导电高分子材料聚吡咯ppt课件.ppt

1、导电高分子材料聚吡咯,1,一、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,2,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。,3,4,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。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。,5,二、聚吡咯导电机理,优点：具有共轭双键的

2、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,6,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。,7,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-,8,，以F

3、eCl3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。,9,此时PPy的链结构即为一般的氧化掺杂结构，如图 1(a)。,10,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,11,三、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。,12,电化学合成法：电化学合成法是通过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

4、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,13,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。,14,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，,15,介质的选择：,16,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。,17,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,18,四、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