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公眾號：高分子先進智造

聚苯胺（Polyaniline） 聚苯胺的主鏈上含有交替的苯環(huán)和氮原子，是一種特殊的導電聚合物。π電子雖具有離域能力，其結(jié)構(gòu)可以形成大量的共軛π電子，電子離域性增強，可移動范圍增大，因此使得化合物具有導電的功能。目前主要可應(yīng)用于光電化學電池、充電電池、電磁屏蔽材料等方面。

由于其分子鏈的特殊性，為了提高聚苯胺材料的導電性，通常需要用質(zhì)子酸進行摻雜，例如硝酸、硫酸、磺化水楊酸等等。當用質(zhì)子酸進行摻雜時，質(zhì)子化優(yōu)先發(fā)生在分子鏈的亞胺氮原子上，質(zhì)子酸發(fā)生離解后，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)，生成荷電元激發(fā)態(tài)極化子。因此，半氧化半還原態(tài)的聚苯胺經(jīng)質(zhì)子酸摻雜后，分子內(nèi)的醌環(huán)消失，電子云重新分布，氮原子上的正電荷離域到大共軛π鍵中，從而使聚苯胺呈現(xiàn)出高的導電性。常見的改性方法如下：

圖1 聚苯胺結(jié)構(gòu)分子式

1、摻雜聚苯胺復合材料

    以活性炭或石墨烯等碳系材料作為基材，用質(zhì)子酸（硝酸）進行改性，然后摻雜到聚苯胺材料中，由于相容性的提高，得到的復合材料比電容比純聚苯胺材料提高了30%以上，而且內(nèi)阻小，阻抗性能高。而在復合材料中加入適量的陽/陰離子活性劑，可以使得聚苯胺在碳材料上的沉積，更有利于提高材料的導電性能。

圖2 聚苯胺材料圖片

2、化學氧化法聚苯胺復合材料

與摻雜的無序排列不同，采用化學氧化法的方法，可以在纖維增強材料表面得到針狀的聚苯胺復合材料。以碳纖維為例，在不同濃度的苯胺環(huán)境中，根據(jù)工藝條件可以使得聚苯胺自發(fā)沿著碳纖維表面生長，并對其形貌進行調(diào)控。

圖3 不同苯胺濃度下制備的聚苯胺/碳纖維復合材料的SEM圖片

3、原位聚合法聚苯胺復合材料

以橡膠材料為例，原位聚合法就是將苯胺單體加入到橡膠基體中，使得苯胺單體在橡膠基體中發(fā)生聚合，得到聚苯胺/橡膠復合材料。研究表明采用苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）、丁苯吡乳膠等，電導率可以提高至1×102S/m以上。

隨著電池產(chǎn)業(yè)和電磁屏蔽產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，多功能的導電材料也漸漸成為研究的熱點。為了提高常用高分子材料的抗靜電性能，華新科對多種導電材料或材料體系進行探索，并為合作企業(yè)提供合適的技術(shù)解決方案。