① 不锈钢蒸片的英语是什么
不锈复钢蒸片翻译成:stainless steel sheet
例句制:
② 聚苯胺的合成方法是什么
一 聚苯胺的合成方法
聚苯胺的合成方法很多,但常用的合成方法有两大类:化学合成和电化学合成。
(1) 化学合成法 化学合成法是利用氧化剂作为引发剂在酸性介质中使苯胺单体发生氧化聚合,具体实施方法有如下几种。
① 化学氧化聚合法 聚苯胺的化学氧化聚合法,是在酸性条件下用氧化剂使苯胺单体氧化聚合。质子酸是影响苯胺氧化聚合的重要因素,它主要起两方面的作用:提供反应介质所需要的pH值和以掺杂剂的形式进入聚苯胺骨架赋予其一定的导电性。聚合同时进行现场掺杂,聚合和掺杂同时完成。常用的氧化剂有:过氧化氢、重铬酸盐、过硫酸盐等。其合成反应主要受质子酸的种类及浓度,氧化剂的种类及浓度,单体浓度和反应温度、反应时间等因素的影响。化学氧化聚合法优点在于能大量生产聚苯胺,设备投资少,工艺简单,适合于实现工业化生产,是目前最常用的合成方法。
② 乳液聚合法 乳液聚合法是将引发剂加入含有苯胺及其衍生物的酸性乳液体系内的方法。乳液聚合法具有以下优点:采用环境友好且成本低廉的水作为热载体,产物无需沉淀分离以除去溶剂;合成的聚苯胺分子量和溶解性都较高;如采用大分子磺酸为表面活性剂,则可一步完成掺杂提高导电聚苯胺电导率;可将聚苯胺制成直接使用的乳状液,后续加工过程不必再使用昂贵或有毒的有机溶剂,简化了工艺,降低了成本,还可以克服传统方法合成聚苯胺不溶不熔的缺点。
③ 微乳液聚合法 微乳液聚合法是在乳液法基础上发展起来的。聚合体系由水、苯胺、表面活性剂、助表面活性剂组成。微乳液分散相液滴尺寸(10~100nm)小于普通乳液(10~200nm),非常有利于合成纳米级聚苯胺。纳米聚苯胺微粒不仅可能解决其难于加工成型的缺陷,且能集聚合物导电性和纳米微粒独特理化性质于一体,因此自1997年首次报道利用此法合成了最小粒径为5nm的聚苯胺微粒以来,微乳液法己经成为该领域的研究热点。目前常规O/W型微乳液用于合成聚苯胺纳米微粒常用表面活性剂有DBSA、十二烷基磺酸钠等,粒径约为10~40nm。反相微乳液法(W/O)用于制备聚苯胺纳米微粒可获得更小的粒径(<10nm),且粒径分布更均匀。这是由于在反相微乳液水核内溶解的苯胺单体较之常规微乳液油核内的较少造成的。
④ 分散聚合法 苯胺分散聚合体系一般是由苯胺单体、水、分散剂、稳定剂和引发剂组成。反应前介质为均相体系,但所生成聚苯胺不溶于介质,当其达到临界链长后从介质中沉析出来,借助于稳定剂悬浮于介质中,形成类似于聚合物乳液的稳定分散体系。该法目前用于聚苯胺合成研究远不及上述三种实施方法
成熟,研究较少。
(2) 电化学合成法 聚苯胺的电化学聚合法主要有:恒电位法、恒电流法、动电位扫描法以及脉冲极化法。一般都是An在酸性溶液中,在阳极上进行聚合。电化学合成法制备聚苯胺是在含An的电解质溶液中,使An在阳极上发生氧化聚合反应,生成粘附于电极表面的聚苯胺薄膜或是沉积在电极表面的聚苯胺粉末。Diaz等人用电化学方法制备了聚苯胺薄膜。
目前主要采用电化学方法制备PANI电致变色膜,但是,采用电化学方法制备PANI电致变色膜时存在如下几点缺陷:不能大规模制备电致变色膜;PANI膜的力学性能较差;PANI膜与导电玻璃基底粘结性差。
二 聚苯胺的质子酸掺杂
导电聚合物的“掺杂”是指将导电聚合物从绝缘态转变成导电态时从其分子链中迁移出电子的过程。简单地说,掺杂就是将电子从导电聚合物价带顶部移出(p型掺杂,导电聚合物被氧化),或者向导带底部注入电子(n型掺杂,导电聚合物被还原),使导电聚合物离子化。而导电高聚物的“掺杂”与无机半导休“掺杂”有本质的差别,主要表现在:
(1) 无机半导体掺杂是原子的替代,而在导电高聚物的实质是掺杂剂与主链发生氧化还原反应,产生带电缺陷,两者生成电荷转移络合物;
(2) 无机半导体掺杂量极低(万分之几),而导电高聚物掺杂量可以很大,甚至超过聚合物自身质量;
(3) 无机半导体中不存在脱掺杂过程,而某些导电高聚物中不仅存在脱掺杂,而且掺杂脱掺杂过程完全可逆,进而进行二次或多次掺杂。
聚苯胺的质子酸掺杂机制不同于其它导电高聚物的氧化还原掺杂,后者通过掺杂电子受体或电子给予体总伴随着分子链上电子的得失,而聚苯胺的质子掺杂则不改变主链上的电子数目,只是质子进入高聚物链上才使链带正电,为维持电中性,对阴离子也进入高聚物链[27]。现有的研究表明[28],聚苯胺的胺基和亚胺基均可与质子酸反应生成胺盐和亚胺盐,但只有亚胺氮原子上的掺杂反应才对导电性有贡献。在两种氮原子都存在的情况下,亚胺的氮原子优先被质子化,有效掺杂必须存在醌式结构。用质子酸掺杂时,只是在主链上引入正电荷,为了维持电中性对阴离子也进入聚苯胺分子链中,如图1-4所示。
NH
xNN1 -x
脱 掺 杂 xHA 掺 杂N 1-yN+A-
掺 杂部 分 y1-x 未 掺 杂部 分
图1-4 PANI的掺杂过程
Fig. 1-4 Doping process of PANI
其中,x表示氧化程度,由合成来决定;y表示掺杂程度,由掺杂来决定:A-表示质子酸中的阴离子,由掺杂剂来决定。
根据聚苯胺掺杂过程和步骤的不同,质子酸掺杂可分为以下几种:一次掺杂、掺杂-脱掺杂-再掺杂、二次掺杂、共掺杂。
三 聚苯胺的导电机理
