聚苯胺的合成和表征、.pdf

聚苯胺和聚乙炔

1.1导电聚苯胺作为一种新型的功能高分子材料，越来越受到科学家们的关注。

因为它具有合成方法简单、掺杂机制独特、环境稳定性良好等优点，而且它还具

有广阔的开发与应用前景。聚苯胺在电池、金属防腐、印刷、军事等领域

展示了极广阔的应用前景，成为现在研究进展最快、最有工业化应用前景的功

能高分子材料。但是聚苯胺的难溶解、难熔融、不易加工等特性阻碍了聚苯胺的

实用化进程。聚苯胺的合成方法主要有化学氧化聚合法（乳液聚合法、溶液聚

合法等）和电化学合成法（恒电位法、恒电流法、动电位扫描法等），近年

来，模板聚合法、微乳液聚合、超声辐照合成、过氧化物酶催化合成、血红蛋

白生物催化合成法等以其各自的优点而受到研究者的重视。

1984年,MacDiarmid在文献中提出聚苯胺具有以下可以相互转化的4种理想

形式:

2.1化学合成

（1）化学氧化聚合化学氧化法合成聚苯胺是在适当的条件下，用氧化剂使苯胺

(An)发生氧化聚合。苯胺的化学氧化聚合通常是在苯胺/氧化剂/酸/水体系中进

行的。较常用的氧化剂有过硫酸铵、重铬酸钾（KCrO）、过氧化氢（HO）、

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碘酸钾（KIO）和高锰酸钾（KMnO）等。（NH)SO8由于不含金属离子、

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氧化能力强，所以应用较广。聚苯胺的电导率与掺杂度和氧化程度有关。氧化程

度一定时，电导率随掺杂程度的增加而起初急剧增大，掺杂度超过15％以后，

电导率就趋于稳定，一般其掺杂度可达50％。井新利等通过氧化法合成了导电

高分子聚苯胺，研究了氧化剂过硫酸铵（APS）与苯胺单体的物质的量之比对

PANI的结构与性能的影响。结果表明，合成PANI时，当n（APS）：n（An）

在0.8～1.0之间聚合物的产率和电导率较高。研究表明，聚苯胺的导电性与H+

掺杂程度有很大关系：在酸度低时，掺杂量较少，其导电性能受到影响，因而一

般应在pH值小于3的水溶液中聚合。质子酸通常有HCl、磷酸（HPO）等，

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苦味酸也用来制备高电导率的聚苯胺，而非挥发性的质子酸如HSO和HCIO

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等不宜用于聚合反应。但HCl稳定性差，易挥发，在较高温度下容易从PANI链

上脱去，从而影响其导电性能。用大分子质子酸如十二烷基苯磺酸（DBSA）、

二壬基奈磺酸、丁二酸二辛酯磺酸等掺杂聚苯胺，在提高其溶解性的同时还可

以提高其电导率。大分子质子酸具有表面活化作用，相当于表面活性剂，掺杂

入聚苯胺中既可以提高其溶解性又可以使PANI分子内及分子间的构象更有利

于分子链上电荷的离域化，大幅度提高电导率。同时，同小分子酸比较，有机磺

酸具有较高的热稳定性。因此，有机磺酸掺杂将拓宽PANI掺杂剂的选择范围。

ShannonK等以（NH）SO和过硫酸钾为氧化剂研究了PSSA掺杂PANI的制

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备和性质。

（2）乳液聚合方法以DBSA作为掺杂剂和乳化剂制备的PANI具有良好的导电

性和溶解性，聚合产率大于80％，聚苯胺的电导率大于1s/cm，在N-甲基吡咯

烷酮（NMP）中溶解度达86％，且分子量也较大。与化学氧化合成的聚苯胺相

比，溶解性显著提高。YinWusheng[22]等将苯胺十二烷基苯磺酸（AnDBSA）和

苯胺盐酸（AnHCl）混合，聚合成共掺杂的