關于導電高分子材料聚苯胺的分析

黃躍東

關于導電高分子材料聚苯胺的分析

黃躍東

（吉林工業職業技術學院，吉林吉林 132013）

以導電高分子材料聚苯胺為切入點，對其材料的各個特性、作用等做逐一探討分析，期望為聚苯胺在各領域的高效研究與利用推廣，提供有益的參考。

導電高分子材料；聚苯胺；結構；特性；用途

對導電高分子材料的研究，最早始于1976年摻雜聚乙炔發現帶有導電性實驗后，隨后人們陸續發現了包含聚苯胺在內的多種導電高分子材料。因導電高分子材料優異的特性與作用，其能應用在各個高新技術領域，所以對導電高分子材料的研究工作也逐漸開展與深入。聚苯胺相比制備嚴苛的聚乙炔，因其造價簡便、合成便利以及耐高溫、抗氧化性強等優勢，逐漸成為最主要的導電高分子材料。以聚苯胺為研究出發點，就其材料的結構、特性、用途等方面做詳細的探究分析。

1　聚苯胺的特性分析

1.1電致變色特性

聚苯胺的電致變色特性，指的是其材料在外加電場電壓的感應作用下，光吸收或光散射的特征會出現改變，進而引發材料變色的現象。此類變色反應即使在外加電場移除之后仍舊能完整的保存，不會因外加電場移除而恢復變色反應。材料的電致變色程度與其氧化還原過反應狀況、以及制成環境pH值密切相關，其中在中性、堿性條件下制成的聚苯胺的外膜均為黑色，因而在視覺上并不會表現出電致變色反應，僅在酸性條件制成的聚苯胺外膜才可顯示多種顏色，為電致變色現象提供條件基礎。酸性條件制成的聚苯胺，在外加電場電位于-0.2到+1.0V區間波動時，其外表顏色會隨著電位的更改而發生變化，顏色會從亮黃色（-0.2V）變為綠色（+0.5V），之后變為暗藍色（+0.8V），最后轉變為黑色（+1.0V）的電致變色反應。

1.2導電性

聚苯胺的導電性是其作為導電高分子材料的重要特性之一，未摻雜的本征態聚苯胺電導率極低，而在質子酸摻雜之后則可達到聚苯胺由絕緣體向導體轉變的目的，進而提升其電導率。影響聚苯胺導電性高低的因素除其本身結構以外，最為主要的就是制成環境的pH值大小。pH值大小對聚苯胺電導率影響的關系可分為：pH值＞4時，聚苯胺呈絕緣體特性，導電率過低且與pH值無關。當pH值在2＜pH＜4時，聚苯胺呈半導體特性，電導率會隨著pH值的減少而相應提高。而當PH值＜2時，聚苯胺呈現金屬特性，pH值大小無法影響材料電導率。

2　聚苯胺的材料用途研究

2.1導電材料

基于聚苯胺的導電特性，其所制成的復合材料可在一定程度上，發揮出比現有導電金屬材料更優異的作用，并部分取代導電金屬材料的用途。比如將聚苯胺復合材料作為防靜電涂層，與傳統的導電金屬材料相比，其具有密度較小等優勢，但同時聚苯胺復合材料也具有不耐堿性環境等缺陷。

2.2能源材料

基于聚苯胺的電化學活性特征，其也可作為鋰離子電池的正極材料用途，制成鋰離子電池電極材料，即將質子酸替換鋰鹽來對聚苯胺予以摻雜，以優化鋰離子電池正極材料的性能與電化學反應。而且聚苯胺因對相當一部分電化學反應均具有較好的催化功用，因此可將其與其他正極材料予以混合，制成鋰二次電池正極材料。

2.3防腐材料

本征態或是摻雜聚苯胺均可作為金屬防腐蝕涂層來使用，通常鋼鐵表層的聚苯胺即含有防腐添加劑等成分，進而對鋼鐵材料形成防腐保護作用。而聚苯胺的氧化還原反應，如前文所言可在幾類氧化還原態之間做相互轉換與改變。因而可將聚苯胺用于鋼鐵或是鋁合金表層氧化反應生成獨有鈍化膜，使得在聚苯胺外膜脫落的情形下，反應生成的鈍化膜依然能對鋼鐵等材料進行防腐保護作用。該鈍化膜能令鋼鐵等材料表面同時帶有防腐蝕與抗劃傷的性能，是較為先進的金屬防腐涂層。此外，由于本征態聚苯胺與金屬材料表層之間的粘結效果較差，因而目前在實踐運用中，常將聚苯胺材料與環氧樹脂混合，制成復合材料后在金屬表層進行涂抹成膜，以此保護金屬材料免受腐蝕作用影響。

3　結束語

伴隨人們對導電高分子材料聚苯胺結構、特性、用途等方面的研究深入與拓展，聚苯胺的更多特性與功用將會被探究，由此提升聚苯胺的應用價值與前景，促進其在更多應用領域的普及推廣。

［1］ 何月蘋，陜紹云，方瑞萍，等.聚苯胺導電性能的研究進展［J］.粘接，2013，（1）：71-74.

［2］ 孫同杰，董俠，胡海青，等.聚酰胺/聚苯胺導電復合材料制備方法的研究進展［J］.高分子學報，2014，（4）：427-440.

Analysis of Polyaniline in Conductive Polymer Materials

Huang Yue-dong

Conductive polymer polyaniline as the starting point，the material properties and the effect of various contents one by one analysis，and expectations for the efficient use of Polyaniline in everyfield，provide a useful reference.

conductive polymer；polyaniline；structure；properties；application

TB383.1

A

1003-6490（2016）06-0045-01

2016-06-01

黃躍東（1968—），男，吉林吉林人，講師，主要研究方向為高分子材料合成。