导电过程是载流子在电场作用下作定向运动的过程。高分子材料要能导电,必须具备两个条件:要能产生足够数量的载流子(电子、空穴或离子等);以及大分子链内和链间要能形成导电通道。导电聚合物的导电机理既不同于金属又不同于半导体,金属的载流子是自由电子,半导体的载流子是电子或空穴,而导电聚合物的载流子是“离域”π电子和由掺杂剂形成的孤子、极化子、双极化子等构成。
我国学者王慧中等人提出的掺杂态聚苯胺单极化子和双极化子相互转化的结构模型,比较合理的解释了聚苯胺的导电机理,如图1-5所示。
NH
BB
-O H
NHB+A-H+-A
+ *NH
A-NQN本征态 聚苯胺+NH-A+*NH
A-质子化NHNH分子内电 荷 转 移
NH
BnB+ *NH-A
BNHQ+*NH-A掺 杂态 聚苯胺
图1-5 掺杂态聚苯胺的导电机理
Fig. 1-5 Conctive mechanism of doped PANI
这一模型可以看出,掺杂态聚苯胺体系中,既有绝缘成分,也有各种导电成分,聚苯胺的分子链结构对导电性有很大的影响。
本征态的聚苯胺经质子酸掺杂后分子内的醌环消失,电子云重新分布,氮原子上的正电荷离域到大共轭π键中,而使聚苯胺呈现出高的导电性,掺杂前后的电导率变化可以高达9~10 个数量级。实验表明掺杂后的聚苯胺导电性能有极大的改善,其掺杂剂可以是质子酸、类质子酸、中性盐及某些氧化剂如NH4S2O8、FeCl3等。
四 性能测试方法
1.红外光谱分析 红外吸收光谱在高分子研究中是一种很有用的手段,目前普遍应用在分析与鉴别高聚物、高聚物反应的研究、共聚物研究、高聚物结晶形态的研究、高聚物取向的研究、聚合物表面的研究等方面[58]。样品与溴化钾(KBr)以大约1:100的比例混合,置于研磨中研磨成细粉,在5 MPa下将之压成试片。使用傅里叶红外光谱仪进行表征,光谱范围4000~400 cm-1;分辨率优于0.5 cm-1(可达0.2 cm-1);波数精度优于0.01 cm-1;透光率精度优于0.1 %T。
2.拉曼光谱分析 激光拉曼光谱和红外光谱在高聚物研究中可互补充。拉曼光谱在表征高分子链的碳-碳骨架振动方面更为有效,也可用于研究高聚物的结晶和取向[58]。使用显微拉曼光谱仪进行表征,光谱范围:3600~100 cm-1;分辨率:1~2 cm-1;激发波长:785 nm(固体激光器);光谱重复性:±0.2 cm-1;样品尺寸:不大于3cm×3cm×3cm。
3.热性能分析 热分析是测量在受控程序温度条件下,物质的物理性质随温度变化的函数关系的技术。这里所说的物质是指被测样品以及它的反应产物。程序温度一般采用线性程序,但也可能是温度的对数或倒数程序[59]。
利用综合热分析仪对样品进行热分析。该综合热分析仪集TG-DSC/DTA及Cp多方面测量功能于一身,主要参数为:温度测量范围-120~1650℃;比热测量范围0.1~5.0J/gK;比热测量精度5%;噪声影响(最大)15μW;温度精度<1K;热焓精度±3%;真空度10-4 MPa;热重精度10-6g,热分析条件:Ar气氛,升温速率10℃/min,温度范围为30~700℃。测定加热过程中,各种薄膜的热重量损失及能量变化。
4.X射线衍射谱分析(XRD) XRD是物相分析最有效的手段之一。通过材料的X射线衍射图能过得到相关物质的元素组成、尺寸、离子间距等材料的精细结构方面的数据与信息[60]。取少量产物粉末约0.89铜靶,电压40.0kV,电流30.0mA,扫描范围2θ=5~45。和10~100。,扫描速度4。/min进行测试。
5.扫描电子显微镜分析(SEM) 扫描电子显微镜(SEM)作为一种直观的表征手段,通过直接的观察就可以确定聚合物形貌结构,如颗粒或纤维状、多孔或致密等[60]。一般认为,不同的掺杂阴离子将导致导电聚合物的成核与生长机理不同,因此产生形态各异的聚合物。
6.气敏特性测试 采用静态配气法,测试元件对某些气体的灵敏度及其响应-恢复时间。气体灵敏度的定义为S = Rg / Ra (Ra为空气中测得的电阻,Rg为待测气体中测得的电阻),响应-恢复时间为薄膜元件从接触和脱离检测气体开始到其阻值或阻值增量达到某一确定值的时间。主要技术参数:测试通道数:30路,采集速度:1次/秒,系统综合误差:<±1% ,电源:AC 220V±10% 50Hz,测试电源:Vh 2~10V连续可调 Max8A,Vc:2~10V 连续可调 Max1A,配气箱:外形尺寸 315mm×335mm×350mm;容积30L。
③ 采用化学方法合成聚苯胺时,聚苯胺的导电性能与哪些因素有关
摘 要 导电聚苯胺是结构和性能最稳定的导电高分子材料, 有较广泛的应用前景。本实验用化学氧化合成方法,研究了氧化剂种类、用量以及介质酸的浓度等因素对苯胺聚合反应及产物性能的影响,并运用四探针法在电阻率测试仪上完成了PAn的电导率测试。
关键词 导电聚苯胺,化学合成,掺杂,电导率
前 言 传统的有机化合物由于分子间的相互作用弱,一般皆认为是绝缘体。因而过去一直只注重高分子材料的力学性能和化学性能。20世纪50年代初人们发现有些有机物具有半导体性质;60年代末又发现了一些具有特殊晶体结构的电荷转移复合物;70年代初发现了具有一定的导电性的四硫富瓦烯一四睛代对苯醒二甲烷(TTF一TCNQ)。1977年人们发现:聚乙炔化学掺杂后电导率急剧增加,可以达到金属秘的导电性能。此后人们开始关注高分子材料的导电性,逐渐开发出各种导电性高分子材料,如聚乙炔、聚毗咯、聚噬吩和聚苯胺等。直到1984年聚苯胺才被MacDiarmid等人重新开发,他们在酸性条件下制备了高电导率的聚苯胺;1987年,日本桥石公司和精工电子公司联合制得了用聚苯胺为电极制成的钮扣式二次电池作为商品投向市场,使聚苯胺很快成为导电高分子中的研究热点。
