標籤:高分子化學有機固體

聚苯胺(Polyaniline)一種重要的導電聚合物。 聚苯胺的主鏈上含有交替的苯環和氮原子,是一種特殊的導電聚合物。可溶於N-甲基吡咯烷酮中。

1性質

聚苯胺隨氧化程度的不同呈現出不同的顏色。完全還原的聚苯胺(Leucoemeraldine鹼)不導電,為白色,主鏈中各重複單元間不共軛;經氧化摻雜,得到Emeraldine鹼,藍色,不導電;再經酸摻雜,得到Emeraldine鹽,綠色,導電;如果Emeraldine鹼完全氧化,則得到Pernigraniline鹼,不能導電。

2應用

聚苯胺具有優良的環境穩定性。可用於製備感測器、電池、電容器等。
聚苯胺由苯胺單體在酸性水溶液中經化學氧化或電化學氧化得到,常用的氧化劑為過硫酸銨(APS)。中性條件下聚合的聚苯胺常含有枝化結構。
綠色聚苯胺由苯胺單體在酸性水溶液中經化學氧化或電化學氧化得到,具有良好的導電性能,具有優良的環境穩定性。可用於製備感測器、電池、電容器等。聚苯胺通過「氧化還原摻雜」處理,摻雜后的聚苯胺導電率提高10個數量級以上,並改善了其在溶劑中的溶解性和加工性能。另外,通過特殊方法處理得到的水溶性好的聚苯胺,可以在水性體系裡面使用。聚苯胺可以作為電磁波屏蔽材料,耐腐蝕材料,同時可以吸收微波,還可以用來作為檢測空氣中氮氧化物的含量的材料以及H2S,SO2等有害氣體的含量。
聚苯胺的應用及市場簡介如下:聚苯胺是一種高分子合成材料,俗稱導電塑料。它是一類特種功能材料,具有塑料的密度,又具有金屬的導電性和塑料的可加工性,還具備金屬和塑料所欠缺的化學和電化學性能,在國防工業上可用作隱身材料、防腐材料,民用上可用作金屬防腐蝕材料、抗靜電材料、電子化學品等。
性能特點
組成:聚苯胺及有機質子酸
用途:防腐蝕,防靜電,用於船泊,電子,化工,紡織等領域。
外觀顏色:深綠色或者淺綠色粉末。
導電率:10.6—100(s/cm)
粒徑:小於20um
純度:98.0wt%以上
摻雜率:大於30%(摩爾比)
分散性:在二甲苯,丁醇溶劑中可分散,濃度超過10 wt%,可加工溫度:低於150℃,
氣味:無味
分解溫度:在空氣中超過120度
吸水性:在空氣中可吸3-5%的水份。
貯存:密封可貯存兩年。
化學反應活性:有較高的氧化還原性,可以與鹼,氧化劑,還原劑反應,失去導電性。
包裝:1kg袋裝,10kg紙箱裝。
高導電率聚苯胺水性分散液體,該聚苯胺水分散液體是納米級別的聚苯胺水性液體,該液體是通過將完全不溶解在水裡面的聚苯胺,通過一系列的物理機械加工,使顆粒大的聚苯胺粉體均勻懸浮的水性體系當中,其經過物理機械后的聚苯胺的粒徑達到20nm個納米,顆粒極其細小的聚苯胺水性液體,其分散非常均勻,相當於10幾個聚苯胺分子結合后在水體系中均勻分散,然而不同於聚苯胺溶解,其聚苯胺水性液體很大的提高了聚苯胺的應用範圍,該聚苯胺水性液體的ph可在2-12之間自由調節,不影響聚苯胺的分散,不會重新團聚,該聚苯胺水性液體無清水分層,無固體物質沉澱,完全呈現黑色的乳液狀態,水性液體中的粒子達呈正態分佈,粒徑在5nm到50nm之間,中粒徑是20nm;該水分散液穩定性很好,在室溫放置2年,可通過噴塗、刷塗或澆鑄製備出很高的電導率不同電導率的導電塗層,電導率達到10↑[0]-10↑[2]S/cm;同時具有很好的環境穩定性、化學穩定性和一定的機械強度。

