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导电高分子材料及其应用综述

导电高分子材料及其应用综述
导电高分子材料及其应用综述

《功能高分子材料》课程作业

导电高分子材料及其应用

学院:生物与化学工程学院

专业:应用化学

班级:2010011401

姓名:张海洋(58)申长帅(30)

指导老师:刘建连

摘要:主要论述了导电高分子材料的种类、发展概况及其应用,对新近开发的复合型导电高分子材料产品进行了介绍,并对导电高分子材料的发展进行了展望.导电高分子材料具有高电导率、半导体特性、电容性、电化学活性,同时还具有一系列光学性能等,具有与一般聚合物不同的特性。因此,它们在导电材料、电极材料、电显示材料、电子器件、电磁波屏蔽以及化学催化等方面具有很大的潜在应用。根据导电高分子材料的研究和应用现状分析了其今后的研究趋势,并展望了其应用前景。

关键词:导电高分子应用导电高分子材料复合型导电高分子导电高分子材料的种类

按照材料的结构与组成,可将导电高分子材料分为两大类。一类是复合型导电高分子材料,另一类是结构型(或本征型)导电高分子材料。

1.1 复合型导电高分子材料

复合型导电高分子材料是将各种导电性物质以不同的方式和加工工艺(如分散聚合、层积复合、形成表面电膜等)填充到聚合物基体中而构成的材料。几乎所有的聚合物都可制成复合型导电高分子材料。其一般的制备方法是填充高效导电粒子或导电纤维,如填充各类金属粉末、金属化玻璃纤维、碳纤维、铝纤维、不锈钢纤维及锰、镍、铬、镁等金属纤维,

填充纤维的最佳直径为7m。复合型导电高分子材料在技术上比结

构型导电高分子材料具有更加成熟的优势,用量最大最为普及的是炭黑填充型和金属填充型。

1.2 结构型导电高分子材料

结构型(又称作本征型)导电高分子是指那些高分子材料本身或经过掺杂后具有导电功能的聚合物。这种高分子材料本身具有“固有”的导电性,由其结构提供导电载流子,一旦经掺杂后,电导率可大幅度提高,甚至可达到金属的导电水平。从导电时载流子的种类来看,结构型导电高分子材料又被分为离子型和电子型两类。离子型导电高分子通常又称为高分子固体电解质,它们导电时的载流子主要是离子。电子型导电高分子指的是以共轭高分子为主体的导电高分子材料。导电时的载流子是电子(或空穴),这类材料是目前世界导电高分子中研究开发的重点。

2 导电高分子材料的发展概况

复合型导电高分子材料在工业上的应用始于20世纪60年代。它是将导电的炭黑、金属粉末、金属丝或碳纤维混到高分子基质中而形成的导电材料。进入80年代,美、德、日等国先后制定了有关限制电磁干扰/射频干扰(EMI / RFI)公害的规定,规定生产的各种电子电气设备必须有电磁屏蔽设施,使得导电高分子材料的研究开发空前活跃,市场需求量增大。从1982 -1987 年,美国对导电高分子材料的需求

量增长了3.3倍,日本从1980 -1987年需求量增长了4.4 倍。90年代

随着微电子工业的发展,导电高分子材料的市场越来越大。据预测,

到21世纪初,导电塑料总消费量将从上世纪90年代初的5.45 万I 增

至20.9 万,保持年增长率15%的势头。

结构型导电高分子材料是1971年由日本白川研究用齐格勒- 纳

塔催化剂合成聚乙炔时发现的。80年代以来,发现聚对苯硫醚、聚吡咯、聚噻吩、聚喹啉等共轭型聚合物均可通过掺杂形成高导电塑料。

90 年代,结构型导电高分子材料已部分进入实用化阶段,如德国Zippering Kessler 公司制成了用于生产高剪切的结构型导电高分

子材料模塑部件的专用小型设备。BASF 公司研制的聚乙炔,在导电率与质量比上已经达到许多金属相同的量级。

虽然结构型导电高分子材料已开始进入实用化,但因其性能不稳定、难加工、成本高等缺点,使其占整个导电高分子材料的比重相当低,目前市场供应的产品90%以上是复合型的。据预测,到2010 年结构型导电高分子材料将占总导电高分子材料销售