本实验采用盐酸进行掺杂,使苯胺氧化聚合为聚苯胺,而且就氧化剂的种类与用量、介
质酸的浓度等因素对苯胺聚合产物的产率和导电性能的影响等进行了探究。
④ 如何提高聚苯胺超级电容器的稳定性
常用的聚苯胺合成方法有化学氧化合成与电化学合成。化学氧化合成法适宜大批量合成聚苯胺,易于进行工业化生产;电化学合成法适宜小批量合成特种性能聚苯胺,多用于科学研究。 化学氧化法通常是在酸性介质中,采用水溶性引发剂引发单体发生氧化聚合。合成主要受反应介质酸种类及浓度、氧化剂种类及浓度、苯胺单体浓度、反应温度和反应时间等的影响。所用的引发剂主要有(NH4)2SO8、K2Cr2O7、KIO3、FeCl3、FeCl4、H2O2、Ce(SO4)2、MnO2、BPO(过氧化苯甲酰),其中(NH4)2SO8由于不含金属离子,氧化能力强,后处理方便,是最常用的氧化剂。也有用(NH4)2S2O8和碳酸酯类过氧化物组成复合氧化剂。而以Fe2+为催化剂和H2O2为氧化剂可合成高溶解性的聚苯胺。
聚苯胺聚合反应历程图册参考资料。
聚苯胺在酸性介质中合成的同时可能被掺杂。盐酸掺杂虽然可使聚苯胺获得较高的导电率,但由于HCl易挥发,容易发生去掺杂;而用H2SO4、HClO4等非挥发性的质子酸掺杂时,在真空干燥下它们会残留在聚苯胺的表面,影响产品的质量。从应用的角度考虑,有机质子酸掺杂的聚苯胺具有更广阔的应用前景,十二烷基磺酸、十二烷基苯磺酸、樟脑磺酸、萘磺酸以及2,4-二硝基萘酚-7-磺酸(NONSA)等作为酸性介质的同时又可作为掺杂剂,可获得功能质子酸掺杂的聚合物。这是提高掺杂态聚苯胺稳定性和溶解性的重要手段之一。
化学氧化法所得到的高分子溶液可通过流涎法来制备大面积自撑膜,适用于制备大构件元件和进行结构剪裁,并可通过选用合适的氧化还原剂来调节氧化态。常用的化学聚合方法主要有溶液聚合、乳液聚合、微乳液聚合、模板聚合和酶催化法等。不使用模板的方法也可以叫自组装法(self-assembled method, SAM)。
溶液聚合
通常采用盐酸、硫酸或高氯酸水溶液为介质,将引发剂溶液缓慢滴入单体溶液中引发聚合,产物易于纯化;缺点是聚合过程影响因素多,分子量分布较宽,所得产品在导电率、溶解性以及熔融加工性等方面均有缺陷。一般溶液法合成路线为:取定量的苯胺单体滴入盐酸稀溶液,再向其中缓慢滴入引发剂,如要求较高质量可通N2保护,低温搅拌,反应结束后直接过滤、洗涤、干燥后即得聚苯胺产品。
非均相聚合
非均相聚合通常是先将反应单体分散在水溶液中并利用机械搅拌或超声波振荡等方法,使单体形成具有一定直径的液滴,再利用表面活性剂改性,使形成的液滴能稳定悬浮分散于溶液中。链反应引发剂通常溶解于连续相中,而聚合反应则被限制在液滴中进行,从而实现对产物尺寸和形貌的控制。非均相聚合法可分为乳液聚合、胶束聚合、悬浮聚合、分散聚合和溶胶-凝胶聚合等。根据乳液滴或悬浮微粒的尺寸,又可分为乳液聚合、微乳液聚合、悬浮聚合和微悬浮聚合。
乳液聚合
乳液聚合能获得较大分子量,聚合过程中使用较低的氧化剂(引发剂)用量,优点在于聚合热有效分散于水相,避免局部过热,体系黏度变化小,而且其溶解性、分子量、热稳定性及结晶形态方面的性能都明显优于溶液聚合;但乳液聚合体系中乳化剂的浓度大,不易完全去除,给产物的纯化不利,并且需要大量的有机溶剂和沉淀剂,制备成本较高。经典乳液聚合法为:采用十二烷基苯磺酸(DBSA)作为乳化剂,同时加入水、二甲苯及苯胺,加入过硫酸铵引发反应,反应一定时间加入丙酮使PAn/DBSA 沉淀,洗涤、干燥即可得到聚苯胺产物。多用十二烷基苯磺酸是因为它在反应体系中既是乳化剂又能提供酸性条件,还会以掺杂酸进入聚苯胺分子。
微乳液聚合
微乳液是一种外观透明或半透明、低黏度的热力学稳定体系,其分散液滴小于100nm。可分成反相微乳液(W/O)、双连续相微乳液和正相微乳液(O/W,其实正向乳液聚合就是一般意义上的乳液聚合,但因为在微乳液中反相聚合用的较多,正相反而显得另类)。尤其是反相微乳液聚合已经越来越多地用于制备聚苯胺纳米粒子,其粒径可达10nm,而且分布较均一。反相微乳液聚合中的水油比是制备的关键的因素,能影响到粒子的大小和形态。一般随水油比的增大,纳米粒子直径逐渐增大。
微乳液聚合被认为是最理想的聚苯胺合成方法之一。该法反应条件容易控制、产物粒径均匀,而且因其粒径都在纳米级别,从而使产物具有了纳米粒子的特性。所得聚苯胺产物的电导率、产率和溶解性均有提高,且其链结构规整性好、结晶度高。
反相微乳液聚合制备的聚苯胺粒径小,导电性和结晶度也较好。但有时其粒子形状会发生从球形到针形乃至薄片形的转化。合成聚苯胺方法为:向HCl溶液中加入过硫酸铵、SDBA、丁醇(助乳化剂),这样的混合液一经搅拌很容易配成透明的微乳液,接着往上述乳液中滴加一定量的苯胺单体,在室温下持续搅拌反应24 h,破乳即得聚苯胺。
与反相微乳液不同,利用O/W微乳液(正相微乳液)制备纳米粒子的例子并不多。这种方法可以得到分散在水相中的憎水高分子纳米颗粒,其优点是快速聚合和可以形成分子量很高的聚合物。在O/W微乳液体系中乳化剂及助乳化剂的浓度很高,水溶性引发剂存在于水连续相中,苯胺单体浓度很低,主要被增溶于微乳液液滴内,极少量存在于水连续相中。在微乳液聚合过程中,溶解于水中的活性基团会迅速被胶束中的单体捕捉而引发聚合。因胶束数量很大,故聚合反应速率很快。典型的聚苯胺正相微乳液聚合过程为:将苯胺、十二烷基硫酸钠和盐酸搅拌混合,滴加APS溶液,整个聚合过程应控制在20℃,反应持续12 h后,破乳即可。有报道电导率达9.1S/cm。
