导电高分子材料的研究进展及应用.docx

导电高分子材料的研究进展及其应用 谢恺 201007010127 10化工（1）班一、导电高分子材料的研究进展按照材料结构和制备方法的不同可将导电高分子材料分为两大类 :一类是结构型(或本征型) 导电高分子材料,另一类是复合型导电高分子材料。1.1结构型导电高分子结构型导电高分子材料是指本身具有导电性或经掺杂后具有导电性的聚合物材料，也称作本征型导电高分子材料，是由具有共轭键或部分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，如聚吡咯(PPy)、聚苯胺(PAn)、聚乙炔(PA)等。不需掺杂的结构型导电高分子材料至今只有聚氮化硫一类，而大多数均需采用一定的手段进行掺杂才能具有较好的导电性。在众多导电高分子中，聚苯胺由于原料易得、合成简便、耐高温及抗氧化性能良好1.2复合型导电高分子复合型导电高分子材料是以高分子聚合物作基体,加入相当数量的导电物质组合而成的,兼有高分子材料的加工性和金属导电性。根据在基体聚合物中所加入导电物质的种类不同又分为两类:填充复合型导电高分子材料和共混复合型导电高分子材料.填充复合型导电高分子材料通常是在基体聚合物中加入导电填料复合而成。根据导电填料的不同,填充型导电聚合物复合材料可分为炭黑填充型、金属填充型、纤维填充型等。由炭黑填充制成的复合导电高分子材料是目前用途最广、用量最大的一种导电材料。复合材料导电性与填充炭黑的填充量、种类、粒度、结构及空隙率等因素有关,一般来说粒度越小,孔隙越多,结构度越高,导电值就越高。乙炔炭黑是人们常用的一种导电炭黑。焦冬生等研究了乙炔炭黑填充量对硅橡胶导电性能的影响。结果表明:试样体积电阻率随乙炔炭黑用量的增加呈现降低趋势,用量超过30份时,橡胶的体积电阻率迅速减小;当乙炔炭黑用量大于40份时,橡胶的体积电阻率下降趋缓,体积电阻率最小值不大于4.5cm。1.3离子液体在导电高分子中的应用室温离子液体是由特定阳离子和阴离子构成的在室温或近于室温下呈液态的物质,它具有非挥发性、低熔点、宽液程、强的静电场、宽的电化学窗口、良好的导电与导热性、高热容、高稳定性、选择性溶解力与可设计性。这些特点促使对离子液体的研究和使用从最初的化学化工领域,迅速拓展到包括功能材料、能源、资源环境、生命科学在内的众多领域。二、导电高分子材料的应用2.1导电高分子材料在医学工程中应用塑料等高分子聚合物可以像金属一样导电,而且可以制作成各种特殊性能的新材料。目前导电高分子材料已悄然走进生物医学领域，是生物材料和组织工程学家关注的焦点。聚吡咯（Polypyrrole,Ppy）是一种生物相容性较好的高分子。细胞外基质蛋白和生长因子不但可以通过侧链、配基以共价键结合Ppy的表面高分子基团上，而且通过离子键合掺杂的药物和生物活性分子还可通过电化学控制释放，实现生物分子定量释放表达，作用于细胞，以获得预期的细胞贴壁、增殖、分化性质，实现表面功能化、可控化。利用Ppy构建生物电活性涂层，可以通过掺杂分子和控制加电方式、电刺激强度以及作用时间提供局域定向电刺激，获得不同的表面特性。2.2 导电液晶材料液晶高聚物材料具有高强度、高模量、耐高温、低膨胀系数、低成型收缩率以及良好的介电性和耐化学腐蚀性等一系列优异的综合性能。具有与电子结构相关联的线性聚烯烃和芳杂环等的共轭聚合物通过分子改性可以获得导电液晶聚合物,并且这些材料具有可溶性和可加工性。M1Uoda等研究发现,在PPP 聚合物分子链上引入对称的侧基烷氧基得到的聚2,5-二烷氧基苯可以溶于四氢呋喃中,且该聚合物仍然具有很好的导电性。崔峻等根据这一研究成果,合成出带有液晶基元的二烷氧基苯单体。该单体在催化剂FeCl3作用下和惰性气体N2气保护下,反应得到侧链导电液晶聚合物聚1,4-(2-甲氧基-5-正己酸联苯酯醚)苯。2.3 透明导电膜的应用导电高分子可制成彩色或无色透明的质轻的导电薄膜,在一些特殊的环境中使用。透明导电膜,是在透明的高分子膜表面上形成的对可见光透明的导电性薄膜,除了在历来的透明导电膜玻璃的应用范围内得到应用外,还可用作电子材料的基材,如在电致发光面板、液晶和透明面板、开关等电板材料、指示计检测仪器窗口的防静电和电磁屏蔽材料等方面已经应用,目前正集中精力进行开发薄型液晶显示的透明电极,透明开关面板,太阳能电池的透明电板等,估计在不久也将得到应用。结语导电材料出现以后,人们开发了一系列的具有优异性能的导电聚合物,对这类物质的导电行为有了进一步的了解。近年来,科研工作者又在高强度导电高分子、可加工导电高分子领域开展大量研究工作,并取得了很大的进展。今后导电高分子的发展趋势为:(1)合成具有高导电率及在空气中长期稳定的导电聚合物,其中特别值得重视的是可加工的非电荷转移(单组分)结构型导电聚合物的研究。(2)有机聚合物超导体的研究。