额的17.5%。此外,日本的道化学、三菱气体化学、宇部工业、德国的BASF等公司对导电塑料已经进入了更高层次的研究。目前聚乙炔是技术上最为成熟的结构型导电高分子材料,并且得到了推广应用。

3 导电高分子材料的应用

导电高分子材料与金属材料相比,具有质量轻、易成型、耐腐蚀性好、可选择的电导率范围宽、结构易变和半导体特性、具有高电导率、可逆氧化还原性、不同氧化态下的光吸收特性、电荷储存性、导电与非导电状态的可转换性等。目前主要用于导电衬料、可充电电池电极材料、光电显示材料、信息记忆材料、屏蔽和抗静电材料、电子器件等方面。

(1)作为导电材料导电聚合物具有高电导率,在理论上讲,导电

聚合物应该成为金属电力输送材料的有力竞争者,但是对多数导电聚合物来说,电导率相对较低,化学稳定性较差,在空气中很快失去导电性能,因此,作为电力输送材料与金属相比还有较大差距,在这方面的大规模应用开发还有待上述性能的改进。聚乙炔在掺杂状态下的电导率能与铜媲美。由于电性不够稳定,导电高分子尚不能替代铜、铝、银等金属而加以利用。但是,目前已研制出一种加压性导电橡胶,这种橡胶只有在加压时才表现导电性,而且仅在加压部位显示导电性,未加压部位仍保持绝缘性。加压性导电橡胶可用作压敏传感器,还被广泛应用于防爆开关、音量可变元件、高级自动把柄、医用电极、加热元件等方面。另外,导电高分子可制成彩色或无色透明轻质导电薄膜。除了在传统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、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.

(2)作为电极材料导电聚合物不仅来源广泛,而且重量轻、不污

染环境,与无机电极材料相比,由导电聚合物作为电极具有很高的能量比,电压特性好,这一优势对于以航空航天、以及电动汽车为应用对象的特种可充电电池的研制来说意义十分重大。根据其使用的掺杂剂不同,目前以导电聚合物为电极材料的二次电池主要有3种结构类型:①以导电聚合物作为电池的阴极材料;②作为阳极材料;③电池

中的阳极和阴极都由不同氧化态的导电聚合材料构成。作为阳极,导电聚合物应进行p一型掺杂,被n.型掺杂的导电聚合物则作为电池阴极。作为电极材料,虽然经掺杂的聚乙炔的电导值已经超过1×105S

/cm,可是其充放电稳定性差,最终影响其进一步的应用,从而促使人们将研究目标转向聚吡咯、聚苯胺等其他环境稳定性较好的导电高分子品种。以导电高分子材料作电极的蓄电池具有较高的电容量和能量密度,充电效率也较高,具有很大的开发潜力。但要实际应用,其电解质及电池材料的稳定性仍是需要解决的问题。

(3)作为显示材料导电聚合物在电极电压的作用下聚合物本身发

生电化学反应,使其氧化态发生变化,在氧化还原反应的同时,聚合物的颜色在可见光区发生明显改变,由此建立电压和颜色的对应关系。导电聚合物电显示器就是以电压和颜色的对应关系为依据。与液晶显示器相比,这种装置的优点是没有视角的限制。聚毗咯、聚噻吩和聚苯胺是显色性和稳定性均较好的电显示材料。随着电压的变化,聚吡咯可在黄色-蓝紫色间变化上万次以上,聚噻盼也可在红色一蓝色间

变化。日本学者曾用电化学方法将聚邻苯二胺(无色.红色)、聚间氨基苯磺酸(无色-蓝色)和聚苯胺(无色.绿色)复合制成电致变色材料,在该领域作出了较为成功的探索。单一导电高分子品种很难实现三原色显示,通常将几类导电高分子通过化学、电化学或物理的方法共混成全色电致变色材料。

