第27卷第4
期2002年12
月广 州 化 学Guangzhou ChemistryVol 27, No 4Dec., 2002文章编号２００２天津轻工业学院化工系
摘 要导电高分子材料TQ324.8应用和研究进展结构型导电高分子文献标识码作为高分子材料发展的一个新领域按导电本质的不同前者是利用向高分子材料中加入各种导电填料来实现其导电能力
1 复合型导电高分子材料复合型导电高分子材料是指经物理改性后具有导电性的材料根据导电填料的不同复合型材料是目前用途最广用量最大的一种复合型导电材料
一是因为碳黑价格低廉二是因为碳黑能根据不同的导电要求有较大的选择余地不仅可以消除和防止静电电磁波屏蔽以及高导体电极材料等其缺点是产品颜色只能是黑色而影响外观隧道效应和场致发射发射来解释
开始仅限于金属粉末填充用于消除静电的场合或用于金铜粉配制导电粘合剂表面金属化即采用电镀粘贴等方法使塑料制品表面形成一层高导电金属以金属粉末金属纤维等高导电材料为填充材料经适当混炼和成型加工后而得到的性能优异的导电材料[3]
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µ±Òø·ÛÌåϵÖк¬Á¿Îª»òÌõµ±ÐèÒªÌرð¸ßµÄµ¼µçÂÊʱ50% ~55%时cm
2001-12-19
万方数据
58
可达5~7 Ω但由于银价格昂贵广 州 化 学第27卷同时银粉用量常比碳黑大
而这样高的金属含量又常导致聚合物力学性能受损高相对密度的银粉和低相对密度的高聚物树脂也存在分散和相容的困难根据渗流理论就会形成连续的导电通路一是离子间发生物理接触二是离实际上需要的既不是分而不开的子间有粘结剂薄层存在
集团状分布而应该是既能一定程填料粒子的分散状态及其与高度的分散又能形成网络的分布
聚物基体的相互作用决定了复合材料的导电性又能形成三维体网状结构或蜂窝状结构时复合型导电高分子材料具有下列特点经济(2)无需二次加工(3)屏蔽性能长期稳定由于具有以上优点高导电的复合型导电材料的研究开发非常活跃如计算机汽车电话信息处理游戏机但复合型导电高分子材料由于金属或碳黑填充量大而密度较高同时在使用过程中导电材料易聚集对金属填充而言还有不耐腐蚀的不足之处
2 结构型导电高分子材料
2.1 结构型导电高分子材料的简介结构型导电高分子材料是带有共轭双键的结晶性高聚物
域引入导电性基团或者掺杂一些其他物质通过电荷变换形成导电性易加工成型的优点
1977年发现聚乙炔的导电现象以来尽管聚乙炔是最早发现的导电高分子但由于它的环境稳定性问题一直未得到解决而环境稳定性好的聚吡咯聚苯胺目前已成为导电高分子的三大主要品种
1Ò»ÖÖ¹²éî¸ß¾ÛÎïÖÐÉÙÊýÎȶ¨µÄ¸ß¾ÛÎïÖÒ»¾ÛßÁ¿Ä¤ÔÚ¿ÕÆøÖоßÓÐÁ¼ºÃµÄÎȶ¨ÐÔ1968年在铂电极上得到一种黑色膜状聚合物首次用电化学导电率法制得了聚吡咯
为10 s/cm 德国BASF 公司可批量地生产聚吡咯导电高分子
2¾Ûàç·Ô±¡Ä¤µÄÖÊÁ¿ÓÉÓÚÆäÑÜÉúÎï±È¾Ûàç·Ô±¾Éíµ¼µçÂʸü¸ßÖ÷ÒªÓÃÓڵ绯ѧÁìÓò
3¾ßÓÐÁ¼ºÃµÄ»·¾³Îȶ¨ÐÔÓֿɽøÐÐÈÜÒѳÉΪ×îÓÐÓ¦ÓüÛÖµµÄµ¼µç¸ß·Ö×Ó²ÄÁÏÒººÍÈÛÈÚ¼Ó¹¤
第4期杨永芳等膜分离技术由于能耗和成本比其他分离方法低因而十分引人注目
环的方法可简单控制聚苯胺膜的形态结构通过掺杂再掺杂循如谢丹等[11]研究了聚苯胺LB 膜的制备及气敏性的研究可将聚苯胺膜用于化学传感器SO 2等有毒气体聚苯胺等导电高分子在某一导电率范围具有很高的介电常数利用这一特性进行微波焊接初步证实聚苯胺具有防腐性能
由于聚苯胺的还原电压在0伏左右而金属如铁的氧化电压0.7伏左右导电高分子层通过与氧的可逆的氧化还原反应切断了金属与氧的联系电致变色器件是在施加电压后随着电压的变化聚噻吩都呈现一定的颜色变化蓝色黑色间变化蓝紫色间变化上万次以上蓝色间变化无色无色和聚苯胺
绿色在该领域作出了较为成功的探索结构型导电高分子材料存在有加工性能不好但往往加工困难且费用较高等问题如聚苯胺/尼龙-6及聚苯胺/聚酰胺6
ÔÚºÏÏ˱íÃ渲¸Çµ¼µç¾ÛºÏÎïÒѳÉΪµ¼µçÏËάµÄÒ»ÖÖнøÕ¹[16]
µ¼µç¸ß·Ö×Ó/纳米复合材料研究已成为热点电通过插层聚合得到纳米级导电高分子
polyrrole/mica-type silicate 体系中
[17]
/万梅香等[18]的纳米碳管/聚吡咯的合成使导电高分子具有更加优异的导电率和电磁性能复合型导电高分子材料如
许立宁[20]通过原位聚合制得了PMMA/石墨纳米导
电复合材料及陈国华等[21]制得的石墨/聚苯乙烯纳米复合材料同时使石墨粒子能够均匀分散在基体中同时由于石墨量的减少总之将使导电高聚物有更为广阔的前景
陈欣方. 复合型导电高分子材料导电机理研究及电阻率计算. 高分子材料科学与工程
卢易颖等. 复合型导电高分子材料导电性能影响因素研究概况.
