导电性塑料一、导电性塑料简介二、导电性塑料的具体品种.PDF

导电性塑料 一、导电性塑料简介 按塑料的导电率和体积电阻率大小不同，可将塑料分为绝缘体、半导体、导体三类。 12  ­9  绝缘体：体积电阻率大于 10  Ω∙cm，或电导率小于 10  s/cm； 6  12  ­9  半导体：体积电阻率介于 10 ～10  Ω∙cm，或电导率介于 2～10 s/cm； 6  导体：体积电阻率小于 10 Ω∙cm，或电导率大于2 s/cm。 6  导电性塑料是指体积电阻率小于 10 Ω∙cm或电导率大于 2 s/cm 的一类聚合物。 至少在 20 世纪 80 年代以前，人们一直认为塑料为绝对的非导体材料。1977 年日本学者 K∙Siakawa 和  3  Mac∙Diarmid 首次开发出体积电阻率为 10 Ω∙cm 的聚乙炔;并于 1986 年将其进行双向拉伸改性处理后，导 4  5  电率可达 10 ～10 s/cm，接近于金属铜和银的导电率。这时，人们才认识到塑料也可能成为导体，而且是 一种电的良导体。 目前，已开发的导电塑料品种有：聚苯胺  (PAn)、聚对亚苯基  (PPp)、聚乙炔  (Pa)、聚对亚苯基乙炔  (PPv)、聚吡咯  (PPy)及聚噻吩  (PTh)等。 聚合物要具有高导电性能，其结构上应具有以下条件：  (1)具有共扼结构 这种聚合物的大分子主链是由交替排列的双、单键组成的重复单元，共扼键上的 π 电子可以在整个分子链上离域，从而产生载流子  (电子或空穴)和输送载流子。  (2)非共扼聚合物分子间的π电子轨道相互重叠。  (3)聚合物具有电子接受体或给予体。 纯导电性树脂的实际导电性都不好，但经过掺杂处理后，导电性可大幅度提高，成为导电塑料。不同 树脂的掺杂材料不同，如聚乙炔、聚苯基乙炔掺杂碘、五氟化砷、五氟化硼；聚噻吩、聚吡咯、聚苯硫醚 掺杂五氟化硼、五氟化砷、五氟化锑；聚苯胺、聚对亚苯基掺杂三氯化铝、质子酸。也有聚合物不用外加 掺杂材料，具有自身掺杂的特点，如聚噻吩等。 导电性塑料具有质轻、导电性好、防腐蚀、防生锈等优点，是一类很有发展前途的导电材料。遗憾的 是到目前为止，虽对导电聚合物的研究已逾 20 载，但离实际大规模应用还有很远的距离。例如，在电极 材料、光电材料等方面，导电塑料还缺乏竞争力。这主要是因为如下几方面的原因。  (1)加工性不好 迄今为止，导电聚合物都不具有可熔的热塑性加工特点；而且，具有可溶性的聚合物 品种也不多，目前只有可溶性 PAn 和聚 3­长链烷基噻吩两种；大多数聚合物都为不溶不熔，难以加工。可 溶性导电聚合物只能采用溶液流延方法成型。  (2)稳定性不好 随着芳杂环导电聚合物的开发，解决了导电聚合物化学和环境不稳定性问题；但掺杂 物本身的不稳定，也会导致导电聚合物不稳定。  (3)较难合成结构均一的聚合物 导电聚合物都存在着化学结构上的缺陷， 各个层次上的凝聚态也存在 多分散性。  (4)价格高 只有 PAn 的加工费稍低。 二、导电性塑料的具体品种  1、聚苯胺  (PAn)  聚苯胺的英文名称为 Polyaniline，简称 PAn。其分子式为：－（C H －NH） －。 6 5 n 对聚苯胺的研究已有近百年的历史，直到  1980 年成功地聚合成电活性的聚苯胺膜以来，才发现它具 有优良的导电性能。目前，聚苯胺是最有希望获得应用的一种导电聚合物，因此对其研究十分活跃，并且 进展也比较大。 聚苯胺与其他类型导电聚合物有所不同，因受氧化程度和质子化程度不同而存在着多种化学结构，并 可通过控制质子化程度来控制其导电率。它在不同的氧化­还原状态下具有可逆性，且具有不同的结构、组 分、颜色及导电率。其完全