(4)作为电子器件利用导电高分子制成的自限温发热材料是一种

具有正温度系数的热敏电阻材料,其特点是随温度的升高,电阻率增

加,当达到一定温度时,材料电阻率迅速增加至一极限值,发生导体向半导体的转变,自限温度通过高聚物掺杂配方的改变可在一定范围内加以调节。这种材料可用于制备自限温加热器、过流保护元件及其他感温元件等,广泛应用于石化、农业、水产畜牧业、汽车、医疗保健及家庭日用品等诸多领域。具有半导体特性的导电高分子制成的发光二极管性能已发展到可以与无机发光材料相媲美的程度,相继出现的聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩二极管已部分实现了商品化。与传统的无机发光二极管相比,高分子发光二极管具有颜色可调、可弯曲、大面积和低成本等优点,如果其发光效率及其寿命得到解决,导电高分子二极管将实现导电高分子实用化的重大突破口。离子导电聚合物可在各种电化学器件中替代液体电解质使用,具有无渗漏、对其他器件无腐蚀、电解质无挥发性,构成的器件使用寿命长、容量大、体积小、能量密度和功率提高的优点。虽然,目前多数聚合电解质的电导率还达不到液体电解质的水平,但由于聚合电解质可以制成厚度很小,面积很大的薄膜,使两电极间的绝对电导值可与液体电解质相比,满足实际需要。

3 结束语

导电高分子材料在美、日、德等国家的使用量已经达到较高的程度,需求量也不断增加,而我国导电高分子材料在电子、电器工业中的应用尚处于起步阶段。目前开发新的电子材料和相应的元件已引起各国科技工作者的重视,利用导电高分子材料的电极活性已在轻量、高能电池的商业应用上取得了成功,此外,在分子水平对材料的研究,

使导电高分子向纳米化和多功能化的方向发展,必将对传统电子材料带来一场新的技术革命。

参考文献

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[5]李星玮. 化工新型材料,17,(4):3-5

导电高分子材料的应用、研究状况及发展趋势(精)

导电高分子材料的应用、研究状况及发展趋势 熊伟 武汉纺织大学化工学院 摘要:与传统导电材料相比较 , 导电高分子材料具有许多独特的性能。导电高聚物可用作雷达吸波材料、电磁屏蔽材料、抗静电材料等。介绍了导电高分子材料的结构、种类及导电机理、合成方法、导电高分子材料的应用、研究现状及发展趋势。 关键字:导电高分子分类制备现状 Abstract : Compared with conventional conductive materials, conductive polymer material has many unique properties. Conducting polymers can be us ed as radar absorbing materials, electromagnetic shielding materials, antistatic materials. Describes the structure of conductive polymer materials, types and conducting mechanism, synthesis methods, the application of conductive poly mer materials, research status and development trend. Keywords : conductive polymer categories preparation status 1 导电高分子的结构、种类 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 [3]。 结构型导电高分子材料是指高分子本身或少量掺杂后具有导电性质的高分子材料。 根据加入基体聚合物中导电成分的不同 , 复合型导电高分子材料可分为两类 :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 [5]。