模板聚合
具有特殊形貌与功能的聚苯胺的设计与合成一直是聚苯胺研究的热点之一。所采用的主要是模板聚合法。这也是最有效、最简便的制备纳米结构的方法之一。在反应体系中加入沸石、多孔膜、多孔氧化铝膜等作为模板,使聚合反应发生在模板孔洞中实现结构有序排列的方法叫做硬模板合成,它可以通过调节模板孔洞尺寸来改变产物的直径及长度,可控性较好,但由于需要分离模板以及在分离时可能会破坏高分子结构或形成额外的共聚结构而限制了其应用。
采用模板法合成聚苯胺纳米材料的一般步骤为:先将模板(多孔氧化铝膜、沸石和多孔膜等)浸入溶有苯胺单体的酸性溶液中,再通过氧化剂(APS和KPS等)、电极电位或其他方式引发聚合链反应。反应进行一段时间后,模板的孔径中会生成直径略小的聚苯胺纳米材料。模板法的优点是产物的形貌和尺寸易于控制,有效地防止了分子链间的相互作用、交联以及结构缺陷的产生。用做聚苯胺合成的模板主要是胶束和反胶束。胶束聚合多采用阴离子型表面活性剂,尤其是能自掺杂的表面活性剂,但产品粒度不均,导电率也相对较低。研究表明反应物在胶束中的位置是影响反应速率、选择性以及产率的重要因素之一,而苯胺的聚合发生在胶束/水的界面上,生成的聚苯胺颗粒以静电斥力吸附或嵌入表面活性剂分子而得以稳定。
模板聚合的优势之一在于有可能合成结构单一的聚苯胺,即所谓的模板导向聚合,在反应体系中加入聚阴离子电解质,在反应过程中,模板在促使苯胺单体对位取代以保证获得头-尾聚合的同时,为聚苯胺的掺杂提供补偿离子和使聚苯胺具有水溶性。这也叫做软模板合成或自组装方法。用作软模板的有表面活性剂和有机掺杂剂,其原理是可在水溶液中自组装成具有特定形貌的有序结构,但是该方法在需要使用结构相对复杂、体积相对庞大的特殊功能性掺杂剂,可能会影响产物的结构及性能,且不利于大规模的合成。
有一个较新的趋势是使用酶,主要用过氧化氢酶(辣根过氧化氢酶,horseradish peroxidase,HRP)来催化过氧化氢的分解,利用过氧化氢氧化使苯胺聚合。但由于聚合是在水体系中进行,而聚苯胺不溶于水,因此很快会从水中析出,导致仅能得到分子量很低的寡聚体。其他可作为酶催化的模板有聚苯乙烯磺酸钠(SPS)和聚乙烯磺酸钠(PVS)等。
模板合成麻烦之处在于需要用碱液等试剂移除模板,模板的溶解会导致孔径中的纳米材料因失去支撑而团聚,而且碱性环境会导致聚苯胺解掺杂,改变产物的原有形貌。有人尝试选取萘磺酸(NSA)作为模板,因为NSA在作为模板的同时又作为掺杂剂进入反应产物中,并不需要在反应结束后除去。还有人使用阳极氧化铝(AAO)作为模板,在其孔隙中合成的聚苯胺纳米纤维具有良好的取向性、规整度和力学性能。这主要是由于AAO的孔隙是定位取向的,聚苯胺沿着孔壁生成所致。
界面聚合
2003年首先采用此法合成了聚苯胺纳米纤维。界面聚合(interfacial polymerization)利用油/水界面将苯胺与氧化剂分离,苯胺单体溶解于有机相中(如CCl4,CS2,苯和甲苯等),氧化剂和掺杂酸(如:HCl,HNO3和H2SO4等)溶解于水相中,二者在相界面接触并发生氧化反应。随着反应的进行,在相界面处,反应物浓度不断降低,促使未反应的苯胺和氧化剂由于浓度差而不断扩散至相界面,从而保证反应的连续进行,直至反应物消耗完毕。两相界面既是苯胺与氧化剂的接触面又是反应面,从而控制了聚合反应发生的剧烈程度,避免了苯胺的过度氧化和二次生长,有利于规整形貌的聚苯胺的合成。界面聚合的优点包括:产物的合成和纯化较为简便,无需移除模板;产物形貌规整,一致性很高;聚合反应的规模可控,重现性好。
在界面聚合过程中,通过加入一定量的表面活性剂,可以控制合成的聚苯胺纤维的直径,而加入乳化剂可有效减少有机溶剂的用量,提高/油/水两相界面面积,缩短聚合反应时间。
有人把界面聚合和传统化学聚合相结合,提出了直接混合法(rapid mixing method, RMM)。反应在室温下进行,且不控制反应温度。以掺杂酸溶液作为溶剂,将苯胺和氧化剂分别配成溶液后在室温下迅速混合,静置反应一定时间,反应液经纯化处理后,即可得到产物。
种子聚合
种子聚合法是以一定形貌的晶种作为结构引导剂,使得单体在聚合的过程中,PAn 形貌的形成朝着晶种的形貌生长。在晶种法中,以纤维状聚苯胺/无机NCs为例,少量的无机纳米纤维如单层碳纳米管束、V2O5的纳米纤维等作为种子,采用种子聚合法合成了PAn纳米复合纤维。核壳粒子的形貌由晶种粒子的形貌和HCl与苯胺单体的比决定;在强酸性介质中用亲水晶种颗粒种子聚合苯胺制备了覆盆子结构的颗粒,而在中性介质中用疏水晶种颗粒种子聚合了表面平滑的颗粒。 在电场作用下使电解液中的单体在惰性电极表面发生氧化聚合,其优点是能直接获得与电极基体结合力较强的高分子薄膜,并可通过电位控制聚合物的性质,也可直接进行原位电学或光学测定。在含苯胺的电解质溶液中,选择适当的电化学条件,使苯胺在阳极上发生氧化聚合反应,生成黏附或沉积于于电极表面的聚苯胺薄膜或粉末。操作过程为:氨与氢氟酸反应制得电解质溶液,以铂丝为对电极,铂微盘电极为工作电极,Cu/CuF2为参比电极,在含电解质和苯胺的电解池中,以循环伏安法进行电化学聚合,反应一段时间后,聚苯胺便吸附在电极上,形成薄膜。与化学聚合法相比,电化学方法操作简便,聚合和掺杂同时进行;可通过改变聚合电势和电量控制聚苯胺膜的氧化态和厚度;所得产物无需分离步骤。