(3)对有机材料电子性能的研究,另一重要目标是开发出具有无机材料不可代替的新一代功能材料。导电聚合物的研究使人们对有机固体的电子过程了解更加深入。今后,人们将在此基础上向有机导电材料的各个领域开展新的研究,为在本世纪末或下世纪初实现更高密度的信息处理材料,更高效率的能量转换和传递材料而努力。1. Preparation and Application of Nanoscale Conducting Polymers Composites 【作者英文名】 GAO Lan-ling; SHANG Xiu-li; ZHOU Cui-wen; BAI Xiao-chun（Department of Petrochemical; Lanzhou Petrochemical College of Vocational Technology; Lanzhou 730060; China）; 【文献出处】 化工技术与开发, Technology & Development of Chemical Industry, 编辑部邮箱 2010年 09期 2. The Application of Conductive Polymer Materials in the Field of Smart Stealth Technonogy 【作者英文名】 YU Hai-tao1; 2 （1.State Key Laboratory for Marine Corrosion and Protection; Qingdao 266071; China; 2.Xiamen Branch of Luoyang Ship Material Research Institute; Xiamen 361002; China）; 【文献出处】 上海涂料, Shanghai Coatings, 编辑部邮箱 2010年 02期 3. Structural Conductive Polymer Status and Development Trend 【作者英文名】 Yang Hongchang1; Li Zhigang2 （1.Technology Department; Cyg Tefa Co.; Ltd.; Shenzhen 518107; 2.Engineering Department; CygG Tefa Co.; China）; 【文献出处】 广东化工, Guangdong Chemical Industry, 编辑部邮箱 2010年 05期 期刊荣誉：ASPT来源刊 CJFD收录刊 4. Research Status and Developing Trend of Conductive Fiber Filled Polymer Composites 【作者中文名】 贾治勇; 白树林; 张杨飞; 李曼; 【作者单位】 北京大学工学院先进材料与纳米技术系; 【文献出处】 安全与电磁兼容, Safety & EMC, 编辑部邮箱 2010年 05期 期刊荣誉：ASPT来源刊 CJFD收录刊 5. Progress of study on polymer/graphite conductive nanocomposites 【作者英文名】 Chen Xingyun1; 2 He Jiangping1 Shu Yuanjie1（1.Institute of Chemical Materials; China Academy of Engineering Physics; Mianyang 621900; 2.School of Materials Science and Engineering; Southwest University of Science and Technology; Mianyang 621010）; 【作者单位】 中国工程物理研究院化工材料研究所; 西南科技大学材料科学与工程学院; 【文献出处】 化工新型材料, New Chemical Materials, 编辑部邮箱 2010年 10期 6. Study on electric conductivity behavior of carbon black/epoxy resin composite 【作者英文名】 SONG Wen-chao; JI Tie-zheng; LI Bo; MO Xiang-you; LI Hong-yan（Department of Applied Chemistry; School of Science; Northwestern Polytechnical University; Xian 710072; China）; 【作者单位】 西北工业大学理学院应用化学系; 【文献出处】 中国胶粘剂, China Adhesives, 编辑部邮箱 2010年 10期