高分子材料环氧树脂综述

高分子材料环氧树脂综述 摘要:环氧树脂是指分子中含有两个以上环氧基团的一类聚合物的总称。它是环氧氯丙烷与双酚A或多元醇的缩聚产物。由于环氧基的化学活性,可用多种含有活泼氢的化合物使其开环,固化交联生成网状结构,因此它是一种热固性树脂。本文将简单介绍环氧树脂的结构、性能、应用及研究现状,重点介绍环氧树脂的应用前景和研究现状。 关键词:高分子材料;环氧树脂;结构;研究现状 一、前言 在世界范围内, 高分子材料的制品属于最年轻的材料.它不仅遍及各个工业领域, 而且已进入所有的家庭, 其产量已有超过金属材料的趋势, 将是 21 世纪最活跃的材料支柱. 面向21 世纪的高科技迅猛发展, 带动了社会经济和其他产业的飞跃, 高分子已明确地承担起历史的重任, 向高性能化、多功能化、生物化三个方向发展.21 世纪的材料将是一个光辉灿烂的高分子王国. 环氧树脂是指分子中含有两个以上环氧基团的一类聚合物的总称。它是环氧氯丙烷与双酚A或多元醇的缩聚产物。由于环氧基的化学活性,可用多种含有活泼氢的化合物使其开环,固化交联生成网状结构,因此它是一种热固性树脂。双酚A 型环氧树脂不仅产量最大,品种最全,而且新的改性品种仍在不断增加,质量正在不断提高。我国自1958年开始对环氧树脂进行了研究,并以很快的速度投入了工业生产,至今已在全国各地蓬勃发展,除生产普通的双酚A-环氧氯丙烷型环氧树脂外,也生产各种类型的新型环氧树脂,以满足国防建设及国家经济各部门的急需。 二、基本分类 1.分类标准 环氧树脂的分类目前尚未统一,一般按照强度、耐热等级以及特性分类,环氧树脂的主要品种有16种,包括通用胶、结构胶、耐高温胶、耐低温胶、水中及潮湿面用胶、导电胶、光学胶、点焊胶、环氧树脂胶膜、发泡胶、应变胶、软质材料粘接胶、密封胶、特种胶、潜伏性固化胶、土木建筑胶16种。 2.几种分类 对环氧树脂胶黏剂的分类在行业中还有以下几种分法: (1)按其主要组成分为纯环氧树脂胶黏剂和改性环氧树脂胶黏剂; (2)按其专业用途分为机械用环氧树脂胶黏剂、建筑用环氧树脂胶黏剂、电子环氧树脂胶黏剂、修补用环氧树脂胶黏剂以及交通用胶、船舶用胶等; (3)按其施工条件分为常温固化型胶、低温固化型胶和其他固化型胶; (4)按其包装形态可分为单组分型胶、双组分胶和多组分型胶等; 还有其他的分法,如无溶剂型胶、有溶剂型胶及水基型胶等。但以组分分类应用较多。 三、几种常见环氧树脂结构

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论光功能高分子材料的研究发展及应用综述 吴俊杰 化工081班 前言:光功能高分子材料研究是光化学和光物理科学的重要组成部分,近年来随着现代科学技术的发展,光功能高分子材料研究在功能材料领域占有越来越重要的地位,光功能高分子材料日益受到重视。光功能高分子材料的应用领域已从电子、印刷、精细化工等领域扩大到塑料、纤维、医疗、生化和农业等方面,正在快速发展之中,光功能高分子材料研究与应用也将越来越广。 1光功能高分子材料及分类 光功能高分子材料是指能够对光进行传输、吸收、储存、转换的一类高分子材料。 表1 光功能高分子材料的分类 剂等构成。 光致抗蚀剂:主要包括正性光致抗蚀剂和负性光致抗蚀剂等。 高分子光稳定剂:主要包括光屏蔽剂、激发态狙灭剂抗氧剂和聚合型光稳定剂等。 光致变色高分子材料:主要包括含硫卡巴腙络合物的光致变色聚合物、含偶氮苯的光致变色高分子和含螺苯并吡喃结构的光致变色高分子等。 光导电高分子材料:由光导电聚合物材料构成。

2光功能高分子材料的类别和应用 表2 光功能高分子材料的类别和应用 3光功能高分子材料的发展概况 1954年,美国柯达公司的Minsk等人开发出光功能高分子聚乙烯醇肉桂酸酯,并成功应用于印刷制版。而现在光功能高分子材料应用领域已从电子、印刷、精细化工等领域扩大到塑料、纤维、医疗、生化和农业等方面,发展之势方兴未艾。 光功能高分子材料能够对光能进行传输、吸收、储存、转换.塑料光导纤维是利用高分子的光曲线传播性而制成的非线性光学元件。塑料光纤一般以有机玻璃为芯材,以含氟透明树脂为皮层,用柔软的有机硅树脂进行一次包覆,然后用硬质高分子材料进行二次包覆。有机玻璃、含氟透明树脂、有机硅树脂都是高分子材料,芯材有高折光率,皮层为低折光率材料。光纤的直径范围为几十到约1000微米,光纤在光纤芯内通过反复反射而向前传输,由于塑料光纤在目前传输损耗仍较高,主要应用于飞机、舰船和汽车内部的短距离光通信系统。此外,还应用于光纤显示器、图像的缩小和放大、火焰及高温监视器、光开关、巨点折象器、阅读穿孔卡片、道路标志和装饰照明等。近来,对有机玻璃采用重氢化技术,已使塑料光纤的传输损耗有所降低,为较长距离应用创造了条件。 以高性能有机玻璃或聚碳酸酯透明塑料的高分子材料为基材制成的光盘,是80年代新开发成功的先进信息、记录、储存元件,适应了激光技术的发展和对大容量、高信息密

现代高分子材料综述(非常好!!)