不同环境下电化学聚合机理图册参考资料。
电化学法包括循环伏安法、恒电流法、恒电势法、脉冲电流法等。其中,循环伏安法制得的聚苯胺膜质地均匀、导电性良好、氧化还原可逆性优良、膜厚易控制以及膜与基体结合牢固、可获得自支撑膜,应用最为广泛。聚合体系多为三电极系统,主要由电解液、工作电极、对电极、参比电极和电化学工作站组成。常用的工作电极为铂片、阳极铝氧化物和铟锡氧化物玻璃(ITO)等,对电极多采用铂电极,而参比电极为饱和甘汞电极或标准Ag/AgCl电极等。电极材料、电极电位、电解质溶液的pH值及其种类对苯胺的聚合都有一定的影响。其中,电解质阴离子对苯胺阳极聚合速度有较大影响,聚合速度顺序为H2SO4>H3PO4>HClO4,但所得聚苯胺结构基本相似。
苯胺在电化学聚合时颜色根据外界有所变化,在酸性溶液中是蓝色的,而在碱性溶液中阳极氧化时生成深黄色的物质。
电化学聚合中反应选择性差,因为单体的氧化电位一般比所得高分子的可逆氧化还原电位高,因此在聚合过程中可能出现聚合物链的过氧化;单体聚合活性中心的选择性较差,几乎所有电化学聚合都存在不同程度的交联;反应完成后从电极表面转移聚苯胺的过程有可能导致产物形貌发生变化。此外,电化学聚合受电极面积制约,不利于大规模生产,所得产物的可加工性差、批量小。 辐射合成法是通过光能或其他射线引发苯胺单体聚合。该法合成的聚苯胺形貌受辐射源的波长、照射面积和辐射形状等因素的影响。采用紫外辐射时易得到球型形貌,而采用可见光辐射时产物则倾向于纤维形貌。
声化学聚合法与化学氧化法类似,区别在于声化学聚合法在滴加APS到ANI溶液中引发链反应时,利用超声波振荡使混合溶液充分分散并发生聚合反应。 由于苯胺的化学聚合速度很快,很难跟踪和分离中间产物,而电化学聚合相对较易控制和跟踪观察,所以聚苯胺早期机理的研究主要建立在电化学的基础上。一般认为苯胺的聚合是一种介于典型逐步增长与典型自由基链增长之间的聚合反应。由于苯胺的氧化电位远高于二聚体,苯胺单体氧化形成二聚体是聚合反应的控制步骤;二聚体形成后,立即氧化成阳离子自由基,进一步氧化脱氢芳构化而生成三聚体;这样重复亲电取代-芳构化过程,即可使链增长持续进行。不过有人提出苯胺氧化到二聚体的形成并不是聚合反应中的最慢步骤,只是表现出需要最高的电化学氧化电位。速率的决定步骤是与体系平衡电位由0.40V上升到0.78V的聚合阶段相关。
⑤ 联苯胺是什么
是一种高分子防腐涂料 、聚苯胺可用作防腐蚀涂料
德国科学家成功研制出一种基本上完全不怕生锈和腐蚀的塑胶涂料,这意味着日后要制造寿命过百年的汽车、游艇和大桥,将不再是天方夜谭。
研究人员发现,在金属表面涂上聚苯胺涂料之后,能够有效阻止空气、水和盐分发挥作用,遏止金属生锈和腐蚀。这种塑胶涂料成本低,用法简便,而且不会破坏环境。
简单而言,锈蚀是由金属原子与氧气结合而成,并会削弱金属的结构。为此人们一般会在金属表面涂上漆油或镀上锌层,以减慢金属氧化成锈的过程。不过,漆油和锌层的耐用程度却有限。
相对于漆油和锌,聚苯胺的功能大相径庭。它不是用作屏障,而是充当催化剂,以干扰金属氧化成锈这个化学反应。聚苯胺先从金属吸取电子,然后将之传到氧气中。这两个步骤会形成一层纯氧化物以阻止锈蚀。
在实验室的环境下,用聚苯胺制造出一种「永久耐用的有机金属」,其防锈能力较锌强一万倍。在实地测试方面,聚苯胺的防锈效能则下降至介乎锌的三至十倍,这已是很大的进步,并且还有更大的潜力提升性能。
纳米聚苯胺还可以制成聚苯胺/环氧共混体系、聚苯胺/聚氨酯共混体系、聚苯胺/聚酰亚胺共混体系、聚苯胺/苯乙烯丙烯酸共聚物(SAA)共混体系以及聚苯胺/聚丁基异丁酸酯共混体系等,这些共混物可用于各种场合的表面保护。
这种聚合物涂层优胜于锌之处,还在于其本身不属于重金属,因此对食物链和人体健康的影响较小,而且较锌便宜,更可用于几乎所有金属表面。目前,日本、韩国、意大利、德国和法国等欧亚国家,都已开始采用聚苯胺。
二、聚苯胺可用作抗静电和电磁屏蔽材料
由于它具有良好的导电性,且与其它高聚物的亲合性优于碳黑或金属粉,可以作为添加剂与塑料、橡胶、纤维结合,制备出抗静电材料及电磁屏蔽材料(如用于手机外壳以及微波炉外层防辐射涂料、和军用隐形材料等)。
三、聚苯胺可用作二次电池的电极材料
高纯度纳米聚苯胺具有良好的氧化还原可逆性,可以作为二次电池的电极材料。
四、聚苯胺可用作选择电极
纳米聚苯胺对于某些离子和气体具有选择性识别和透过率,因此可作为离子或气体选择电极。
五、聚苯胺可用作特殊分离膜
纳米聚苯胺因其具有良好的氧化还原可逆性也可制成特殊分离膜等。
六、聚苯胺可用作高温材料
导电聚苯胺纳米材料经测试其热失重温度大于200℃,远远大于其他塑料制品,所以还可以制备成高温材料。
七、聚苯胺可用作太阳能材料
纳米聚苯胺具有良好的导热性,其导热系数是其他材料的2——3倍,所以可作为现有太阳能材料的替代产品。
目前ORMECON的产品已经被多家公司采用在各种的产业中,其中有印刷电路制造;替代金和锡的涂装;造船公司用它来充当船舶抗腐蚀的漆料;而下一代面板显示器公司要用它开发出一种极便宜而且解析度极高的显示器。ORMECON的产品同时也用作防护电磁波的屏蔽材料。
通过以上资料的讲述,可知当前世界上对聚苯胺这种高分子材料的研究和开发正在从实验室走向工业化的初级阶段,聚苯胺的实际工业应用的开发更是处于初始时期。目前我们可知的用途仅仅是其广阔用途的很少一部分,说其是冰山一角也不为过。
