常用工程塑料.ppt.ppt

1、3. 常用工程塑料的结构、特性及其应用 （1）一般结构零件用塑料,（2）摩擦传动零件用塑料,（4）常用热固性塑料的结构、特性以及应用,（5）用塑料代替金属的应用实例表,6.1.3 橡胶材料 Rubber materials,1. 橡胶的组成 它以生胶为原料，加入适量配合剂，经硫化后所组成的高分子弹性体。 （1）生胶 橡胶制品的性质主要决定于生胶的性质。生胶按其原料来源可分为天然橡胶和合成橡胶。 i天然橡胶 它是从热带的橡树或杜仲树上流出的胶乳，呈中性乳白色液体，从外表看很象牛奶，这种胶乳经凝固、干燥、压片等工序制成各种胶片（便于运输）。其主要成分是橡胶烃（烯烃），即以异戊二烯为单体的高聚物。

2、ii合成橡胶 由于天然橡胶的产量远远不能满足日益增长的工农业生产发展的需要，因此人们通过化学合成的方法制造出与天然橡胶性质相似的合成橡胶。合成橡胶的主要来源是石油、天然气和煤等。同其它高聚物的制造方法一样，它是将单体在一定条件下经聚合反应而成。自石油化学工业迅猛发展以来，合成橡胶产量随之激增，目前已成为现代橡胶工业的主要原料来源。 生胶是橡胶制品的重要组成部分，但它自身的分子结构是线型的或带有支链型的长链状分子，分子中有不稳定的双键存在，故不能直接用来制造橡胶制品。例如受热发粘、遇冷变硬，只能在 535范围内保持弹性；同时强度差、不耐磨、也不耐溶剂等。,1. 橡胶的组成,为改善橡胶制品的各种性

3、能，通常须在生胶中加入几种其他组份并经硫化处理，根据其在橡胶中作用可分为硫化剂、促进剂、活化剂、增塑剂、防老剂、着色剂等，统称为配合剂。 （2）配合剂 技术要求：粒度小、分散性好；能被橡胶湿润，彼此粘附力大；无水分，纯净。为满足这些要求，配合剂在使用前须经过粉碎、过筛及干燥等处理。 i硫化剂 它相当于热固性塑料中的固化剂，使生胶线型分子间形成交联而成为立体网状结构，从而使塑性胶料变成具一定强度、韧性的高弹性硫化胶。硫化剂品种很多，除硫磺外，还可用有机多硫化物、过氧化物、金属氧化物等。近年来还发展了用原子辐射方法直接进行交联作用。 ii硫化促进剂 其作用是缩短硫化时间，降低硫化温度，提高制品的经

4、济性，同时也能改善性能。促进剂如胺类、胍类、秋兰姆类、氨基甲基酸盐类、噻唑类及硫脲等。这些促进剂往往在活化剂存在下才能发挥作用。 iii活化剂 能加速发挥有机促进剂的活性物质。常用的活化剂为氧化锌。,（2）配合剂,iv填充剂 其作用是增加橡胶制品的强度、降低成本及改善工艺性能。主要采用粉状和织物填料。粉状填料又分为活性和非活性填料。活性填料能提高橡胶的强度；非活性填料主要是减少橡胶用量或使橡胶具有某种特性。如天然橡胶、氯丁橡胶等本身具有较大的抗拉强度达20MPa ，采用非活性填料；而抗拉强度较低仅12MPa橡胶，如丁腈橡胶、硅橡胶和氟橡胶等，必须加入活性填料后才能达到需要强度。常用的活性填料有

5、炭黑、氧化硅、氧化锌等，而非活性填料有滑石粉、硫酸钡等。 v增塑剂 橡胶为弹性体，在加工过程中必须使它具有一定的塑性，才能和各种配合剂混合。加入增塑剂就是为了改善橡胶的塑性、改善粘附力并能降低橡胶的硬度和提高耐寒性。常用的增塑剂有松香、矿物油类和酯类合成有机化合物等，如凡士林、石蜡、硬脂酸、磷酸三甲苯酯等。 vi防老剂 橡胶在长期存放或使用过程中因环境因素逐渐被氧化而使性能变坏，发粘变脆，这种现象称为橡胶的老化。防老剂的加入可以吸收氧，以防止橡胶的氧化，延长老化过程，增加使用寿命。常用的防老剂有苯胺、二苯胺等。 vii着色剂 用以使橡胶制品着色。有钛白、铁丹、锑红、镉钡黄、络青等。 此外，某些