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关于导电高分子材料的研究进展

湖北汽车工业学院 本科生课程论文 《新材料导论》 论文题目关于导电高分子材料的研究进展学生专业班级 学生姓名(学号) 指导教师(职称) 完成时间

关于导电高分子材料的研究进展 摘要:与传统导电材料相比较,导电高分子材料具有许多独特的性能。导电高聚物可用作雷达吸波材料、电磁屏蔽材料、抗静电材料等。介绍了导电高分子材料的概念、分类、导电机理及其应用领域,综述了近些年来国内外科研工作者对导电高聚物的研究进展状况并对其发展前景进行了展望。 关键词:导电高分子;功能材料;导电机理;应用;述评。 自从1976年美国宾夕法尼亚大学的化学家MacDiarmid领导的研究小组首次发现掺杂后的聚乙炔(Polyacetylene,简称PA)具有类似金属的导电性以后,人们对共轭聚合物的结构和认识不断深入和提高,新型交叉学科)))导电高分子领域诞生了。在随后的研究中科研工作者又逐步发现了聚吡咯、聚对苯撑、聚苯硫醚、聚噻吩、聚对苯撑乙烯撑、聚苯胺等导电高分子。导电高分子特殊的结构和优异的物理化学性能使它成为材料科学的研究热点,作为不可替代的新兴基础有机功能材料之一,导电高分子材料在能源、光电子器件、信息、传感器、分子导线和分子器件,以及电磁屏蔽、金属防腐和隐身技术上有着广泛、诱人的应用前景。到目前为止,导电高分子在分子设计和材料合成、掺杂方法和掺杂机理、可溶性和加工性、导电机理、光、电、磁等物理性能及相关机理以及技术上的应用探索都已取得重要的研究进展。本文介绍了导电高分子的结构特征、导电机理及其应用领域,综述了近些年来导电高分子材料研究领域的进展状况。 1 导电高分子材料的分类 高分子导电材料通常分为复合型和结构型两大类: ①复合型高分子导电材料。 由通用的高分子材料与各种导电性物质通过填充复合、表面复合或层积复合等方式而制得。主要品种有导电塑料、导电橡胶、导电纤维织物、导电涂料、导电胶粘剂以及透明导电薄膜等。其性能与导电填料的种类、用量、粒度和状态以及它们在高分子材料中的分散状态有很大的关系。常用的导电填料有炭黑、金属粉、金属箔片、金属纤维、碳纤维等。 ②结构型高分子导电材料。 是指高分子结构本身或经过掺杂之后具有导电功能的高分子材料。根据电导率的大小又可分为高分子半导体、高分子金属和高分子超导体。按照导电机理可分为电子导电高分子材料和离子导电高分子材料。电子导电高分子材料的结构特点是具有线型或面型大共轭体系,在热或光的作用下通过共轭π电子的活化而进行导电,电导率一般在半导

导电高分子的应用(精)

导电高分子的应用 学校名称:华南农业大学 院系名称:材料与能源学院 时间:2017年2月27日

由于导电高分子具有特殊的结构和优异的物化性能, 使其在电子工业、信息工程、国防工程及其新技术的开发和发展方面都具有重大的意义。其中因聚苯胺具有原料易得、合成工艺简单、化学及环境稳定性好等特点而得到了更加广泛的研究和开发, 并在许多领域显示出了广阔的应用前景。 1在电子元器件开发中的应用 1.1用于防静电和电磁屏蔽方面 导电高聚物最先应用是从防静电开始 的。将特定比例的十二烷基苯磺酸和对甲苯磺酸混合酸掺杂的PANI与聚(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)树脂(ABS)共混挤出,制备了杂多酸掺杂PANI/ABS复合材料,通过现场聚合的方法在透明聚酯表面聚合了一层导电PANI,表面电阻可控制在 106-109Ω。通过对复合材料EMI屏蔽的研究,发现在101 GHz下,复合材料的屏蔽效能随其中PANI含量的增大而增大。 1.2 导电高分子材料在芯片开发上的运用 在各种带有微芯片的卡片以及条码读取设备 上,高分子聚合物逐渐取代硅材料。塑料芯片的 价格仅为硅芯片的1%-10%,并且由于其具有可溶 性的特性而更易于加工处理。目前国际上已经研 制出集成了几百个电子元器件的塑料芯片,采用 这种导电塑料制造的新款芯片可以大大缩小计算 机的体积,提高计算机的运算速度。 1.3 显示材料中的导电高分子材料 有机发光二极管是由一层或多层半导体有机膜,加上两头电极封装而成。在发光二极管的两端加上3伏-5伏电压,负极上的电子向有机膜移动,相反,

