导电高分子-济南大学化学化工学院.PPT

第六章 导电高分子 思考题: 1.说明导电高分子的类型及其导电机理 2.说明结构型导电高分子的特性 3.说明结构型导电高分子的应用前景 一、导电高分子的定义 导电高分子是指其本身或经过“掺杂”后具有导电性的一类高分子材料。 二、种类 1. 复合型：普通聚合物+导电粉末 （如防静电塑料袋、导电胶） 2. 本征型：依靠分子结构导电 三、导电高分子的历史 1862年Lethebi——聚苯胺 1973年，白川英树、Hegger、 MacDiarmid——掺杂聚乙炔（电导率达102s/cm） 1986年，Elsenbaumer R.L.等人得到了可溶性聚噻吩 一个分子类似于一根导线。 可用于高灵敏度检测、超大规模集成技术等。 “模板聚合、分子束沉积等方法制备“分子导线”或导电高分子微管(或纳米管) 导电性可以在绝缘体、半导体、金属导体之间变化,——不同的吸波性能 密度小——轻 加工性能——薄 稳定性较好——高温使用 掺杂/脱掺杂实现导体-绝缘体之间的转变， 且电位、PH、掺杂量等变化伴随颜色变化， ——可用于电显示 炭黑填充聚乙烯导电复合材料的性能研究 1. 3　试样制备 将炭黑在高速混合机中于50℃预混15 min,然后加入一定量的溶于无水乙醇的钛酸酯偶联剂,升温至100℃,混合40 min后出料,室温下停放24 h以挥发掉多余的溶剂。将经表面处理的炭黑与LLDPE按一定比例混合,在双螺杆挤出机中挤出造粒得炭黑母粒。 将炭黑母粒与HDPE按不同比例(炭黑的质量分数依次为3%、6%、8%、10%、12%、15%)混合,加入一定量的增容剂POE或PE2g2MAH,混合均匀后用双螺杆挤出机挤出造粒。所得粒料用注塑机注射成力学性能测试试样;将粒料在双辊开炼机上于130℃塑炼15 min,拉片出料后剪裁、叠加,在加硫成型机上于150℃、5 MPa下压制10 min,在室温、10MPa下快速冷却制得电性能测试试样。 炭黑-聚酯复合型导电高分子材料的电热性能研究 加工条件为, 预混料: 温度110 ℃, 时间10 m in。真空干燥: 温度110 ℃, 时间6 h。挤出造粒: 温度260～ 280 ℃, 测量: 将制得的颗粒状炭黑2聚酯(CB2PET ) 复合材料分别用注塑成型工艺和模压成型工艺制成标准样品或各种不同尺寸的样品, 按国标测量其力学性能, 用二电极法测量电阻率。 导电聚苯胺的合成及其性能研究 掺杂聚苯胺的制备 在一定温度下, 将减压蒸馏的分析纯苯胺加入一定量水中, 不断搅拌, 加入酸生成苯胺盐, 再将含有一定量的氧化剂的酸溶液缓慢地滴入其中, 连续反应数小时后, 过滤, 洗涤, 干燥, 得到粉末状样品。 苯胺聚合反应的最佳条件是: 反应温度0℃左右, 盐酸的浓度约为1mol/L , 过硫酸铵与苯胺的摩尔比为1. 05 左右, 反应时间6h 最为合适。 聚苯胺P聚丙烯腈导电纤维的结构与性能 　将十二烷基苯磺酸掺杂的聚苯胺与聚丙烯腈(PAN) 共混,通过常规腈纶湿法成型技术制备出复合导电纤维。 在常规小试湿法成型设备上将聚苯胺与聚丙烯腈的共混溶液过滤、计量后,通过喷丝孔挤出,进入由DMSO 溶剂和水组成的凝固浴,其中DMSO 溶剂的体积分数为50 % ,加入DBSA 调节凝固浴的pH 值小于3 ;拉伸在pH 值小于3 的水溶液中进行,拉伸倍数为7 倍;然后经水洗、上油、干燥热定型及卷绕工序,制成PANI2DBSAPPAN 复合导电纤维。 3.分子导线 4.二次电池 高分子掺杂态储存电能、脱掺杂过程中释放电能 ——全塑电池 输出电压3V、电池容量3mA.h，复充放电上千次。 5.生物传感器--电化学掺杂/去掺杂之可逆性的应用 葡萄糖传感器、尿素传感器、乳酸传感器、胆固醇传感器 6.气体传感器 导电高分子与大气某些介质作用----电导率改变, 除去介质----恢复。（掺杂/或脱掺杂过程）。 可用作选择性高、灵敏度高和重复性好的气体传感器。 7.雷达隐身材料 8.电显示材料 导电高分子材料的优越性 具有半导体及导体双重特性，可低温加工、可大面积化、具有塑料的拉伸性、弹性和柔韧性等，所以制作成本低，组件特性优越，对未来电子及信息工业将产生巨大影响。 导电高分子材料面临的挑战 综合电性能与铜相比还有差距，理论上还沿用无机半导体理论； 导电聚合物的自构筑、自组装分子器件的研究也存在很多问题； 加工性能和力学性能以及稳定性上也需要改进。 七、问题与挑战 * *