导电高分子材料聚吡咯.ppt

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1、导电高分子材料聚吡咯高分子材料聚吡咯胡伟伟070804208一、导电高分子分类二、聚吡咯导电机理三、PPy的制备及影响电导率的因素四、Ppy的性能改进导电高分子的分类所谓导电高分子是由具有共轭键的高分子经化学或电化学“掺杂”使其由绝缘体转变为导体的一类高分子材料。它完全不同于由金属或碳粉末与高分子共混而制成的导电塑料。材料和材料和组成成结构性（本身固有导电性）聚乙烯、聚吡咯、聚苯胺等复合型（本身不具有导电性）导电涂料、导电橡胶等根据导电载流子的不同，结构型导电高分子有两种导电形式：电子导电和离子传导。一般认为，四类聚合物具有导电性：高分子电解质、共轭体系聚合物、电荷转移络合物和金属有机螯合物。

2、其中除高分子电解质是以离子传导为主外，其余三类聚合物都是以电子传导为主的。二、聚吡咯导电机理优点：具有共轭双键的导电高分子聚吡咯由于合成方便、抗氧化性能好，与其他导电高分子相比，因具有电导率较高、易成膜、柔软、无毒等优点聚吡咯(polypyrrole,PPy)掺杂后才具有较好的导电性。常用的掺杂剂有金属盐类如如FeCl3，卤素如I2、Br2，质子酸如H2SO4 及路易斯酸如BF3 等。不同种类的掺杂剂对PPy掺杂以形成高导电性的机理不同，一般分为电荷转移机理和质子酸机理。电荷转移机理：按此机理掺杂时，聚合物链给出电子，掺杂剂被还原成掺杂剂离子，然后此离子与聚合物链形成复合物以保持电中性。这种复

3、合物称为给体(D)和受体(A)复合物，其形成过程可用式(1)表示：D+ADA-DA-，以FeCl3为氧化剂制备PPy，反应按式(2)进行，并通过电荷转移形成复合物。此时PPy的链结构即为一般的氧化掺杂结构，如图1(a)。质子酸机理:。所谓质子酸机理，即高聚物链与掺杂剂之间无电子的迁移，而是掺杂剂的质子附加于主链的碳原子上，质子所带电荷在一段共轭链上延展开来，如式(3)所示三、PPy的制备及其影响电导率的因素目前，PPy导电高分子材料的制备主要有2 种方法：电化学合成法和化学氧化法。其中，化学氧化法得到的一般为粉末样品，而电化学合成法则可直接得到导电PPy 薄膜。电化学合成法：电化学合成法是通过

4、控制电化学氧化聚合条件(含吡咯单体的电解液、支持电解质和溶剂、聚合电位、电流和温度等)，在电极上沉积为导电PPy薄膜影响电化学合成法制备的PPy导电性的因素主要有掺杂剂、介质的选择、反应体系的理化性质等。掺杂剂：经实验表明但吡咯单体和电解液的浓度分别为0.2和0.3mol/L，温度为0，电流密度为0.3mA/cm2 时，介质的选择：反应体系的理化性质：包括反应温度、pH 值、电压、电流密度等对PPy 的导电性也有不同程度的影响。大量研究表明，随反应温度提高、PH值的升高PPy 的导电率反而下降。化学氧化法：化学氧化法是在一定的反应介质中加入特定的氧化剂，使得单体在反应中直接生成聚合物并同时完成掺杂过程。表面活性剂、反应时间、反应温度及反应制备工艺对Ppy的导电性都有影响四、聚吡咯的性能改进1、聚吡咯与纳米材料的复合：保留导电性能的同时可降低材料成本，而且又赋予材料其他功能特征。2、聚吡咯与其他聚合物的复合：如可以提高尼龙-66的结晶度和结晶度完整性，其复合膜表面的Ppy具有网状结构等。3、3-取代聚吡咯的合成：易溶解、加工谢谢