6、特殊用途的橡胶，还有专门配合剂，如发泡剂、硬化剂等。总之，不同用途橡胶，在生胶中加入的配合剂的品种和数量，是各不相同。,2. 常用橡胶材料,（1）丁苯橡胶（） 是目前合成橡胶中产量最大、应用最广，而且品种较多的通用橡胶。其消耗占合成橡胶总消耗量的 80%。 i. 结构是以丁二烯和苯乙烯为单体共聚而成的浅黄褐色弹性体。 我国品种主要有丁苯 -10、丁苯 -30、丁苯 -50，其中数字表示乙烯在单体总量中的百分比，数值越大，苯乙烯含量越高。 ii. 性能 与相比，具有较好的耐磨性、耐热性、耐老化性能，质地均匀、价格低，它能与以任意比例混用。在中，随苯乙烯含量增加，其耐溶剂性能越好，弹性下降，可塑性

7、提高，耐蚀性更好，硬度和耐磨性增加但耐寒性变差。的缺点是生胶强度低，粘性差，成型困难，硫化速度较慢，制成的轮胎使用中发热量大，弹性差。 iii.用途可以代替使用，并能与以任意比例共混，相互取长补短，使之获得广泛应用。目前普遍用于制造汽车轮胎，也可用于制造胶带、胶管、胶鞋、各种工业用橡胶密封件、电绝缘材料以及生活用品等，在大多数场合下可代替使用。丁苯10橡胶能耐低温，用于耐寒橡胶制品；丁苯50橡胶多用来生产硬质橡胶工业制品，轻质海绵制品，登山运动穿的登山鞋；丁苯90则主要在轻工业部门当塑料使用。,（2）聚氨酯橡胶（）,聚氨酯橡胶（）是聚氨基甲酸酯橡胶的简称。它是一种性能介乎橡胶与塑料之间的弹性体

8、，一般是以线型聚酯或聚醚与二异氰酸酯类化合物聚合而成，由于其具有较高的机械强度，优异的耐磨性、耐油性，突出的抗弯性以及高硬度下的高弹性等，因而被广泛应用在军工、航空、石油、化工、机械、矿山、纺织等各个领域，成为近年发展较快的合成橡胶之一。 i. 结构 其分子结构中含氨基甲酸基团 ，其机械强度、耐磨性及其他性能优异。 ii. 性能 可制得硬度高而富弹性橡胶制品。具有卓越耐磨性，其耐磨程度为的 510倍。机械强度高，达 60MPa以上，能承受100MPa，甚至能在 1000MPa高压和超高压条件下工作。其耐油性能好，耐矿物油的能力优于，为的56倍。它还具耐老化、耐臭氧、耐辐射等良好性能，以及理想的

9、机械加工性能。缺点是耐水性差（会发生水解，致使强度下降），耐酸、耐碱性差，高温性能差，动态生热大。其使用温度一般在80左右。 iii. 用途 用于制造各种耐磨、耐油、耐低温和高强度的橡胶制品和绝缘体，如矿山浮洗机的水轮、泥浆泵衬里等，塑料、造纸和印刷行业中的各种胶辊，各种齿轮带、实心轮胎。它还广泛用作板金冲压工艺中的冲裁、成型模、及矿山、机械等的密封、油封。,3. 常用橡胶材料的种类、性能和应用,6.1.4 胶粘剂与纤维材料Adhesives and fiber materials,1. 常用胶粘剂的类别 胶粘剂按基体材料的分类如下表所示。,胶粘剂按基体材料的分类 表,2. 合成胶粘剂的胶接特