目前,在我们国内对聚苯胺的研究和开发还刚刚开始,只有少数几家大学和科研单位在实验室里对聚苯胺的合成机理和导电特性进行原理性的研究。离大规模地进行工业应用还有一段不小距离。
聚苯胺在金属防腐领域的应用
金属腐蚀给国民经济带来了巨大的损失,由腐蚀引起的破坏事例遍及所有使用金属的场合。据统计,每年由于腐蚀而报废的金属设备和材料相当于金属年产量的1/3,造成的损失非常巨大[19]。1985年,DeBerry发现,在酸性介质中用电化学法合成的聚苯胺膜能使不锈钢表面活性钝化而防腐,这一特点引起了人们的关注,从此人们在腐蚀防护领域开始了导电高分子膜的应用研究[20]。其防腐机理为: 聚苯胺使金属和聚苯胺膜界面处形成一层金属氧化膜,该金属的电极电位处于钝化区,从而得到保护。聚苯胺的氧化还原电位比铁高,当两者相互接触时,在水和氧的参与下发生氧化还原反应,在界面处形成一层致密的金属氧化膜。
聚苯胺作为一种优良的防腐材料逐渐被引起重视,并且有可能成为聚苯胺最有希望的应用领域。研究结果显示,聚苯胺在环境pH值≥7时具有完全氧化态(LEB)和半氧化态(EB)结构,这两种结构的聚苯胺在金属的防护过程中,只起到一种机械隔离作用,它类似于金属表面的非金属涂装保护这种形式,当金属表面的聚苯胺有缺损时,它对该部位不能起到保护作用;而当聚苯胺在环境pH值<7时,聚苯胺结构发生变化,形成聚苯胺盐(ES)形态,此时聚苯胺具有良好的导电性和电化学活性。当金属表面的聚苯胺有缺损时,它对该部位起一种催化钝化作用,使缺损聚苯胺涂层的金属裸露部分在酸性条件下,发生阳极氧化反应,快速恢复表面钝化层[21]。聚苯胺对氧气的渗透起到了屏障作用,使之无法直接渗透到金属表面,从而吸氧腐蚀无法发生。同时在铁被氧化过程中产生H+,可以进一步掺杂本征态聚苯胺。通过在聚苯胺上引入磺酸基团等方法制备可溶性聚苯胺,人们采用机械涂膜的方法在金属表面形成均匀完整的聚苯胺防腐膜,取得了很好的效果。作为防腐涂料,无论从试验室结果还是实际检测结果来看,聚苯胺都是较为理想的,尤其是其特有的抗腐蚀、抗划伤能力更是单纯环氧涂层不可比拟的。因此,聚苯胺类防腐涂料有较大的实用前景[22]。
聚苯胺在二次电池方面的应用
由于聚苯胺具有良好可逆的电化学氧化还原性能,因而适宜做电极材料,制造可以反复充放电的二次电池。1991年日本桥石公司推出第一个商品化的聚合物钮扣二次电池,其正极为聚苯胺,负极为锂铝合金,电解质是LiBF4,为了克服聚苯胺锂电池易燃、易爆、干涸的缺点,20世纪90年代后期,用嵌锂的炭电极取代金属锂。这类商品化电极的充放电容量已达800Ah/kg~1000Ah/kg,现在这类电池市场占有率可以与镍镉或镍氢电池相比。把电池中正负极活性物质和电解质都做成几十微米厚的薄膜压制在一起,日本已研究开发了薄膜型Li-Al/LiBF4-(PC+DME)/Pan二次电池。
Kitani发现用电化学合成的聚苯胺制成的蓄电池在1.0~1.7V之间以1mA/cm2进行充放电时,充放电效率可达100%,充电容量为40Ah/kg,可循环2000次以上。以化学合成的聚苯胺为正极组成全固态锂电池在2.5~4.0V之间的充放电效率可达95%,循环次数可超过200次。此外也有研究用聚苯胺的复合腊制备的二次电池,其电池容量密度可达120Ah/kg,可循环200次以上[23]。
⑥ 聚苯胺和聚吡咯在酸性溶液中的耐腐蚀性如何
1.聚苯抄胺涂层在酸性溶液袭中对中碳钢的腐蚀防护效应
在导电聚合物中,因为聚苯胺具有可通过氧化作用或质子酸掺杂而达到调节其导电性的特性,所以聚苯胺在导电聚合物中占有很重要的位置。质子化苯胺的导电性可增加9~10个数量级,但是常规方法合成的聚苯胺只在酸性介质中才具有氧化还原行为,极大地限制了它在实际中的应用,尤其是在生物传感器中的应用。
2 它在酸性水溶液和多种有机电解液中都能电化学氧化聚合成膜,其电导率和力学强度等性质与电解液阴离子、溶剂、pH值和温度等聚合条件密切相关。导电聚吡咯具有共轭链氧化、对应阴离子掺杂结构,其电导率可达102~103S/cm,拉伸强度可达50~100MPa
http://www.hellochem.com/xz/xz3/24086kgpap.htm
⑦ 聚苯胺的应用
聚苯胺涂层也指涂料,是采用机械涂膜的方法在金属,如冷轧钢、低碳钢、铝、铜等表面形成均匀完整的聚苯胺防腐膜,其防腐的机理是使金属钝化,在金属表面形成起保护作用的氧化层,且涂覆适合的涂层可以导致腐蚀电势迁移,从而降低金属的腐蚀速率。而且因其具有原料易得、合成简单、无污染、质量轻等诸多优点,而被认为是新一代环境可接受的高效防腐涂料;但PAn不易加工成型,不溶于常规有机溶剂,且纯聚苯胺对金属的粘结性很差,且价格昂贵,利用率低,在实用化中存在一定的障碍。人们通常把聚苯胺作为防腐涂料的添加剂,使之形成聚苯胺系防腐涂料。聚苯胺涂料按物质的不同分为单一聚苯胺涂料、聚苯胺为底漆的涂料、聚苯胺与传统涂料的共混涂料三类。
1985年,Deberry发现在不锈钢上电沉积的聚苯胺膜能显著降低不锈钢在硫酸溶液中的腐蚀速率,其实就是单一聚苯胺涂料,即苯胺在酸溶液通过电化学聚合反应直接在金属电极表面沉积得到聚苯胺涂层。但这种方法难以用于较大的金属部件。
聚苯胺为底漆的涂料是指在聚苯胺涂层上涂敷传统聚合物为面漆,与聚苯胺形成复合涂层。它的优点是不需要考虑涂料中聚苯胺的分散性,每一种涂料各自发挥作用。防腐性能则是这些作用的加和,面漆层一般起物理屏蔽作用。美国Los Alamos和NASA的联合研究小组首次发现聚苯胺可作为中碳钢的防腐涂料。