高分子材料科学与工程黄锁1993
60
4 广 州 化 学第27卷迟丽萍. 导电塑料概述.
现代塑料加工应用
５４
７ 8 朱道本王利祥274聚苯胺的研究进展.
应用化学2001electroactive coating. J Electrochem Soc, 1985,132:1022222412 Deberry D w. Modification of the electrochemical and corrosion behavior of stainless steels with an
13 Kinlen P J, Silverman D C, Jeffreys C R. Corrosion protection using polyaniline coating formulations. Synth
Met, 1997,85:1327
14 Kitani A, Yano J, SaSakik E P R. Studies of the charging process of polyaniline electrode. J Electroal Chem
Interfacial Electrochem, 1986,209:227
15 Goh S H, Chan S H, Ong C H. Miscibility of poiyaniline/poly(vinyl acetate) blends. Polymer, 1996,16(1):9216 孙东豪. 聚苯胺包覆导电涤纶的研制. 合成纤维media. Solid State Commuinications, 1991,377:155-158
18 JunHunFan, MeiXiangWan. Synthesis, characterzations, and physical properties of carbon nanutubes coated
by conducting polypyrrole. Jounal of Applied Polimer Science, 1999,74:2605-2610
19 潘玉洵. 尼龙6/石墨纳米导电复合材料的制备与性能.
高分子学报200121 陈国华. 石墨与聚苯乙烯的纳米复合过程研究.
高分子学报617３２１１７ MehrotraV, Giannelis E P. Conducting molecular multilayers:intercalation of conjugatedpolymers in layered
ＬＩＵ Ｍｉｎ－ｊｉａｎｇ (Chemical DepartmentTianjin 300222
The conducting mechanism of composite and structral polymer were discussed . It alsoincludes the application and process of conducting polymer.Key wordscomposite polymermechanism
万方数据
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期2002年12
月广 州 化 学Guangzhou ChemistryVol 27, No 4Dec., 2002文章编号２００２天津轻工业学院化工系
摘 要导电高分子材料TQ324.8应用和研究进展结构型导电高分子文献标识码作为高分子材料发展的一个新领域按导电本质的不同前者是利用向高分子材料中加入各种导电填料来实现其导电能力
1 复合型导电高分子材料复合型导电高分子材料是指经物理改性后具有导电性的材料根据导电填料的不同复合型材料是目前用途最广用量最大的一种复合型导电材料
一是因为碳黑价格低廉二是因为碳黑能根据不同的导电要求有较大的选择余地不仅可以消除和防止静电电磁波屏蔽以及高导体电极材料等其缺点是产品颜色只能是黑色而影响外观隧道效应和场致发射发射来解释
开始仅限于金属粉末填充用于消除静电的场合或用于金铜粉配制导电粘合剂表面金属化即采用电镀粘贴等方法使塑料制品表面形成一层高导电金属以金属粉末金属纤维等高导电材料为填充材料经适当混炼和成型加工后而得到的性能优异的导电材料[3]
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可达5~7 Ω但由于银价格昂贵广 州 化 学第27卷同时银粉用量常比碳黑大
而这样高的金属含量又常导致聚合物力学性能受损高相对密度的银粉和低相对密度的高聚物树脂也存在分散和相容的困难根据渗流理论就会形成连续的导电通路一是离子间发生物理接触二是离实际上需要的既不是分而不开的子间有粘结剂薄层存在
集团状分布而应该是既能一定程填料粒子的分散状态及其与高度的分散又能形成网络的分布
聚物基体的相互作用决定了复合材料的导电性又能形成三维体网状结构或蜂窝状结构时复合型导电高分子材料具有下列特点经济(2)无需二次加工(3)屏蔽性能长期稳定由于具有以上优点高导电的复合型导电材料的研究开发非常活跃如计算机汽车电话信息处理游戏机但复合型导电高分子材料由于金属或碳黑填充量大而密度较高同时在使用过程中导电材料易聚集对金属填充而言还有不耐腐蚀的不足之处
2 结构型导电高分子材料
2.1 结构型导电高分子材料的简介结构型导电高分子材料是带有共轭双键的结晶性高聚物
域引入导电性基团或者掺杂一些其他物质通过电荷变换形成导电性易加工成型的优点