10、点,（1） 适用范围广 一般不受材料种类和几何形状的限制。这是焊接、螺栓、铆接等连接方法所无法相比的。 （2） 整个胶接面都能承受载荷 胶接面机械强度比较高。例如，两块钢板之间连接，用胶接（粘合面积为25.425.4mm2）比铆接（铆钉直径6.35mm）剪切强度高4095。 （3） 应力分布均匀 避免了应力集中，耐疲劳强度提高。 （4） 胶接结构重量轻 节省材料比较显著，可省去大量铆钉、螺栓。例如，一架重型轰炸机用胶接代替之后，可减轻重量34，且胶接结构表面光滑、美观。 （5） 具有密封作用 可堵住三漏（漏气、漏水、漏油），有良好耐水、耐介质、防锈、耐蚀性和绝缘性。 （6） 工艺温度低 胶接可

11、在较低温度（甚至室温）下进行。这样，可以避免其他对热敏感的部分受到损害。 （7） 胶接工艺及设备 要求较简单，操作容易，可节省劳力，降低成本。 但胶接也有其缺点和局限性。例如，胶接接头对环境温度升高较敏感。一般结构胶粘剂的长期工作温度不超过 150；某些胶粘剂的粘接工艺较复杂，需加温加压，固化时间长；被粘物需经特殊表面处理；胶接质量无完善的无损检查方法等。 胶接是一新工艺，只要充分了解胶接工艺特点，扬长避短则会使其发挥更大作用。,3. 合成胶粘剂的组成,胶粘剂一般由几种材料组成。通常是以具有粘性或弹性的天然产物和合成高分子化合物为基料加入固化剂、填料、增韧剂、稀释剂、防老剂等添加剂而组成的一种

12、混合物。每种具体的胶粘剂的组分主要决定于胶的性质和使用要求。 （1） 基料 基料是使胶粘剂具有粘附特性的主要而必需的成分，又称为基体。基料通常是由一种或几种高分子化合物混合而成。常用的天然产物有淀粉、蛋白质、动物的骨和血、虫胶以及天然橡胶等；合成胶有氯丁、丁晴、丁苯橡胶等。 （2） 固化剂 固化剂又称硬化剂。它能使线型分子形成网型或体型结构，从而使胶粘剂固化。按基料固化反应的特点和需要形成胶膜的要求（如硬度、韧性等）及使用情况等来选择固化剂。如以环氧树脂为基料的胶粘剂，它有胺类、酸酐类以崐及高分子化合物固化剂等。 （3） 填料 填料的加入可以增加胶粘剂的弹性模量，降低线膨胀系数，减少固化收缩率

13、，增加导热率、粘度、抗冲击韧性、介电性（主要为电击穿强度）；增加最高使用温度、耐磨性、胶接强度；改善胶粘剂耐水、耐介质性和耐老化性等。 （4) 增韧剂 一般树脂固化后，其性能较脆，无多大实用价值。胶粘剂中加入增韧剂可以提高它的冲击韧性，并且可以改善胶粘剂的流动性、耐寒性与耐震性等，但会使胶粘剂的弹性模量、抗蠕变性、耐热性等有所降低。 (5) 稀释剂 稀释剂的主要作用是降低粘度，以便于涂布施工。同时，也起延长胶粘剂使用寿命的作用。 (6)改性剂 为了改善某一性能，满足特殊需要，还可加入一些改性剂。如提高胶粘强度，可加入偶联剂，也称增粘剂，有KH-550（适用于酚醛树脂胶）、KH-560（适用于环

14、氧树脂胶）；为促进固化反应可加入促进剂DMP-30、苯酚、硫脲；还有为使胶接或胶补好的制件外表美观，可加入着色剂。,粘接用胶粘剂选择参考表,6. 合成纤维,凡能保持长度比自身直径大100倍的均匀条或丝状高分子材料均称纤维。 它可分为天然和化学纤维（化学纤维又可分为人造和合成纤维两类）。 （1）常用合成纤维材料 聚酰胺纤维(耐纶或尼龙，习惯称锦纶) 它具有强韧、弹性高，质量轻，耐磨性好，润湿时强度下降很少，染色性好，抗疲劳性也好，较难起皱等。 聚酯纤维(涤纶或“的确凉”) 它是生产量最多的合成纤维。以短纤维、纺织纱和长丝供应市场，广泛与其它纤维进行混纺。其特点是高强度、耐磨、耐蚀、疏水性，润滑时