聚苯胺与传统涂料共混涂料是指将聚苯胺粉末与常规涂料成膜物质(如环氧树脂、醇酸树脂等)混合后进行涂敷,可获得聚苯胺共混防腐涂层,此方法是用于研究聚苯胺防腐性能和机理的最多的方法。它不同于聚苯胺为底漆的涂料,涂料的防腐性能是各组分有机相互作用的结果。
聚苯胺除了防腐涂料,还可以用来制备电磁干扰(EMI)屏蔽涂料和抗静电涂料。高分子的导电性使得涂层对裸露的金属区域都能起到钝化作用,而EMI屏蔽的原理是:采用低阻值的导体材料,并利用电磁波在屏蔽导体表面的反射和在导体内部的吸收以及传输过程的损耗而产生阻碍其传播的作用,当导电PAn作为导体材料时,可以在一定程度上解决金属导电填料存在的价格昂贵、密度高、容易被氧化或腐蚀等弊端。有人以导电PAn包裹碳基材料为主要导电成分,以热塑性树脂为主要成膜物质制备了EMI屏蔽涂料。
聚苯胺防腐机理尚不明确,科研人员提出了很多理论,包括屏蔽机理、电场机理、双极性涂层机理、吸附机理、阳极保护机理、掺杂剂离子缓蚀机理以及阴极保护机理等。可以肯定的是在氧化态的转变中,聚苯胺的氧化还原电位远高于金属,这是聚苯胺具有金属防腐能力的原因之一。 聚苯胺在环境pH值≥7时具有完全氧化态(LEB)和半氧化态(EB)结构,这两种结构的聚苯胺在金属的防护过程中,只起到一种机械隔离作用,它类似于金属表面的非金属涂装保护这种形式。当金属表面的聚苯胺有缺损时,对该部位不起到保护作用;而当聚苯胺在环境pH值<7时,聚苯胺结构发生变化,形成聚苯胺盐(ES)形态,此时聚苯胺具有良好的导电性和电化学活性。这种形态的聚苯胺在金属的防护中不但具有机械隔离作用而且具有一定的催化钝化作用。当金属表面的聚苯胺有缺损时,它对该部位起一种催化钝化作用,使缺损聚苯胺涂层的金属裸露部分在酸性条件下,发生阳极氧化反应,快速恢复表面钝化层。
有人将聚苯胺/聚甲基丙烯酸甲酯的复合涂层材料用于低浓度氨气的探测,根据复合材料的不同电导率可探测氨气的极限浓度在(10~4000)×10-6范围内。而当氮气充入后,复合涂层的电导率和透光率可以迅速恢复到初始状态,从而实现循环使用。 聚苯胺具有储存电荷的能力高、对氧和水稳定性好、电化学性能良好、密度小和有可逆的氧化/还原特性等特点,在复合物电极中既可作为导电基质又可作为活性物质,已被用于高分子锂电池及太阳能电池等的电极材料。用聚苯胺做成的塑料电池不仅重量轻,且库伦效率超过95%,它的理论能量密度可达500W/kg以上,是铅酸电池(184Wh/kg)的数倍。高分子锂电池,即以PAn及PAn复合物作电极材料的锂离子电池,主要是利用PAn复合物在电极反应过程中掺杂/脱掺杂的可逆性来实现氧化还原反应,完成电池的充放电过程,该电池具有很高的能量密度,并突破了传统锂离子电池正极材料的选择面太小的难题。有人通过反胶束法制备了PAn/V2O5纳米纤维,并将其作为锂离子二次电池的阴极材料,对其电化学性能进行了研究。结果表明复合纳米纤维比V2O5纳米纤维具有更佳的循环性能,而用碳材料替代金属锂作为电池负极可取代金属锂在电极上的沉积和溶解反应,避免了在负极表面锂的枝晶化问题,保持了锂电池的高电压、高比能量等优点,还大大提高了电池的循环寿命和安全性能。
高分子太阳能电池的基本机理主要是基于半导体p-n结的光生伏打效应,即在光的照射下,半导体内部产生的电子-空穴对,在静电场的作用下发生分离产生电动势。高分子太阳能电池因为高分子半导体材料易于制备与纯化、容易加工、价格低廉,并可根据需要进行化学修饰、具有高的开路电压、能制作大面积柔性器件等优点。 吸波材料的吸波原理是吸收或衰减入射电磁波,并将电磁能转变成热能或其它形式的能量而耗散掉。聚苯胺是一类电损耗型吸波材料,其吸波性能与其介电常数、电导率等密切相关。其中PAn具有二电子共轭体系,其导电性可以在绝缘体、半导体和金属之间变化,且具有可分子设计和合成、结构多样化、密度小、吸收频带宽、电磁参数可调、易复合加工等特点,避免了磁性金属吸波材料抗老化、耐酸碱能力、频谱特性等性能差的缺点。但PAn链间刚性强,脆性大,将它复合后可加以改善,有人制备了DBSA掺杂PAn/MMTNCs,在2~18GHz范围内具有微波吸收性能,在13~14GHz范围内反射损耗小于-10dB,在13GHz处的最大反射损耗为-10.3dB。美国等已经将其用作远距离加热材料,用于航天飞机中的塑料焊接技术。还把聚苯胺复合制成具有光学透明性雷达吸波材料,喷涂在飞机座舱盖、精确制导武器的光学透明窗口上,以减弱目标的雷达回波。
但PAn很难同时满足阻抗匹配和强吸收的特点,而将PAn与具有磁损耗吸波性能的磁性粒子复合后却得以实现,比如当纳米NiFe2O4晶体加入到PAn和石蜡的混合体系时,PAn/NiFe2O4和石蜡的复相粉体混合体系在测试频率范围内同时具有一定的介电损耗和磁损耗,并且其混合体系的微波吸收性能高于单独加入PAn时的微波吸收性能。 PAn因具有良好的导电性能,可作为“分子导线”使电子在生物活性物质与电极间直接传递,显著提高生物传感器的响应特性,从而制成无介体的第三代生物传感器,而且通过在合成过程中掺杂不同的阴离子,可以用于检测不同的分析对象。有人通过滴涂法组装了具有选择性多巴胺生物传感器,该生物传感器在中性下可检测出浓度为维生素C浓度1/5000的多巴胺。
还有人把聚苯胺的变色特性用于C辐射的探测,并通过对接受不同剂量辐射的聚苯胺薄膜的紫外-可见吸收光谱测定,确定了辐射剂量与吸收光谱之间的函数关系。 用聚苯胺制备导电纤维,不仅导电性优良持久,而且通过改变掺杂酸的浓度,很容易调节纤维的电导率,这是其它纤维所不具备的优良性质。在普通纤维中混用极少量的导电纤维,就能赋予纤维制品充分的抗静电性能,而且抗静电性能不会受到环境湿度的影响。有人对纤维进行氧化掺杂,制得的导电纤维的比电阻为1.05×10-2Ωcm。
