺聚合反 应动力学研究
3
PART ONE
聚合反应动力学研究背景
1
聚苯胺研究背景
导电高分子：
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,从来没 有“导电高分子”的概念.美国的 MacDiarmid在参观日本东京大学时,看 到白川英澍试验室所合成的聚乙炔薄 膜具有奇特的金属光泽,惊叹这可能就 是有机导电高分子。
聚合机理
化学氧化聚合机理
聚苯胺结构
化学氧化聚合法合成聚苯胺的反应大致可分为3 个阶段：①链诱导和引发期；②链增长期；③链终止 期。 在苯胺的酸性溶液中加入氧化剂，则苯胺将被氧化为 聚苯胺。在诱导阶段生成二聚物，然后 聚合进入第二阶段，反应开始自加速，沉淀迅速出现， 体系大量放热，进一步加速反应直至终止。聚 苯胺的低聚物是可以溶于水的，因此初始时反应在水 溶液中进行。苯胺的高聚物不溶于水，因此高聚 物大分子链的继续增长是界面反应，反应在聚苯胺沉 淀物与水溶液的两相界面上进行。
聚苯胺聚合机理
聚苯胺结构
2
化学氧化聚合机理
聚苯胺聚合机理
苯胺聚合机理得到较多的认可：苯胺先被慢 速氧化为阳离子自由基，两个阳离子自由基再按 头—尾连接的方式形成二聚体。然后，该二聚体 被快速氧化为醌式结构，该醌式结构的苯胺二聚 体直接与苯胺单体发生聚合反应而形成三聚体。 三聚体分子继续增长形成更高的聚合度，其增长 方式与二聚体相似，链的增长主要按头——尾连 接的方式进行。