1977年发现聚乙炔的导电现象以来尽管聚乙炔是最早发现的导电高分子但由于它的环境稳定性问题一直未得到解决而环境稳定性好的聚吡咯聚苯胺目前已成为导电高分子的三大主要品种
1Ò»ÖÖ¹²éî¸ß¾ÛÎïÖÐÉÙÊýÎȶ¨µÄ¸ß¾ÛÎïÖÒ»¾ÛßÁ¿Ä¤ÔÚ¿ÕÆøÖоßÓÐÁ¼ºÃµÄÎȶ¨ÐÔ1968年在铂电极上得到一种黑色膜状聚合物首次用电化学导电率法制得了聚吡咯
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2¾Ûàç·Ô±¡Ä¤µÄÖÊÁ¿ÓÉÓÚÆäÑÜÉúÎï±È¾Ûàç·Ô±¾Éíµ¼µçÂʸü¸ßÖ÷ÒªÓÃÓڵ绯ѧÁìÓò
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第4期杨永芳等膜分离技术由于能耗和成本比其他分离方法低因而十分引人注目
环的方法可简单控制聚苯胺膜的形态结构通过掺杂再掺杂循如谢丹等[11]研究了聚苯胺LB 膜的制备及气敏性的研究可将聚苯胺膜用于化学传感器SO 2等有毒气体聚苯胺等导电高分子在某一导电率范围具有很高的介电常数利用这一特性进行微波焊接初步证实聚苯胺具有防腐性能
由于聚苯胺的还原电压在0伏左右而金属如铁的氧化电压0.7伏左右导电高分子层通过与氧的可逆的氧化还原反应切断了金属与氧的联系电致变色器件是在施加电压后随着电压的变化聚噻吩都呈现一定的颜色变化蓝色黑色间变化蓝紫色间变化上万次以上蓝色间变化无色无色和聚苯胺
绿色在该领域作出了较为成功的探索结构型导电高分子材料存在有加工性能不好但往往加工困难且费用较高等问题如聚苯胺/尼龙-6及聚苯胺/聚酰胺6
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µ¼µç¸ß·Ö×Ó/纳米复合材料研究已成为热点电通过插层聚合得到纳米级导电高分子
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[17]
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许立宁[20]通过原位聚合制得了PMMA/石墨纳米导
电复合材料及陈国华等[21]制得的石墨/聚苯乙烯纳米复合材料同时使石墨粒子能够均匀分散在基体中同时由于石墨量的减少总之将使导电高聚物有更为广阔的前景
陈欣方. 复合型导电高分子材料导电机理研究及电阻率计算. 高分子材料科学与工程
卢易颖等. 复合型导电高分子材料导电性能影响因素研究概况.
高分子材料科学与工程黄锁1993
60
4 广 州 化 学第27卷迟丽萍. 导电塑料概述.
现代塑料加工应用
５４
７ 8 朱道本王利祥274聚苯胺的研究进展.
应用化学2001electroactive coating. J Electrochem Soc, 1985,132:1022222412 Deberry D w. Modification of the electrochemical and corrosion behavior of stainless steels with an
13 Kinlen P J, Silverman D C, Jeffreys C R. Corrosion protection using polyaniline coating formulations. Synth
Met, 1997,85:1327
14 Kitani A, Yano J, SaSakik E P R. Studies of the charging process of polyaniline electrode. J Electroal Chem
Interfacial Electrochem, 1986,209:227
15 Goh S H, Chan S H, Ong C H. Miscibility of poiyaniline/poly(vinyl acetate) blends. Polymer, 1996,16(1):9216 孙东豪. 聚苯胺包覆导电涤纶的研制. 合成纤维media. Solid State Commuinications, 1991,377:155-158
18 JunHunFan, MeiXiangWan. Synthesis, characterzations, and physical properties of carbon nanutubes coated
by conducting polypyrrole. Jounal of Applied Polimer Science, 1999,74:2605-2610
19 潘玉洵. 尼龙6/石墨纳米导电复合材料的制备与性能.
高分子学报200121 陈国华. 石墨与聚苯乙烯的纳米复合过程研究.
高分子学报617３２１１７ MehrotraV, Giannelis E P. Conducting molecular multilayers:intercalation of conjugatedpolymers in layered
ＬＩＵ Ｍｉｎ－ｊｉａｎｇ (Chemical DepartmentTianjin 300222
The conducting mechanism of composite and structral polymer were discussed . It alsoincludes the application and process of conducting polymer.Key wordscomposite polymermechanism
万方数据