第一章高分子化学实验 实验一聚苯胺的制备和导电性的观察 一、实验目的 了解一种功能性聚合物一导电聚合物：掌握聚苯胺的合成方法。 二、实验原理 共轭聚合物指的指主链为长程的大元共轭体系的聚合物，由于电子沿主链方 向的迁移较为容易，因此是本征导电体。最早的导电聚合物是于20世纪70年代 发现的聚乙炔，以后人们又陆续发现了聚苯乙炔、聚苯、聚苯胺和聚噻吩等电子 导电聚合物，纠正了人们对有机聚合物不具有导电性的误解，为功能高分子材料 的应用开创了崭新的领域，并由此派生出光导电、电致发光和光电存储等新的研 究空间。共轭聚合物作为导电聚合物使用，一般存在化学稳定性低、制备比较团 难和加工性能差等缺点，而聚苯胺却具有制备方法简单、制备条件容易控制和稳 定性高等特点，同时还有良好的电导性，因而受到广泛关注。聚苯胺除了能导电 外，还具有质子交换、氧化还原、电致变色和三阶非线性光学等性质，在塑料电 池、电磁屏蔽、导电材料、发光二极管和光学器件等方面有巨大的应用前景。 聚苯胺由于其高电导率、良好的环境稳定性和原料的价廉易得等特点而成为 人们关注的焦点。聚苯胺的合成有化学氧化聚合和电化学聚合。化学氧化聚合是 苯胺在酸性介质中以过硫酸盐或重铬酸钾等作为氧化剂而发生氧化偶联聚合，聚 合时所使用的酸通常为挥发性质子酸，浓度一般控制在0.5mol/L~4.0mol/L之 间，反应介质可为水、甲基吡咯烷酮等极性溶剂，可采用溶液聚合和乳液聚合进 行。介质酸提供反应所需的质子，同时以掺杂剂的形式进入聚苯胺主链，使聚合 物具有导电性，所以盐酸为首选。电化学聚合是苯胺在电流作用下在电极上发生 聚合，它可以获得聚苯胺薄膜。在酸性电解质溶液中得到的蓝色产物，具育很高 的导电性、电化学特性和电致变色性：在碱性电解质溶液中则得到深黄色产物。 聚苯胺在大多数溶剂中是不溶的，仅部分溶解于二甲基甲酰胺和甲基吡咯烷 酮，可溶于浓硫酸，采用苯胺衍生物聚合、嵌段共聚和接枝共聚等方法可以提高 聚苯胺的溶解性，但是会给其导电性带来负面影响 ○N○N{O-N-C-w以 NoH海 "HCIE H01010 5 第一章 高分子化学实验 实验一 聚苯胺的制备和导电性的观察 一、 实验目的 了解一种功能性聚合物—导电聚合物；掌握聚苯胺的合成方法。 二、 实验原理 共轭聚合物指的指主链为长程的大-π 共轭体系的聚合物，由于电子沿主链方 向的迁移较为容易，因此是本征导电体。最早的导电聚合物是于 20 世纪 70 年代 发现的聚乙炔，以后人们又陆续发现了聚苯乙炔、聚苯、聚苯胺和聚噻吩等电子 导电聚合物，纠正了人们对有机聚合物不具有导电性的误解，为功能高分子材料 的应用开创了崭新的领域，并由此派生出光导电、电致发光和光电存储等新的研 究空间。共轭聚合物作为导电聚合物使用，一般存在化学稳定性低、制备比较团 难和加工性能差等缺点，而聚苯胺却具有制备方法简单、制备条件容易控制和稳 定性高等特点，同时还有良好的电导性，因而受到广泛关注。聚苯胺除了能导电 外，还具有质子交换、氧化还原、电致变色和三阶非线性光学等性质，在塑料电 池、电磁屏蔽、导电材料、发光二极管和光学器件等方面有巨大的应用前景。 聚苯胺由于其高电导率、良好的环境稳定性和原料的价廉易得等特点而成为 人们关注的焦点。聚苯胺的合成有化学氧化聚合和电化学聚合。化学氧化聚合是 苯胺在酸性介质中以过硫酸盐或重铬酸钾等作为氧化剂而发生氧化偶联聚合，聚 合时所使用的酸通常为挥发性质子酸，浓度一般控制在 0.5mol／L～4.0mol／L 之 间，反应介质可为水、甲基吡咯烷酮等极性溶剂，可采用溶液聚合和乳液聚合进 行。介质酸提供反应所需的质子，同时以掺杂剂的形式进入聚苯胺主链，使聚合 物具有导电性，所以盐酸为首选。电化学聚合是苯胺在电流作用下在电极上发生 聚合，它可以获得聚苯胺薄膜。在酸性电解质溶液中得到的蓝色产物，具育很高 的导电性、电化学特性和电致变色性；在碱性电解质溶液中则得到深黄色产物。 聚苯胺在大多数溶剂中是不溶的，仅部分溶解于二甲基甲酰胺和甲基吡咯烷 酮，可溶于浓硫酸，采用苯胺衍生物聚合、嵌段共聚和接枝共聚等方法可以提高 聚苯胺的溶解性，但是会给其导电性带来负面影响。 N N H H n N N m » ¹Ô-·´ Ó¦ Ñ õ» ¯µ¥Î» N H2 + Cl - N H n-x N H N H X N N m (NaOH)ÍѲôÔÓ ²ôÔÓ£ ¨HCI£ ©