3性能特點

組成:聚苯胺納米粒子,水。用途:防腐蝕,防靜電,用於船泊,電子,化工,紡織等領域。外觀顏色:深綠色乳液。導電率:10.6—100(s/cm)粒徑:平均粒徑20nm含量:10%-20%。氣味:無味分解溫度:在空氣中超過120度貯存:密封可貯存兩年。化學反應活性:有較高的氧化還原性。

4用途

一、聚苯胺可用作防腐蝕塗料
德國科學家成功研製出一種基本上完全不怕生鏽和腐蝕的塑膠塗料,這意味著日後要製造壽命過百年的汽車、遊艇和大橋,將不再是天方夜譚。
研究人員發現,在金屬表面塗上聚苯胺塗料之後,能夠有效阻止空氣、水和鹽分發揮作用,遏止金屬生鏽和腐蝕。這種塑膠塗料成本低,用法簡便,而且不會破壞環境。
簡單而言,鏽蝕是由金屬原子與氧氣結合而成,並會削弱金屬的結構。為此人們一般會在金屬表面塗上漆油或鍍上鋅層,以減慢金屬氧化成銹的過程。不過,漆油和鋅層的耐用程度卻有限。
相對於漆油和鋅,聚苯胺的功能大相徑庭。它不是用作屏障,而是充當催化劑,以干擾金屬氧化成銹這個化學反應。聚苯胺先從金屬吸取電子,然後將之傳到氧氣中。這兩個步驟會形成一層純氧化物以阻止鏽蝕。
在實驗室的環境下,用聚苯胺製造出一種「永久耐用的有機金屬」,其防鏽能力較鋅強一萬倍。在實地測試方面,聚苯胺的防鏽效能則下降至介乎鋅的三至十倍,這已是很大的進步,並且還有更大的潛力提升性能。
納米聚苯胺還可以製成聚苯胺/環氧共混體系、聚苯胺/聚氨酯共混體系、聚苯胺/聚醯亞胺共混體系、聚苯胺/苯乙烯丙烯酸共聚物(SAA)共混體系以及聚苯胺/聚丁基異丁酸酯共混體系等,這些共混物可用於各種場合的表面保護。
這種聚合物塗層優勝於鋅之處,還在於其本身不屬於重金屬,因此對食物鏈和人體健康的影響較小,而且較鋅便宜,更可用於幾乎所有金屬表面。目前,日本、韓國、義大利、德國和法國等歐亞國家,都已開始採用聚苯胺。
二、聚苯胺可用作抗靜電和電磁屏蔽材料
由於它具有良好的導電性,且與其它高聚物的親合性優於碳黑或金屬粉,可以作為添加劑與塑料、橡膠、纖維結合,製備出抗靜電材料及電磁屏蔽材料(如用於手機外殼以及微波爐外層防輻射塗料、和軍用隱形材料等)。
三、聚苯胺可用作二次電池的電極材料
高純度納米聚苯胺具有良好的氧化還原可逆性,可以作為二次電池的電極材料。
四、聚苯胺可用作選擇電極
納米聚苯胺對於某些離子和氣體具有選擇性識別和透過率,因此可作為離子或氣體選擇電極。
五、聚苯胺可用作特殊分離膜
納米聚苯胺因其具有良好的氧化還原可逆性也可製成特殊分離膜等。
六、聚苯胺可用作高溫材料
導電聚苯胺納米材料經測試其熱失重溫度大於200℃,遠遠大於其他塑料製品,所以還可以製備成高溫材料。
七、聚苯胺可用作太陽能材料
納米聚苯胺具有良好的導熱性,其導熱係數是其他材料的2——3倍,所以可作為現有太陽能材料的替代產品。

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