15、强度完全不降低，干燥时强度大致与锦纶相等，弹性模量大，热变定性特别好，经洗耐穿，耐光性好，可与其它纤维混纺。 聚丙烯腈纤维(奥纶，开司米纶，俗称腈纶) 这类纤维几乎都是短纤维。它具有质轻，保温和体积膨大性优良。强韧而富弹性，软化温度高，吸水率低。,（2）常用特种纤维材料,玻璃纤维 由玻璃经高温熔化成液体并以极快速度拉制而成。其特点:具有高的抗拉强度;比重小;耐热性好;化学稳定性高，除氢氟酸、热浓磷酸和浓碱外，对所有化学介质均有良好稳定性，弹性模量约为钢的1/31/6。常见玻璃纤维制品有玻璃布、玻璃带、玻璃绳及玻璃纤维带、玻璃纤维毡、无纺布等。玻璃纤维连续纱可直接用作缠绕玻璃钢的增强材料。 凯夫

16、拉(Kevlar)纤维(芳香族聚酰纤维，简称芳纶) 是以对苯二甲酰氯和对苯二胺为原料经高新技术而制得，由于其大分子链中含酰胺基和苯环，大分子链易于排列规整和结晶。其特点以高比强度、高比模量而著称，又称合成钢丝。抗拉强度高，弹性模量高，良好热稳定性(可在290以下长期使用，在150下强度不下降，在-196时不发脆，不会燃烧)，有良好化学稳定性(只与少数强酸、强碱发生化学反应)，良好抗冲击性、高的疲劳寿命及抗紫外线性能。 碳纤维 系用有机纤维(聚丙烯腈、沥青、聚丙烯和粘胶)在隋性气体中，经高温碳化而成。其特点:与玻璃纤维比较，其弹性模量很高，导热系数大，能导电、耐磨损，延伸率较小;其化学性能与碳相

17、似，除会被强氧化剂氧化外，对一般酸碱不会发生化学反应;热稳定性好，在1500以下，其强度不下降，同时耐低温性能也很好，如在液氮温度时也不会脆化。由于碳纤维的结晶高度定向，使其纵向导热性优于横向;此外还耐油、抗放射和辐射等。 碳纤维可分为两类，一类为聚丙烯晴系碳纤维（PAN），其工艺过程包括原丝制造稳定化（预氧化）碳化及石墨化表面处理；另一类为沥青系碳纤维，是将沥青在400500惰性气体中先转变为液晶态，再将液晶沥青作纺丝固化、碳化、石墨化等过程，最后对碳纤维进行表面处理和整形。目前碳纤维的强度水平可达35004500MPa，弹性模量高达500700GPa。高强度型一般取质量均衡的PAN系，高弹

18、性模量型则用沥青系。,6.1.5 导电聚合物材料简介,1.导电聚合物材料的开发背景 2.导电聚合物材料的种类和特点 3. 结构型导电聚合物 4. 复合型导电聚合物 5.导电聚合物材料的应用 6.导电聚合物材料的挑战与机遇,1.导电聚合物材料的开发背景,一提起导电材料大家马上就会联想到是金属，一提起绝缘材料又会联想到塑料（聚合物）。这是因为我们平时生活中所用的导线大都是用金属铜制做的，而外面的绝缘层则是用聚合物材料（塑料或橡胶）制成的。日常生活中使用的插头、插座、电器的外壳等也都是用塑料制成的。 因此，一般认为聚合物材料具有良好的绝缘性。但是，高聚物的这一特性有时会产生不小的弊端，诸如电荷积聚、