制备方法主要有熔体纺丝法和原位聚合法。熔体纺丝法主要是采用聚苯胺本体纺丝或将聚苯胺与基体聚合物混合纺丝,其优点是制得的导电聚苯胺纤维有较高的电导率,但聚苯胺在普通溶剂中溶解性很差,可供选择的溶剂极少,因此在实际生产中有很大的限制。
原位聚合法又称现场吸附聚合法,用该法制备聚苯胺导电纤维时,聚苯胺的合成反应是在纤维的表面进行。基本流程是将基质纤维浸渍于苯胺溶液中,然后将带有一定量苯胺单体的纤维放入氧化剂及掺杂酸的反应浴中使苯胺氧化聚合,生成的导电聚苯胺附着在纤维表面。工艺流程分别为:1)漂洗→烘干→表面预处理或不处理→苯胺单体浸泡→聚合吸附→清洗→烘干;2)漂洗→烘干→表面预处理或不处理→氧化剂溶液浸泡→聚合吸附→清洗→烘干。电学稳定性受环境温湿度的影响。一般来说,需在织物的表面涂一层保护膜。其电导率随时间的延长具有衰减性,并且聚苯胺沉积在织物上粗细分布不匀,引起织物电导率不匀。
该法的麻烦之处是必须保证纤维对导电聚苯胺的有效吸附,对于结构疏松或吸水性较好的纤维比较容易,而对于涤纶等结构紧密吸水性差的纤维就很棘手。研究表明,无机酸掺杂聚苯胺导电织物的效果优于大多数有机酸,聚苯胺复合导电涤纶织物的导电性能受洗涤液酸碱度的影响,其中碱性洗涤液使导电性能降低 2 个数量级,酸性洗涤液使导电性能下降 1 个数量级,而且聚苯胺在涤纶织物表面具有良好的附着性,且空气稳定性好,但是盐酸由于分子质量小易发生脱掺杂行为,空气稳定性较差;因此盐酸掺杂聚苯胺的脱掺杂行为是聚苯胺复合导电织物电导率随时间衰减的主要原因。
有意思的是,原位聚合法中有研究表明,不一定是强氧化剂的氧化效果好,因为当采用过硫酸铵等强氧化剂时,氧化非常迅速,低聚物来不及向纤维渗透就进一步聚合并从溶液中沉淀出来。而弱氧化剂有效地控制了苯胺氧化聚合速度,使低聚物有充分的时间向纤维表面及内部迁移。控制氧化速度是保证纤维对聚苯胺有效吸附的关键。同时氧化剂浓度过高也不利于提高纤维的导电性能。 PAn与磁性粒子复合,可实现电、磁性能的复合,又可通过调节各组元的组成和结构实现对复合材料电、磁性能的调节,还可弥补无机磁性材料成型加工困难的缺点,还可以作为定向集热治疗肿瘤的医用材料使用。
PAn具有活性中心,可作为化学修饰膜材料,用贵金属微粒,比如Pd,修饰PAn,可做催化剂使用。这种高催化活性可能来源于PAn与Pd微粒的协同效应。
由于掺杂离子在聚苯胺分子链之间往往形成柱状阵列,随着掺杂浓度的提高,后继嵌入的掺杂离子可能进入此前形成的阵列或形成新的阵列,并导致大分子链相互分离。因此聚苯胺在不同氧化态下体积有显著不同,对外加电压有体积响应,可以用于制造人工肌肉。
⑧ 410不锈钢加硬是否可以钝化处理
可以,410是美国牌号,相当于GB的1Cr13,无氧条件下,PANI膜与1Cr13不锈钢耦合时,PANI能使1Cr13不锈钢稳定钝化,参照《聚苯胺对1Cr13不锈钢无氧钝化的作用机理》
⑨ 聚苯胺的性质
中文名称:聚苯胺
英文名称:Polyaniline
CAS:25233-30-1 聚苯胺
聚苯胺
MDL:MFCD00284320
分子式:C12H14N4
聚苯胺,高分子化合物的一种,具有特殊的电学、光学性质,经掺杂后可具有导电性。在电子工业、信息工程、国防工程等的开发和发展方面都具有多种用途。
性质特点
聚苯胺随氧化程度的不同呈现出不同的颜色。完全还原的聚苯胺(Leucoemeraldine碱)不导电,为白色,主链中各重复单元间不共轭;经氧化掺杂,得到Emeraldine碱,蓝色,不导电;再经酸掺杂,得到Emeraldine盐,绿色,导电;如果Emeraldine碱完全氧化,则得到Pernigraniline碱,不能导电。
聚苯胺具有优良的环境稳定性。可用于制备传感器、电池、电容器等。
聚苯胺由苯胺单体在酸性水溶液中经化学氧化或电化学氧化得到,常用的氧化剂为过硫酸铵(APS)。中性条件下聚合的聚苯胺常含有枝化结构。
绿色聚苯胺由苯胺单体在酸性水溶液中经化学氧化或电化学氧化得到,具有良好的导电性能,具有优良的环境稳定性。可用于制备传感器、电池、电容器等。聚苯胺通过“氧化还原掺杂”处理,掺杂后的聚苯胺导电率提高10个数量级以上,并改善了其在溶剂中的溶解性和加工性能。另外,通过特殊方法处理得到的水溶性好的聚苯胺,可以在水性体系里面使用。聚苯胺可以作为电磁波屏蔽材料,耐腐蚀材料,同时可以吸收微波,还可以用来作为检测空气中氮氧化物的含量的材料以及H2S,SO2等有害气体的含量。
聚苯胺的应用及市场简介如下:聚苯胺是一种高分子合成材料,俗称导电塑料。它是一类特种功能材料,具有塑料的密度,又具有金属的导电性和塑料的可加工性,还具备金属和塑料所欠缺的化学和电化学性能,在国防工业上可用作隐身材料、防腐材料,民用上可用作金属防腐蚀材料、抗静电材料、电子化学品等。
性能特点
组成:聚苯胺及有机质子酸
用途:防腐蚀,防静电,用于船泊,电子,化工,纺织等领域。
外观颜色:深绿色或者浅绿色粉末。
导电率:10.6—100(s/cm)
粒径:小于20um
纯度:98.0wt%以上
掺杂率:大于30%(摩尔比)
分散性:在二甲苯,丁醇溶剂中可分散,浓度超过10 wt%,可加工温度:低于150℃,
气味:无味
分解温度:在空气中超过120度
吸水性:在空气中可吸3-5%的水份。