聚苯胺的结构及掺杂行为

聚苯胺的结构及掺杂行为1984年，mac麒麟首次报道了研磨盘酸混合的电离作用由于聚苯胺原料廉价易得、合成方法简单、耐高温、抗氧化以及可逆的掺杂特性等诸多优异的特性，其在二极管、电致变色、传感器、二次电池、电磁屏蔽但是聚苯胺分子链上的苯环结构，导致高分子链的刚性较大，并且分子间氢键导致其难溶、难熔、可加工性能比较差这些问题又严重限制了聚苯胺的应用范围，因此，如何克服这些缺点制备溶解性和稳定性好，具有高导电性等优良性质的聚苯胺成为急需解决的问题目前的研究中，为了克服上述问题采用的措施主要有1聚苯胺的氧化还原Green和Macdiarmid等先后提出了聚苯胺的不同结构式，但是有与事实相矛盾的地方经过多年实验研究，Macdiarmid结构中不但有“苯-酮”交替的氧化形式，还有“苯-苯”连续的还原形式不同的y值代表聚苯胺不同的氧化还原状态:y=l时为完全还原态;y=0为完全氧化态;在为中间氧化态产

0.5时，聚苯胺大分子链是由苯二胺和醍二亚胺的交替结构组成，被称为聚苯胺的本征态结构式，即通常化学法或电化学法合成所得聚苯胺的结构式本征态、完全氧化和完全还原态的聚苯胺是不导电的，只有是不完全氧化态或者不完全还原态时，才具有导电性能2“掺杂”的电子程序导电高分子的“掺杂”通常是指当它从绝缘态转变成导电态时需要从自身分子链中迁移出电子，这种电子的迁移过程就称为“掺杂”但是，聚苯胺有自己特殊的掺杂机制，通过质子酸掺杂导电，整个掺杂过程，分子链上电子数目并没有变化，并且通过质子酸掺杂和氨水脱掺杂可以实现聚苯胺在导体和绝缘体之间的可逆变化目前，研究人员对聚苯胺的质子酸掺杂已经进行了大量的研究

2.1单带无机酸混合聚苯胺可以用各种方法进行掺杂，掺杂剂可以是质子酸、准质子酸、Li

2.

1.1盐酸混合刘谊君

2.

1.2硫酸和高氯酸的混合李晓霞和许鹏程Lian Zhong

2.

1.3各种酸的混合Jian Gong等王凤春

2.2小丝酸掺杂聚苯胺体系采用有机大分子酸对聚苯胺进行掺杂，既可以提高聚苯胺溶解性，还能提高其导电率，主要原因是

（1）大分子质子酸具有表面活性剂的作用，掺杂到聚苯胺中可以提高其溶解性

（2）其功能团能与非极性有机溶剂相似相溶

（3）大分子质子酸掺杂到聚苯胺分子链中，使分子内及分子间的构象更有利于电荷的离域化，电导率可以得到较大提高目前，研究的热点是采用大分子功能磺酸进行掺杂以提高其溶解性

2.

2.1苯磺酸（dap）的混合谢英男高利民

2.

2.2甲基丙烯酸混合黄健涵张红萍

2.

2.3其他有机物质陈兴娟Wan等采用原位掺杂聚合法，合成出了各种形貌的PANI此外，还有关于苦味酸

2.3提高聚苯胺的加工性能，提高电导率研究发现，可以将两种或者多种酸混合对本征态聚苯胺进行掺杂，各种酸所起的作用不同,既可以提高聚苯胺的加工性能又可以提高电导率具体做法是:在聚合前分别将聚苯胺和不同的酸混合在一起，然后再以一定的摩尔比例混合，或者，先将不同的酸以一定的摩尔比混合，再与聚苯胺混合，最后，聚合反应生成多种酸复合掺杂的聚苯胺黄惠

2.4反应物掺杂的聚苯胺的制备这种掺杂是指，先将聚苯胺用小分子无机酸如盐酸掺杂后，再用氨水脱掺杂，制备本征态的聚苯胺，然后再用有机大分子酸掺杂这种方法可以先制备本征态的聚苯胺，使再掺杂更有效王刚3聚苯胺的发展方向虽然质子酸掺杂，尤其是有机大分子酸掺杂在一定程度上改善了聚苯胺的可加工性，提高了聚苯胺的溶解性和电导率，但是，至今还没有得到可熔体加工的聚苯胺，并且还不能满足实用化器件所需要的条件，因此，聚苯胺的发展要从以下几个方面着手1提高聚苯胺的环境稳定性因为掺杂剂会随环境的影响而析出，环境稳定性较差2改善聚苯胺的制备工艺，制备出结构均一的聚合物，减少材料中的结构缺陷，只有结构均一的聚苯胺，才能保证薄膜材料或涂层的致密性和均匀性3寻找更好的掺杂剂，探索更好的掺杂工艺，提高掺杂效率，已达到提高聚苯溶解性和导电率的目的，满足聚苯胺实用化的要求。