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2　導電聚苯胺

2.1　聚苯胺的結(jié)構(gòu)

1987年,美國賓夕法尼亞大學的MacDiarmid提出了后來被廣泛接受的苯式-醌式結(jié)構(gòu)單元(見圖1),根據(jù)結(jié)構(gòu)單元中氧化單元和還原單元含量的不同進行分類,聚苯胺以全氧化態(tài)(pernigraniline)、全還原態(tài)(leucoemeraldine)和中間氧化態(tài)(emeraldine)存在[6]。

2.2　聚苯胺導電機理

聚苯胺經(jīng)一般的質(zhì)子酸處理后,就可取得良好的摻雜效果,電導率提高十個數(shù)量級以上,基于不同的結(jié)構(gòu),人們提出了不同的摻雜反應(yīng)機理,大多數(shù)研究者基于聚苯胺的結(jié)構(gòu)模型,認為聚苯胺分子中一定量醌結(jié)構(gòu)的存在是聚苯胺具有導電性的重要因素,導電機制較有說服力的是1987年MacDiarmid提出的極化子晶格模型[7](圖2)。

當用質(zhì)子酸處理時,質(zhì)子酸HA發(fā)生離解,生成的氫質(zhì)子(H+)轉(zhuǎn)移至聚苯胺分子鏈上,使分子鏈中亞胺上的氮原子發(fā)生質(zhì)子化反應(yīng),生成陽離子自由基,亞胺氮原子所帶的正電荷通過共軛作用沿分子鏈分散到鄰近的原子上,從而增加體系的穩(wěn)定性。正是摻雜后電荷在分子鏈上的遷移或鏈間躍遷,才使聚苯胺呈高導電性。只有當0<y<1時,陽離子自由基(極化子)沿分子鏈的遷移才能夠?qū)崿F(xiàn)。而當y=0.5,即分子鏈上氧化單元與還原單元相等時,最有利于電荷的遷移,故此時聚合產(chǎn)物導電性最好。習慣上y=0.5的聚苯胺稱為翠綠亞胺,這是制備導電聚苯胺所希望的理想結(jié)構(gòu)。

3　研究進展

原位聚合法又稱“現(xiàn)場”吸附聚合法,用該法制備聚苯胺導電纖維時,聚苯胺的合成反應(yīng)是在纖維的表面進行的,合成反應(yīng)式如圖3所示。