与有机膜相连的正极上的电子向负极移动,这样产生了相反运动方向的正负电荷载体,两对电荷载体相遇,形成了“电子-空穴对”,并以发光的形式将能量释放。由于它发光强度高、色彩亮丽,光线角几乎达到180度,可用于制造新一代的薄壁显示器,应用在手机、掌上电脑等低压电器上,也应用于金融信息显示上,使图像生动形象,并可图文通显。利用电致变色机理,还可用于制造电致变色显示器、自动调光窗玻璃等。 2在塑料薄膜太阳能电池开发中的应用 传统的硅太阳能电池不仅价格昂 贵,而且生产过程中消耗大量能源, 因此成本昂贵,无法成为替代矿物燃 料的能源,而塑料薄膜电池最大的特 点就是生产成本低、耗能少。一旦技 术成熟,可以在流水线上批量生产, 使用范围也很广。制造塑料薄膜太阳 能电池需要具有半导体性能的塑料。奥地利科学家用聚苯乙烯和碳掺杂形成富勒式结构的材料,再将它们加工成极薄的膜,然后在膜层上下两面蒸发涂上铟锡氧化物或铝作为电极。由于聚苯乙烯受到光照时会释放出电子,而富勒式结构则会吸收电子,如果将灯泡接在这两个电极上,电子开始流动就会使灯泡发光。 3在生物材料开发中的应用 在生命科学领域,导电高分子材料可制成智能材料,用于医疗和机器人制造方面。由于导电有机聚合物在微电流刺激下可以收缩或扩张,因而具备将电能转化为机械能的潜力,这类导电聚合物组成的装置在较小电流刺激下同样表现出明显的弯曲或伸张/收缩能力。为了把聚合物变成伸屈的手指活动,加上了含PPY 的三层复合膜[PPY/缘塑料膜/PPY],其中一层PPY供给正电荷,另一层PPY供给负电荷。机器人手指工作:提供正电荷的一侧凹陷进去,即体积收缩;提供负电

