精细与功能高分子课件4VIP免费

1导电高分子ConductivePolymer2000年诺贝尔化学奖得主美国物理学家Heeger美国化学家MacDiarmid日本化学家ShirakawaNobelPrizeinChemistry2000“Forthediscoveryanddevelopmentofconductivepolymers”G.MacDiarmidH.ShirakawaJ.Heeger世界上第一种导电聚合物：掺杂聚乙炔�1977年，美国化学家MacDiarmid，物理学家Heeger和日本化学家Shirakawa首次发现掺杂碘的聚乙炔具有金属的特性。并因此获得2000年诺贝尔化学奖�使用Ziggler-Natta催化剂AlEt3/Ti(OBu)4，Ti的浓度为3mmol/L，Al/Ti约为3-4。催化剂溶于甲苯中，冷却到-78度，通入乙炔，可在溶液表面生成顺式的聚乙炔薄膜。掺杂后电导率达到105S/cm量级，达到金属的水平。导电聚合物是由具有共轭∏键的聚合物经过化学或电化学的掺杂而形成的�导电聚合物除了具有高分子聚合物的一般的结构特点外还含有一价的对阴离子（P型掺杂）或对阳离子（N型掺杂）�导电聚合物最引人注目的一个特点是其电导率可以在绝缘体—半导体—金属态（10-9到105s/cm）较宽的范围里变化。这是目前其他材料所无法比拟的。导电高分子的主要类型：�除了最早的聚乙炔（PA）外，主要有聚吡咯(PPY)、聚噻吩(PTH)、聚对苯乙烯(PPV)、聚苯胺(PANI)以及他们的衍生物�其中聚苯胺结构多样、掺杂机制独特、稳定性高技术应用前景广泛，在目前的研究中备受重视。�其中聚乙炔的所能达到的电导率在已发现的导电聚合物中是最高的，达到了105S/cm量级，接近Pt和Fe的室温电导率。2什么是导电高分子的掺杂呢？�纯净的导电聚合物本身并不导电，必须经过掺杂才具备导电性。�掺杂是将部分电子从聚合物分子链中迁移出来从而使得电导率由绝缘体级别跃迁至导体级别的一种处理过程。�导电聚合物的掺杂与无机半导体的掺杂完全不同。导电高分子的掺杂与无机半导体的掺杂的对比掺杂过程是完全可逆的没有脱掺杂过程只起到对离子的作用，不参与导电掺杂剂在半导体中参与导电掺杂量一般在百分之几到百分之几十之间掺杂量极低（万分之几）是一种氧化还原过程本质是原子的替代导电高分子中的掺杂无机半导体中的掺杂目前掺杂的方式主要有两种：�氧化还原掺杂：可通过化学或电化学手段来实现。化学掺杂会受到磁场的影响�遗憾的是目前为止还没有发现外加磁场对聚合物的室温电导率有明显的影响�质子酸掺杂：一般通过化学反应来完成，近年发现也可通过光诱导施放质子的方法来完成�还有掺杂—脱掺杂—再掺杂的反复处理方法，这种掺杂方法可以得到比一般方法更高的电导率和聚合物稳定性�聚合物的掺杂过程直接影响导电聚合物导电能力，掺杂方法和条件的不同直接影响到导电聚合物的物理化学性能一、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。3分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...