關(guān)于導(dǎo)電高分子材料聚苯胺的分析

黃躍東

關(guān)于導(dǎo)電高分子材料聚苯胺的分析

黃躍東

（吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，吉林吉林 132013）

以導(dǎo)電高分子材料聚苯胺為切入點(diǎn)，對其材料的各個(gè)特性、作用等做逐一探討分析，期望為聚苯胺在各領(lǐng)域的高效研究與利用推廣，提供有益的參考。

導(dǎo)電高分子材料；聚苯胺；結(jié)構(gòu)；特性；用途

對導(dǎo)電高分子材料的研究，最早始于1976年摻雜聚乙炔發(fā)現(xiàn)帶有導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)后，隨后人們陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了包含聚苯胺在內(nèi)的多種導(dǎo)電高分子材料。因?qū)щ姼叻肿硬牧蟽?yōu)異的特性與作用，其能應(yīng)用在各個(gè)高新技術(shù)領(lǐng)域，所以對導(dǎo)電高分子材料的研究工作也逐漸開展與深入。聚苯胺相比制備嚴(yán)苛的聚乙炔，因其造價(jià)簡便、合成便利以及耐高溫、抗氧化性強(qiáng)等優(yōu)勢，逐漸成為最主要的導(dǎo)電高分子材料。以聚苯胺為研究出發(fā)點(diǎn)，就其材料的結(jié)構(gòu)、特性、用途等方面做詳細(xì)的探究分析。

1　聚苯胺的特性分析

1.1電致變色特性

聚苯胺的電致變色特性，指的是其材料在外加電場電壓的感應(yīng)作用下，光吸收或光散射的特征會(huì)出現(xiàn)改變，進(jìn)而引發(fā)材料變色的現(xiàn)象。此類變色反應(yīng)即使在外加電場移除之后仍舊能完整的保存，不會(huì)因外加電場移除而恢復(fù)變色反應(yīng)。材料的電致變色程度與其氧化還原過反應(yīng)狀況、以及制成環(huán)境pH值密切相關(guān)，其中在中性、堿性條件下制成的聚苯胺的外膜均為黑色，因而在視覺上并不會(huì)表現(xiàn)出電致變色反應(yīng)，僅在酸性條件制成的聚苯胺外膜才可顯示多種顏色，為電致變色現(xiàn)象提供條件基礎(chǔ)。酸性條件制成的聚苯胺，在外加電場電位于-0.2到+1.0V區(qū)間波動(dòng)時(shí)，其外表顏色會(huì)隨著電位的更改而發(fā)生變化，顏色會(huì)從亮黃色（-0.2V）變?yōu)榫G色（+0.5V），之后變?yōu)榘邓{(lán)色（+0.8V），最后轉(zhuǎn)變?yōu)楹谏?1.0V）的電致變色反應(yīng)。

1.2導(dǎo)電性

聚苯胺的導(dǎo)電性是其作為導(dǎo)電高分子材料的重要特性之一，未摻雜的本征態(tài)聚苯胺電導(dǎo)率極低，而在質(zhì)子酸摻雜之后則可達(dá)到聚苯胺由絕緣體向?qū)w轉(zhuǎn)變的目的，進(jìn)而提升其電導(dǎo)率。影響聚苯胺導(dǎo)電性高低的因素除其本身結(jié)構(gòu)以外，最為主要的就是制成環(huán)境的pH值大小。pH值大小對聚苯胺電導(dǎo)率影響的關(guān)系可分為：pH值＞4時(shí)，聚苯胺呈絕緣體特性，導(dǎo)電率過低且與pH值無關(guān)。當(dāng)pH值在2＜pH＜4時(shí)，聚苯胺呈半導(dǎo)體特性，電導(dǎo)率會(huì)隨著pH值的減少而相應(yīng)提高。而當(dāng)PH值＜2時(shí)，聚苯胺呈現(xiàn)金屬特性，pH值大小無法影響材料電導(dǎo)率。

2　聚苯胺的材料用途研究

2.1導(dǎo)電材料

基于聚苯胺的導(dǎo)電特性，其所制成的復(fù)合材料可在一定程度上，發(fā)揮出比現(xiàn)有導(dǎo)電金屬材料更優(yōu)異的作用，并部分取代導(dǎo)電金屬材料的用途。比如將聚苯胺復(fù)合材料作為防靜電涂層，與傳統(tǒng)的導(dǎo)電金屬材料相比，其具有密度較小等優(yōu)勢，但同時(shí)聚苯胺復(fù)合材料也具有不耐堿性環(huán)境等缺陷。

2.2能源材料

基于聚苯胺的電化學(xué)活性特征，其也可作為鋰離子電池的正極材料用途，制成鋰離子電池電極材料，即將質(zhì)子酸替換鋰鹽來對聚苯胺予以摻雜，以優(yōu)化鋰離子電池正極材料的性能與電化學(xué)反應(yīng)。而且聚苯胺因?qū)ο喈?dāng)一部分電化學(xué)反應(yīng)均具有較好的催化功用，因此可將其與其他正極材料予以混合，制成鋰二次電池正極材料。

2.3防腐材料

本征態(tài)或是摻雜聚苯胺均可作為金屬防腐蝕涂層來使用，通常鋼鐵表層的聚苯胺即含有防腐添加劑等成分，進(jìn)而對鋼鐵材料形成防腐保護(hù)作用。而聚苯胺的氧化還原反應(yīng)，如前文所言可在幾類氧化還原態(tài)之間做相互轉(zhuǎn)換與改變。因而可將聚苯胺用于鋼鐵或是鋁合金表層氧化反應(yīng)生成獨(dú)有鈍化膜，使得在聚苯胺外膜脫落的情形下，反應(yīng)生成的鈍化膜依然能對鋼鐵等材料進(jìn)行防腐保護(hù)作用。該鈍化膜能令鋼鐵等材料表面同時(shí)帶有防腐蝕與抗劃傷的性能，是較為先進(jìn)的金屬防腐涂層。此外，由于本征態(tài)聚苯胺與金屬材料表層之間的粘結(jié)效果較差，因而目前在實(shí)踐運(yùn)用中，常將聚苯胺材料與環(huán)氧樹脂混合，制成復(fù)合材料后在金屬表層進(jìn)行涂抹成膜，以此保護(hù)金屬材料免受腐蝕作用影響。

3　結(jié)束語

伴隨人們對導(dǎo)電高分子材料聚苯胺結(jié)構(gòu)、特性、用途等方面的研究深入與拓展，聚苯胺的更多特性與功用將會(huì)被探究，由此提升聚苯胺的應(yīng)用價(jià)值與前景，促進(jìn)其在更多應(yīng)用領(lǐng)域的普及推廣。

［1］ 何月蘋，陜紹云，方瑞萍，等.聚苯胺導(dǎo)電性能的研究進(jìn)展［J］.粘接，2013，（1）：71-74.

［2］ 孫同杰，董俠，胡海青，等.聚酰胺/聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合材料制備方法的研究進(jìn)展［J］.高分子學(xué)報(bào)，2014，（4）：427-440.

Analysis of Polyaniline in Conductive Polymer Materials

Huang Yue-dong

Conductive polymer polyaniline as the starting point，the material properties and the effect of various contents one by one analysis，and expectations for the efficient use of Polyaniline in everyfield，provide a useful reference.

conductive polymer；polyaniline；structure；properties；application

TB383.1

A

1003-6490（2016）06-0045-01

2016-06-01

黃躍東（1968—），男，吉林吉林人，講師，主要研究方向?yàn)楦叻肿硬牧虾铣伞?/p>