完整word版,功能高分子材料综述

功能高分子材料综述 【文摘】功能高分子材料是高分子学科中的一个重要分支,它是研究各种功能性高分子材料的分子设计和合成、结构和性能关系以及作为新材料的应用技术,它的重要性在于所包含的每一类高分子都具有特殊的功能。它主要包括化学功能高分子材料、光功能高分子材料、电、磁功能高分子材料、声功能高分子材料、高分子液晶、医用高分子材料几部分,这一领域的研究主要包括研究分子结构、组成与形成各种特殊功能的关系,也就是从宏观乃至深入到微观,以及从半定量深入到定量,从化学组成和结构原理来阐述特殊功能的规律性,从而探索和合成出新的功能性材料。本文主要论述了在工程上应用较广和具有重要应用价值的一些功能高分子材料,如吸附分离功能高分子、反应型功能高分子、光功能高分子、电功能高分子、医用功能高分子、液晶高分子、高分子功能膜材料等。 【关键词】材料;高分子;高分子材料;功能材料; 功能高分子材料的定义为:与常规聚合物相比具有明显不同的物理化学性质,并具有某些特殊功能的聚合物大分子(主要指全人工和半人工合成的聚合物)都应归属于功能高分子材料范畴。而以这些材料为研究对象,研究它们的结构组成、构效关系、制备方法,以及开发应用的科学,应称为功能高分子材料科学。 功能高分子材料科学是研究功能高分子材料规律的科学,是高分子材料科学领域发展最为迅速,与其他科学领域交叉度最高的一个研究领域。它是建立在高分子化学、高分子物理等相关学科的基础之上,并与物理学、医学甚至生物学密切联系的一门学科。功能高分子材料是对物质、能量、信息具有传输、转换或贮存作用的高分子及其复合材料的一类高分子材料,有时也被称为精细高分子或者特种高分子(包括高性能高分子) 。其于20 世纪60年代末迅速发展起来的新型高分子材料,内容丰富、品种繁多、发展迅速,已成为新技术革命必不可少的关键材料。 功能高分子是指具有某些特定功能的高分子材料。它们之所以具有特定的功能,是由于在其大分子链中结合了特定的功能基团,或大分子与具有特定功能的其他材料进行了复合,或者二者兼而有之。例如吸水树脂,它是由水溶性高分子通过适度交联而制得,遇水时将水封闭在高分子的网络内,吸水后呈透明凝胶,因而产生吸水和保水的功能。 在合成或天然高分子原有力学性能的基础上,再赋予传统使用性能以外的各种特定功能(如化学活性、光敏性、导电性、催化活性、生物相容性、药理性能、选择分类性能等)而制得的一类高分子。一般在功能高分子的主链或侧链上具有显示某种功能的基团,其功能性的显示往往十分复杂,不仅决定于高分子链的化学结构、结构单元的序列分布、分子量及其分布、支化、立体结构等一级结构,还决定于高分子链的构象、高分子链在聚集时的高级结构等,后者对生物活性功能的显示更为重要。 1 功能高分子材料研究 1.1 导电高分子材料 近几年来,导电性高分子的研究取得了长足的发展,形成了一个十分活跃的边缘学科领域,它对电子工业、信息工业及新技术的发展具有重大的意义。现有的研究成果表明,发展导电高分子不仅可以满足人们对导电材料的需要,而且由于它兼具有机高分子材料的性能及半导体和金属的电性能,具有重量轻,易加工成各种复杂的形状,化学稳定性好及电阻率可在较大范围内调节等特点。此外在电子工业中的应用日趋广泛,促进了现代科学技术的发展。因此,自然引起了学术界和工业界的广泛兴趣。 导电高分子材料根据材料的组成可以分成复合型导电高分子材料(composite conductive polymers)和本征型导电高分子材料(intrinsic conductive polymers)两大类。复合型导电高分子材料是由普通高分子结构材料与金属或碳等导电材料,通过分散、层合、梯

导电高分子材料综述

课题名称:导电高分子材料的研究进展及发展趋势 检索主题词:导电高分子材料 检索工具:万方数据知识服务平台 检索途径及步骤:登录学校图书馆网站,从“中文资源”分类中找到“万方数据资源(主网站)”,选择“高级检索”,规定好想要检索的文献类型,出版时间,主题等进行检索。 导电高分子材料的研究进展及发展趋势综述 高材1208 2012012247 曹凯 摘要:介绍了导电高分子材料的类型,分析了导电材料的导电机理,对其在实际中的应用进行了研究和总结,并且在此基础上展望了导电高分子材料的未来发展趋势。 关键词:导电;高分子材料;机理;应用;发展 引言: 近年来, 导电高分子的研究取得了较大的进展, 科学家对其合成、结构、导电机理、性能、应用等方面经过多年的研究, 已成为一门相对独立的学科。按导电性质的不同,导电高分子材料分为复合型和结构型两种。前者是利用向高分子材料中加人各种导电填料来实现导电,而后者是通过改变高分子结构来实现导电。在社会的发展中,需要这种材料的地方有很多,这也使得对进行加工和应用的研究受到了人们着重地关注。 1导电高分子材料分类 按照材料的结构与组成,可将导电高分子材料分为两大类。一类是复合型导电高分子材料,另一类是结构型(或本征型)导电高分子材料。 1.1复合型导电高分子材料 复合型导电高分子材料是将各种导电性物质以不同的方式和加工工艺(如分散聚合、层积复合、形成表面电膜等)填充到聚合物基体中而构成的材料。几乎所有的聚合物都可制成复合型导电高分子材料。其一般的制备方法是填充高效导电粒子或导电纤维,如填充各类金属粉末、金属化玻璃纤维、碳纤维、铝纤维、不锈钢纤维及锰、镍、铬、镁等金属纤维。复合型导电高分子材料在技术上比结构型导电高分子材料具有更加成熟的优势,用量最大最为普及的是炭黑填充型和金属填充型。 1.2结构型导电高分子材料 结构型(又称作本征型)导电高分子是指那些高分子材料本身或经过掺杂后具有导电功能的聚合物。这种高分子材料本身具有“固有”的导电性,由其结构提供导电载流子,一旦经掺杂后,电导率可大幅度提高,甚至可达到金属的导电水平。从导电时载流子的种类来看,结构型导电高分子材料又被分为离子型和电子型两类。离子型导电高分子通常又称为高分子固体电解质,它们导电时的载流子主要是离子。电子型导电高分子指的是以共轭高分子为主体的导电高分子材料。导电时的载流子是电子(或空穴),这类材料是目前世界导电高分子中研究开发的重点。 2电高分子材料的导电机理 2.1复合型高分子材料导电机理 复合型导电高分子材料导电性主要取决于填料的分散状态”J。根据渗流理论,原来孤立分散的填料微粒在体积分散达到某一临界含量以后,就会形成连续的导电通路。这时离子