19、放电及电磁波干扰等，给生产和生活造成较大的损失。 如果这种因磨擦而产生的静电是发生在大工业生产过程中，它将会给生产带来极大危害。例如运送煤炭的塑料传送带因磨擦生电会造成火灾和爆炸事故；运送原油的油船因海浪颠簸，塑料泡沫保温层与原油磨擦生电，使泡沫带电而失火；塑料薄膜在制备过程中，同导辊产生的静电轻则造成产品的变形、撕裂，重则酿成大火。静电给大规模集成电路生产带来的损失更是巨大，有的工厂因静电击穿造成集成电路的废品率竟高达35 。据美国20世纪80年代的统计资料，由于静电问题给电子工业带来的损失超过l00亿美元。 在信息通讯中，普通聚合物材料对电磁波的屏蔽作用差，通讯设备常常会受外部电磁波的入侵

20、而造成误操作，造成的后果是难以想象的。这就是为什么在飞机和医院急救室要严禁使用手机通讯。,1.导电聚合物材料的开发背景,说起导电聚合物的发现，还有一段插曲。1967年，日本东京技术研究所的一位科学家百川英树（当时是研究生），正在研究用乙炔气体制备聚乙烯塑料，当他听说著名的研究聚乙烯合成的科学家池田回国后，就虚心拜访。池田谈了自己多年的心得，并把自己试验中用到的一些试剂的数据随手写在一张纸条上。后来百川等在用池田方法即用焊接用的电石合成聚乙炔塑料，他们先在反应器中放入齐格勒纳塔催化剂Ti（OBu）4 AlEt3，然后把电石放进这个反应器里。奇怪，池田用这种方法制造出来的聚乙炔是一种黑色粉末，而他

21、这次得到的产物，却是一种具有金属光泽的银灰色薄膜（即在-78的低温下制成的具有高顺式结构的聚乙炔薄膜）。他冷静地检查了实验的全过程，发现添加的催化剂比规定的数量多出1000倍。不过，测试结果表明，这种银灰色的薄膜，仍是聚乙炔。那么，黑色和银灰色的聚乙炔有没有区别呢？他一直在思考着这个问题。 1975年，百川偶然和来日本访问的美国化学家和物理学家A.G.Macdiarmid麦可弟阿米特教授谈到这种金属样的塑料时，对导电塑料研究多年的麦克弟阿米特彷佛看到了黎明前的曙光。1977年，百川与美国宾夕法尼亚大学化学家和物理学家麦可弟阿米特教授、黑格教授在美国共同发现，用碘（I2）或AsF5掺杂的聚乙炔塑

22、料的室温电导率一下子提高了12个数量级，由绝缘体(电导率109Scm-1)变成了具有金属导体性质的材料(103Scm-1)。他们从而证实了十九世纪初人们从理论提出的长链聚合物材料可转变金属的预言是正确。 这一发现不仅改变了聚合物作为绝缘体的传统概念，而且也开创了一个新型的多学科交叉的研究领域导电聚合物材料，发现者也因此获得了2000年度诺贝尔化学奖。,1.导电聚合物材料的开发背景,于是，人类在塑料王国里拉开了导电塑料研究的帷幕！1987年，德国BASF的HNaarmann教授将掺I2聚乙炔薄膜高度取向，获得其室温电导率高达1.5105s/cm，这个电导率值已和铜的电导率相当，而重量只有铜的1/

23、12。以后，苏武沛、Schriffer和Heeger提出了弧子理论（SSH理论）来解释聚乙炔的导电行为。这种实验和理论的相互推动，促进了导电聚合物材料的发展。 在其后的短时间内，相继开发出了一系列 新型导电聚合物材料，如聚噻吩、聚吡咯、 聚苯硫醚、聚噻唑等（如表所示）。 这些聚合物的电导率在1102Scm之间。 通过特殊的工艺方法，还可以进一步提高其 电导率，例如，将吡咯浸在微孔管内，然后 通过渗入氧化剂聚合。由于微孔的约束，聚 合物呈高度取向的纤维状，电导率可高达 3.2103Scm。,表 典型导电聚合物的结构与电导率,1.导电聚合物材料的开发背景,对聚乙炔电导率进一步提高的研究也在加紧进行

