结构型导电高分子的结构和导电性能很多都不太稳定,加上所用的掺杂剂的毒性较大,从而影响了它们的实用性.导电聚苯胺的结构和导电性能较稳定,所用掺杂剂的毒性也较小,合成方法简便,所以成为目前最有发展前景的导电功能材料.
　　对于导电聚苯胺的合成、结构与性能方面的研究已有不少文献报道,但采用化学法合成导电聚苯胺的系统研究的报道却不多,文献报道用这种方法合成的导电聚苯胺的产率未超过100%,电导率最高也只有29.8S/cm.
　　本实验就氧化剂的种类与用量、介质酸的浓度、聚合反应条件以及后处理技术等因素对苯胺聚合产物的产率和导电性能的影响等进行了较系统的研究.
　　实验部分 原料过硫酸铵、过硫酸钾、过氧化氢、硝酸铈铵、氢溴酸、磷酸和盐酸等为分析纯试剂;苯胺、过硫酸钠、重铬酸钾、重铬酸铵以及硫酸等为化学纯试剂;其中苯胺在使用前加锌粉蒸馏至完全无色;实验用水为去离子水.
　　聚苯胺(PAn)的合成在室温下,将一定量的苯胺加到一定浓度的酸液中,搅拌均匀后,慢慢滴加氧化剂溶液,反应约1h.产物用耐酸漏斗过滤,用合成用的酸液洗涤数次之后在温度为80℃的条件下真空干燥至恒重.按下式计算产率:产率=(聚苯胺重量/苯胺单体重量)×100%.
　　测试仪器及测试条件元素分析:C、H、N、O用德国的Heraeus CHN-O-Rapid元素分析仪测试,Cl、S采用氧瓶燃烧法测定;红外光谱分析:用溴化钾压片法在美国Nicolet 5DXB型FT-IR Spectrometer上来稿日期:1994-12-16*广东省自然科学基金资助项目周震涛,男,1945年生,副教授;主要研究方向:功能高分子材料.华南理工大学材料科学研究所,邮编:
　　510641测试;电导率测试:将聚苯胺粉末装入模具中以一定的压力压成直径14mm、厚约2mm的圆片,用四探针法在广州半导体材料研究所出产的SDY-Ⅳ型数字式电阻率测试仪上测定PAn的电导率;X射线衍射分析:用日本理学会全自动X射线衍射仪对PAn粉末进行分析;扫描电镜(SEM)分析:用日本PHLPS SEM 505型扫描电镜对压片后聚苯胺的形貌进行分析(样品未经真空镀金处理).
　　结果与讨论氧化剂种类对苯胺聚合及其产物电导率的影响我们选用了多种氧化剂,在1.5mol/L的盐酸和1.0mol/L的苯胺的水溶液中,于室温下进行了苯胺的聚合反应.
　　氧化剂用量对苯胺聚合及其产物电导率的影响在1.5mol/L盐酸和1.0mol/L苯胺水溶液中,改变氧化剂的加入量,聚合产物的产率及电导率都有较大的变化.当过硫酸铵与苯胺的摩尔比值为1.08时,其反应产物的电导率最高,产率也较高.当氧化剂用量过多时,电导率下降,可能是由于过量的过硫酸铵对聚苯胺进一步氧化,破坏了分子链的共轭结构的缘故.
　　用少量的重铬酸铵就可以得到较高的产率,这是由于重铬酸铵的氧化能力很强的缘故.当重铬酸铵与苯胺的摩尔比值从0.125变化到0.500时,反应产物的产率逐渐增大,而其电导率却在摩尔比值为0.375时最大,达到10.0S/cm.
　　为了解过硫酸铵和重铬酸铵这两种氧化体系所得的聚苯胺的结构,我们对其它条件均相同的情况下,摩尔比值为1.08的过硫酸铵氧化体系和摩尔比值为0.375的重铬酸铵氧化体系所合成的聚苯胺进行了元素分析和红外光谱研究.
　　过硫酸铵和重铬酸铵两种氧化体系合成的聚苯胺的元素组成及其相对比值基本相同,归一化处理后得到的聚苯胺分子式也基本相同.
　　盐酸浓度对苯胺聚合及其产物电导率的影响用过硫酸铵为氧化剂,在苯胺浓度为1.0mol/L、氧化剂与苯胺的摩尔比值为1.08的条件下,改变盐酸浓度,聚合产物的产率和导电性能都有明显的不同.
　　当盐酸浓度从0.9mol/L增加到2.2mol/L时,聚合反应产物的产率增加不多,而电导率却随之增长较大.这可能是由于聚苯胺分子中醌式结构的相对含量增大所致.当HCl的浓度增加到2.8mol/L时,反应产物的产率和电导率都下降.随着酸度的增大,产物中低聚物的含量也增大.这是由于HCl的加成产物增多,而醌式含量下降的缘故.
　　聚苯胺片是由许多颗粒堆积而成,中间存在不少空隙和裂缝.其颗粒的大小约为1μm左右.由此可知,用四探针方法测试聚苯胺的电导率,与颗粒间的接触电阻有关,只能得到近似值,掺杂聚苯胺的本征电导率比四探针法所测得的数值可能要高得多.因此,用什么方法才能精确测定掺杂聚苯胺的电导率的问题,还有待进一步的研究.

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