大学高分子材料科学与工程经典课件——导电高分子VIP免费

导电高分子ConductivePolymerNobelPrizeinChemistry2000“Forthediscoveryanddevelopmentofconductivepolymers”G.MacDiarmidH.ShirakawaJ.Heeger引言•近几年来,导电性高分子的研究取得了长足的发展,形成了一个十分活跃的边缘学科领域,它对电子工业、信息工业及新技术的发展具有重大的意义。•现有的研究成果表明,发展导电高分子不仅可以满足人们对导电材料的需要,而且由于它兼具有机高分子材料的性能及半导体和金属的电性能,具有重量轻,易加工成各种复杂的形状,化学稳定性好及电阻率可在较大范围内调节等特点。此外在电子工业中的应用日趋广泛,促进了现代科学技术的发展。导电高分子一、导电高分子分类二、导电高分子制备方法三、导电高分子导电机理四、导电高分子的应用五、导电高分子聚苯胺简介一、导电高分子分类•导电高分子材料可分为复合型和结构型两类。分分类类复合型导电材料结构型导电材料高分子和导电剂的种类根据不同的电阻率时的分类离子型电子型•知识结构NEXT1.复合型导电材料•定义:由高分子和导电剂(导电填料)通过不同的复合工艺而构成的材料。(1)高分子和导电剂的种类A导电基本材料:(高分子)•聚乙烯(PE)、乙丙共聚物、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚氨酯、聚酯、环氧树脂、硅橡胶等B导电填料:(导电剂)•碳如:炭黑、碳纤维、石墨•金属如:金属粉、金属薄片、金属丝条、金属纤维、金属镀玻璃纤维、金属喷镀玻璃片、金属喷镀玻璃珠•金属氧化物如:氧化铅、氧化锡(2)根据不同的电阻率又分为：A半导体材料B防静电除静电材料C导电性材料D高导电性材料BACK2.结构型导电材料•定义：结构型导电高分子又称本征型导电高分子（intrinsicallyconductingpolymer，简称ICP），是指高分子材料本身或经过少量掺杂处理而具有导电性能的材料，其电导率可达半导体甚至金属导体的范围（10－9～105S/cm）。•从导电时载流子的种类来看，结构型导电高分子主要分为：（１）离子型：离子型导电高分子通常又叫高分子固体电解质（solidpolymerelectrolytes，简称SPE），它们导电时的载流子主要是离子，例如：聚环氧乙烷、聚丁二酸乙二醇酯及聚乙二醇亚胺等。（２）电子型：电子型导电高分子指的是以共轭高分子为结构主体的导电高分子材料，导电时的载流子主要是电子（或空穴）。如:共轭聚合物乙炔、金属螯合型聚合物聚酞菁铜及高分子电荷转移合物、聚苯胺、聚对苯硫醚、聚吡咯、噻吩、聚哇啉等电子导电体。BACK二、导电高分子制备方法制制备备方方法法复合型导电高聚物结构型导电聚合物将亲水性聚合物或结构型导电高分子与基体高分子进行共混将各种导电填料填充到基体高分子中金属纤维填充炭黑填充聚对苯撑（Polyparaphenylene,PPP）聚苯胺（Polyaniline,PANI）•知识结构NEXT１.复合型导电高聚物及其制备方法复合型导电高分子所采用的复合方法主要有两种:一种是将亲水性聚合物或结构型导电高分子与基体高分子进行共混,另一种则是将各种导电填料填充到基体高分子中。第一种:将结构型导电高分子材料与基体高分子在一定条件下共混成型,可获得具有多相结构特征的复合型导电高分子。它的导电性能由导电高分子的“渗流途径”决定,当导电高分子质量分数为2%～3%时,其体积电阻为107~109Ω·cm,可作抗静电材料使用。研究表明,对于聚丙烯腈（PAN）/聚氯乙烯（PVC）或PAN/PA共混物,当PAN质量分数由5%增加到15%时,导电性突升,此后随PAN质量分数的继续增加,导电性升幅变小。第二种:A.炭黑是天然的半导体材料,其体积电阻率为0.1~10.0Ω·cm。它不仅原料易得,导电性能持久稳定,而且可以大幅度调整复合材料的电阻率(1~108Ω·cm)。由炭黑填充制成的复合型导电高分子是目前用途最广、用量最大的一种导电高分子材料。炭黑填充型导电高分子材料中炭黑通常以粒子形式均匀分散于基体高分子中,随着炭黑填充量的增加,粒子间距缩小,当接近或呈接触状态时,便形成大量导电网络通道,导电性能大大提高,继续增加炭黑用量则对导电性影响不明显。炭黑的导电性能与其结构、比表面积和表面化学性质等因素有关。此外,成型工艺对炭黑填充高分子的导电性能也有影响。B.金属纤维的填充量对导电性能的影响规律与炭黑填充的情...