24、，有报道这种材料的电导率可达2106Scm，也就是说，超过了金属铜(电导率为55l05Scm)而成为真正的导电材料。在研究过程中，“掺杂”方法的发现是开发高性能导电聚合物材料的关键性突破，也是当今研究的热点。掺杂聚乙炔与常见材料的电导率见图3.2.1。 为什么经过掺杂处理后的塑料就会导电呢？首先让我们搞清导电是怎么回事。电流是由电子的定向运动形成的。但是，固体物质的电子却只能在物质的能带之内和能带之间运动。 导电过程类似于接力赛跑， 能带好比跑道，电子沿着能带运动。金属的 能带没有被电子充满，电子可以“接力跑”， 因而能导电。塑料的能带充满了电子，电子 不能运动，所以是绝缘体。对塑料进行掺 杂

25、处理后，可从能带中除去一部分电子，使 它成为不饱和的能带，电子就能“接力跑” 了，因而也就一改昔日“面孔”，导起电来。 当今，导电塑料的研究，大有一发而不可收之势，并成为发达国家竞争角逐的热点之一，取得了累累硕果。,图3.2.1,2.导电聚合物材料的种类和特点,按照材料的电导率，可以将材料分为绝缘体、半导体和导体三类。所谓电导率是指物体传导电子的能力，通常用电阻率的倒数来表示，单位是Scm-1。S称为西门子，1S=1-1。导电材料的电导率在102Scm-1以上，铜的电导率可高达106Scm-1，而大多数有机聚合物 材料都是绝缘体，它 们的电导率都小于 10-8Scm-1，半导体 的电导率介于两

26、者之 间(如右图示)。,图 各种材料的电导率,通常所说的导电聚合物材料是指电导率在半导体和导体之间的聚合物材料，一般可以分为两大类。一类是结构型导电聚合物材料，是指那些结构本身能提供载流子从而显示固有导电性的聚合物材料；另一类是复合型导电聚合物材料，它是以绝缘的聚合物材料作基体，与导电性物质(如炭黑和金属)通过各种复合方法而制得的材料。由于结构型聚合物的成本较高，应用受到限制，目前尚未商品化。复合型导电聚合物的制备比较简单，因此已得到广泛的应用。,3. 结构型导电聚合物,按其结构特征主要可分为三类： 共轭体系聚合物，如聚乙炔，聚吡咯，聚苯胺等； 金属螯合型聚合物，如聚酞菁酮等； 离子移动型聚合

27、物络合物，如聚电解质等。 结构型导电高分子本身具有“固有”的导电性，由聚合物结构提供导电载流子（包括电子、离子或空穴）。这类聚合物经掺杂后，电导率可大幅度提高，其中有些甚至可达到金属的导电水平。目前，对结构型导电高分子的导电机理、聚合物结构与导电性关系的理论研究十分活跃。其应用性研究也取得很大进展，如用导电高分子制作的大功率聚合物蓄电池、高能量密度电容器、微波吸收材料、电致变色材料，都已获得成功。但结构型导电高分子的实际应用尚不普遍，关键在于大多数结构型导电高分子在空气中不稳定，导电性随时间明显衰减；此外，其加工性往往不够好，也限制了其应用。科学家们正企图通过改进掺杂剂品种和掺杂技术，采用共聚

28、或共混的方法，克服导电高分子的不稳定性，改善其加工性。目前研究较多的是具有共轭结构的聚合物材料，以下主要介绍这类导电聚合物的结构、原理和应用。,3. 结构型导电聚合物,金属导电是由于其含有大量自由电子，在电场作用下能在电场方向上流动，因而能够导电。有机分子不含自由电子，其电子大都以价电子形式被牢牢地禁锢在相应原子上，不能移动。因此，绝大多数有机材料不能导电，是优良绝缘体。但并不是所有有机材料的电子都不能移动，例如连接在双键或叁键上的电子就能在相邻两个碳原子间形成的杂化轨道上运动，运动范围比单键要大得多。如在隔一个碳原子的位置上还有一根双键，那么这两根双键就会形成共轭，电子运动的范围就更大些。如

