1、電化學(xué)法制備導(dǎo)電高分子材料譚顯洋高分子導(dǎo)電材料 低比重 可撓性 成模性 高分子材料有金屬材料所不具備的性質(zhì) 透明性 粘著性 導(dǎo)電高分子材料除了具備高分子材料的性質(zhì)外，還具有導(dǎo)電性，我們將有更多的運(yùn)用如導(dǎo)電涂料，粘合劑，導(dǎo)電薄膜，電器部件等方面。 在電場作用下由于自身的結(jié)構(gòu)而能產(chǎn)生電流載流子(電子、離子等)，最終能形成導(dǎo)電性的高分子材料，如：大共軛結(jié)構(gòu)的高分子 炭黑 金屬粉末 金屬絲 碳纖維等一種傳統(tǒng)的賦予高分子材料導(dǎo)電性的方法導(dǎo)電性的無機(jī)材料物理摻混廣泛的應(yīng)用導(dǎo)電橡膠電磁波屏蔽材料最早在橡膠與炭黑的混煉時(shí)被發(fā)現(xiàn)其導(dǎo)電性，電導(dǎo)率可達(dá)10-2 S/m最高達(dá)103 (cm)-1（上升了12個(gè)數(shù)量級）

2、 (室溫電導(dǎo)率)10-9（順式） 10-5(cm)-1（反式）20世紀(jì)70年代初，日本的白川用齊格勒納塔催化劑成功地合成出具有最簡單共軛結(jié)構(gòu)的有機(jī)聚合物摻雜10210-10半導(dǎo)體絕緣體導(dǎo)體電導(dǎo)率(cm)-1 結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子通過電子受體和電子給體的，可覆蓋整個(gè)半導(dǎo)體到金屬導(dǎo)體之間的區(qū)域，從而開創(chuàng)了結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子研究的新領(lǐng)域 聚乙炔(PA, 1977) 聚苯胺(PAn, 1983) 聚吡咯(PPy) 聚噻吩(PTh) 聚對苯(PPP) 聚苯亞乙烯(PPV) 結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子的制備大分子經(jīng)摻雜進(jìn)一步功能化 因結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子本身的電子遷移能力還較低，所以往往需要經(jīng)摻雜才能得到具有實(shí)用性的電子導(dǎo)電

3、高分子。因此，電子導(dǎo)電高分子的制備實(shí)際上包括兩個(gè)步驟 單體加聚縮聚消除反應(yīng)加成反應(yīng)異構(gòu)化反應(yīng)反應(yīng)性聚合物直接法間接法在電場作用下電解含有單體的溶液而在電極表面獲得共軛高分子 通過加成聚合和縮合聚合的方法經(jīng)直接或間接的途徑得到共軛高分子 電化學(xué)聚合是近年來發(fā)展起來的一類制備方法。它具有一定的優(yōu)勢，較為重要的優(yōu)點(diǎn)有二： 聚合、摻雜和加工過程合而為一，對于通常情況下不溶不熔的導(dǎo)電高分子來說，帶來了方便，這點(diǎn)是極為重要的 電化學(xué)聚合法采用電極電位作為聚合反應(yīng)的引發(fā)和反應(yīng)驅(qū)動(dòng)力，在電極表面進(jìn)行聚合反應(yīng)并直接生成導(dǎo)電聚合物薄膜。反應(yīng)完成后，生成的導(dǎo)電聚合物膜已經(jīng)被反應(yīng)時(shí)采用的電極電位所氧化（或還原），即同

4、時(shí)完成了無第二種物質(zhì)的所謂“摻雜”過程 X-e-X電化學(xué)方法主要是陽極氧化法，氧化反應(yīng)的第一步是單體失去一個(gè)電子，被氧化成這一步的機(jī)理為人們所公認(rèn)- 2H+對于隨后所發(fā)生的聚合過程，則有兩種解釋 XXXXX形成二聚體XXX 由于二聚體的氧化電位比單體低，因此能繼續(xù)被氧化成陽離子自由基，并與由單體氧化而成的陽離子自由基偶合，同樣通過脫氫芳構(gòu)化形成三聚體 XXXX-e- 2H+X+形成三聚體 重復(fù)氧化偶合脫氫芳構(gòu)化的過程，即可使鏈增長持續(xù)下去，直至所生成的聚合物陽離子自由基的偶合活性消失為止 +XXH- e-XXH- H+- H+XXXXHHXX形成二聚體 電化學(xué)聚合的單體一般為芳雜環(huán)類，對于這樣

5、的單體，一般有以下的基本要求 具有芳香性和較低的氧化電位，以避免高電位下由于溶劑和支持電解質(zhì)的分解而帶來的復(fù)雜變化 芳香性單體能進(jìn)行親電取代反應(yīng) 由單體氧化而得的陽離子自由基具有適中的穩(wěn)定性，若穩(wěn)定性太低則容易與溶劑和親核試劑反應(yīng)，穩(wěn)定性太高則容易從電極表面擴(kuò)散到溶液本體中而形成低聚物，均不利于膜的生成 在電化學(xué)聚合中，除了單體之外尚有對聚合反應(yīng)有所影響的電解質(zhì)溶液和電極。電化學(xué)聚合對電解質(zhì)溶液的基本要求有如下 溶劑本身的親核性較低，以避免與單體陽離子自由基的結(jié)合 支持電解質(zhì)在溶劑中具有較好的溶解性，較高的解離度、較高的氧化電位和較低的親核性 在電解反應(yīng)的電位范圍內(nèi)應(yīng)為電化學(xué)惰性 NHNHn

6、在所有的芳雜環(huán)單體中，吡咯的電化學(xué)聚合條件是最溫和的。吡咯可以在多種有機(jī)溶劑（如乙腈、二氯甲烷、2,2-二甲基酰胺）中電化學(xué)聚合，也可在水溶液中聚合 聚吡咯膜的性質(zhì)可通過不同溶劑體系、不同支持電解質(zhì)的選擇而得到調(diào)控 通常在有機(jī)溶劑體系中合成導(dǎo)電高分子都需要比較嚴(yán)格的無水條件，而在聚吡咯的合成中，人們發(fā)現(xiàn)痕量水的存在有助于得到高品質(zhì)的聚吡咯膜。如在乙腈：水（體積比）=100：1的溶液中，所得聚吡咯膜力學(xué)性能比無水乙腈中所得聚吡咯要好得多 聚吡咯的合成和摻雜可通過電化學(xué)過程同時(shí)進(jìn)行，即可將摻雜劑溶于電解吡咯溶液中 吡咯 在 0.1%水的乙腈中0.5 1.5 mA/cm2電流在陰極上沉積出藍(lán)黑色的不溶性聚吡咯膜由于單體的氧化電位一般比所得聚合物的可逆氧化還原電位高，因此在聚合過程中，也同時(shí)存在著導(dǎo)電高分子的，導(dǎo)致薄膜質(zhì)量下降；這些