关于导电高分子材料聚苯胺的分析

黄跃东

关于导电高分子材料聚苯胺的分析

黄跃东

（吉林工业职业技术学院，吉林吉林 132013）

以导电高分子材料聚苯胺为切入点，对其材料的各个特性、作用等做逐一探讨分析，期望为聚苯胺在各领域的高效研究与利用推广，提供有益的参考。

导电高分子材料；聚苯胺；结构；特性；用途

对导电高分子材料的研究，最早始于1976年掺杂聚乙炔发现带有导电性实验后，随后人们陆续发现了包含聚苯胺在内的多种导电高分子材料。因导电高分子材料优异的特性与作用，其能应用在各个高新技术领域，所以对导电高分子材料的研究工作也逐渐开展与深入。聚苯胺相比制备严苛的聚乙炔，因其造价简便、合成便利以及耐高温、抗氧化性强等优势，逐渐成为最主要的导电高分子材料。以聚苯胺为研究出发点，就其材料的结构、特性、用途等方面做详细的探究分析。

1　聚苯胺的特性分析

1.1电致变色特性

聚苯胺的电致变色特性，指的是其材料在外加电场电压的感应作用下，光吸收或光散射的特征会出现改变，进而引发材料变色的现象。此类变色反应即使在外加电场移除之后仍旧能完整的保存，不会因外加电场移除而恢复变色反应。材料的电致变色程度与其氧化还原过反应状况、以及制成环境pH值密切相关，其中在中性、碱性条件下制成的聚苯胺的外膜均为黑色，因而在视觉上并不会表现出电致变色反应，仅在酸性条件制成的聚苯胺外膜才可显示多种颜色，为电致变色现象提供条件基础。酸性条件制成的聚苯胺，在外加电场电位于-0.2到+1.0V区间波动时，其外表颜色会随着电位的更改而发生变化，颜色会从亮黄色（-0.2V）变为绿色（+0.5V），之后变为暗蓝色（+0.8V），最后转变为黑色（+1.0V）的电致变色反应。

1.2导电性

聚苯胺的导电性是其作为导电高分子材料的重要特性之一，未掺杂的本征态聚苯胺电导率极低，而在质子酸掺杂之后则可达到聚苯胺由绝缘体向导体转变的目的，进而提升其电导率。影响聚苯胺导电性高低的因素除其本身结构以外，最为主要的就是制成环境的pH值大小。pH值大小对聚苯胺电导率影响的关系可分为：pH值＞4时，聚苯胺呈绝缘体特性，导电率过低且与pH值无关。当pH值在2＜pH＜4时，聚苯胺呈半导体特性，电导率会随着pH值的减少而相应提高。而当PH值＜2时，聚苯胺呈现金属特性，pH值大小无法影响材料电导率。

2　聚苯胺的材料用途研究

2.1导电材料

基于聚苯胺的导电特性，其所制成的复合材料可在一定程度上，发挥出比现有导电金属材料更优异的作用，并部分取代导电金属材料的用途。比如将聚苯胺复合材料作为防静电涂层，与传统的导电金属材料相比，其具有密度较小等优势，但同时聚苯胺复合材料也具有不耐碱性环境等缺陷。

2.2能源材料

基于聚苯胺的电化学活性特征，其也可作为锂离子电池的正极材料用途，制成锂离子电池电极材料，即将质子酸替换锂盐来对聚苯胺予以掺杂，以优化锂离子电池正极材料的性能与电化学反应。而且聚苯胺因对相当一部分电化学反应均具有较好的催化功用，因此可将其与其他正极材料予以混合，制成锂二次电池正极材料。

2.3防腐材料

本征态或是掺杂聚苯胺均可作为金属防腐蚀涂层来使用，通常钢铁表层的聚苯胺即含有防腐添加剂等成分，进而对钢铁材料形成防腐保护作用。而聚苯胺的氧化还原反应，如前文所言可在几类氧化还原态之间做相互转换与改变。因而可将聚苯胺用于钢铁或是铝合金表层氧化反应生成独有钝化膜，使得在聚苯胺外膜脱落的情形下，反应生成的钝化膜依然能对钢铁等材料进行防腐保护作用。该钝化膜能令钢铁等材料表面同时带有防腐蚀与抗划伤的性能，是较为先进的金属防腐涂层。此外，由于本征态聚苯胺与金属材料表层之间的粘结效果较差，因而目前在实践运用中，常将聚苯胺材料与环氧树脂混合，制成复合材料后在金属表层进行涂抹成膜，以此保护金属材料免受腐蚀作用影响。

3　结束语

伴随人们对导电高分子材料聚苯胺结构、特性、用途等方面的研究深入与拓展，聚苯胺的更多特性与功用将会被探究，由此提升聚苯胺的应用价值与前景，促进其在更多应用领域的普及推广。

［1］ 何月苹，陕绍云，方瑞萍，等.聚苯胺导电性能的研究进展［J］.粘接，2013，（1）：71-74.

［2］ 孙同杰，董侠，胡海青，等.聚酰胺/聚苯胺导电复合材料制备方法的研究进展［J］.高分子学报，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

黄跃东（1968—），男，吉林吉林人，讲师，主要研究方向为高分子材料合成。