29、整个聚合物链都是由这样共轭双键组成，形成具有线型或平面型的大共轭结构，电子就可在整根分子的范围内运动(下图示)。 在热或光的作用下，电子容易活化而具导电性。但完全由电子共轭产生的导电性是不高的，因两个自旋方向不同的电子有成对的要求。原来它们分别占有一个轨道，现在却合占一个轨道，而把另一个轨道给空了出来。这两个轨道在能量上存在一定差别，而当电子导电时又不得不越过这个能级差。这就好比汽车在高低不平的路面上前进一样，使运动受到阻碍，影响了导电率。因此，这种由电子共轭制成导电材料只具有半导体的电导率。,3. 结构型导电聚合物,解决的办法是要减小这两个轨道的能级差，已找到的主要手段是“掺杂”。常用的掺杂

30、剂是一类容易供给电子的电子供体物质，如碱金属，或是一类容易接受电子的电子受体物质，如碘、溴、五氟化砷等。在掺杂过程中，掺杂分子进入聚合物的分子链中，通过电子转移反应，使分子轨道电子的占有情况发生变化，结果使能带间的能量差减小，就好像我们用泥把路面铺平一样。这样电子移动阻力降低了，电导率就提高了。目前，导电聚合物的电导率已达2103scm-1以上，虽比铜小2到3个数量级，但已具有实用价值。 具有同聚乙炔类似结构的聚吡咯、聚苯硫醚、聚苯胺（如图所示）、聚噻吩、聚酞菁类聚合物也都可以通过掺杂制备导电聚合物。 结构型导电聚合物虽然由于成本问题还不能大规模应用，但它们所具有的优异的物理化学性质，展现了无

31、比诱人的应用前景。,4. 复合型导电聚合物,复合型导电聚合物材料是通过一般聚合物与各种导电填料分散复合、层积复合，使其表面形成导电膜等方法制成，它是靠填充在其中的导电粒子或纤维的相互紧密接触形成导电通路而导电的。 其导电性能可通过改变导电填料的品种和用量来调节。当复合体系中导电填料浓度较低时，材料的电导率随导电填料浓度的增加变化较小，但当导电填料浓度达某一值时，电导率会急剧上升，电导率可在10-10scm-1103Scm-1之间变化，超过某值后，体系的电导率增加又趋于平缓，见右图。导电聚合物可作为半导体材料、抗静电和导电材料使用。加入填料的电导率越高、量越大，所得复合材料的导电性越好。因此，可

32、很容易根据使用要求来进行设计符合不同要求的导电产品。 如图所示，当导电填料浓度较低时，填料颗粒分散在聚合物中，相互接触较少，导电性较低。随填料用量的增加，颗粒间接触的机会增多，电导率逐步上升。当填料浓度增加到某一临界值时，体系内的颗粒相互接触，形成无限网链，它就像一个金属网贯穿于聚合物中，形成导电通道，电导率急剧上升，使聚合物变成了导体。,图 聚合物导电率与导电填料量关系,再增加填料的用量，对聚合物的导电性就不会有多大贡献了，所以电导率趋于平缓。,5.导电聚合物材料的应用,聚合物材料和金属的导电有些不同。金属的导电是各向同性的，而聚合物材料的导电性则是各向异性的，沿高分子主链方向的导电率特别大

33、，垂直于主链方向则相反；普通金属的导电性随着温度的降低而增大，而导电聚合物的导电性却相反。这种新型导电聚合物材料被称为“人造金属”。它的出现引起了人们很大的兴趣，因为它既能导电，又具有重量轻的特点，所以，很快就被应用到新技术上。 1. 蓄电池聚合物 2. 吸波材料与颜色变化的应用 3. 电子电器方面的应用,（1）蓄电池聚合物材料,有掺杂聚乙炔和掺杂聚苯硫醚，其性能比较如表3.2.3。掺杂聚乙炔蓄电池具有重量轻、体积小（重量仅为普通铅蓄电池的110，体积仅13）、容量大、能量密度高、不需维修、加工简便等优点，比传统铅酸电池轻，放电速度快，其最大功率密度为铅酸电池的l030倍，对电动自行车和汽车来说，如此快的电能释放速度可大大提高汽车的加速性能和爬坡能力。研究表明：聚合物蓄电池经过1500次充放电循环后，容量损耗只有总容量的百分之几，而铅酸蓄电池一般只能充放电1