最新功能高分子材料综述

功能高分子材料综述

功能高分子材料综述 【文摘】功能高分子材料是高分子学科中的一个重要分支,它是研究各种功能性高分子材料的分子设计和合成、结构和性能关系以及作为新材料的应用技术,它的重要性在于所包含的每一类高分子都具有特殊的功能。它主要包括化学功能高分子材料、光功能高分子材料、电、磁功能高分子材料、声功能高分子材料、高分子液晶、医用高分子材料几部分,这一领域的研究主要包括研究分子结构、组成与形成各种特殊功能的关系,也就是从宏观乃至深入到微观,以及从半定量深入到定量,从化学组成和结构原理来阐述特殊功能的规律性,从而探索和合成出新的功能性材料。本文主要论述了在工程上应用较广和具有重要应用价值的一些功能高分子材料,如吸附分离功能高分子、反应型功能高分子、光功能高分子、电功能高分子、医用功能高分子、液晶高分子、高分子功能膜材料等。 【关键词】材料;高分子;高分子材料;功能材料; 功能高分子材料的定义为:与常规聚合物相比具有明显不同的物理化学性质,并具有某些特殊功能的聚合物大分子(主要指全人工和半人工合成的聚合物)都应归属于功能高分子材料范畴。而以这些材料为研究对象,研究它们的结构组成、构效关系、制备方法,以及开发应用的科学,应称为功能高分子材料科学。 功能高分子材料科学是研究功能高分子材料规律的科学,是高分子材料科学领域发展最为迅速,与其他科学领域交叉度最高的一个研究领域。它是建立在高分子化学、高分子物理等相关学科的基础之上,并与物理学、医学甚至生物学密切联系的一门学科。功能高分子材料是对物质、能量、信息具有传输、

转换或贮存作用的高分子及其复合材料的一类高分子材料,有时也被称为精细高分子或者特种高分子(包括高性能高分子) 。其于20 世纪60年代末迅速发展起来的新型高分子材料,内容丰富、品种繁多、发展迅速,已成为新技术革命必不可少的关键材料。 功能高分子是指具有某些特定功能的高分子材料。它们之所以具有特定的功能,是由于在其大分子链中结合了特定的功能基团,或大分子与具有特定功能的其他材料进行了复合,或者二者兼而有之。例如吸水树脂,它是由水溶性高分子通过适度交联而制得,遇水时将水封闭在高分子的网络内,吸水后呈透明凝胶,因而产生吸水和保水的功能。 在合成或天然高分子原有力学性能的基础上,再赋予传统使用性能以外的各种特定功能(如化学活性、光敏性、导电性、催化活性、生物相容性、药理性能、选择分类性能等)而制得的一类高分子。一般在功能高分子的主链或侧链上具有显示某种功能的基团,其功能性的显示往往十分复杂,不仅决定于高分子链的化学结构、结构单元的序列分布、分子量及其分布、支化、立体结构等一级结构,还决定于高分子链的构象、高分子链在聚集时的高级结构等,后者对生物活性功能的显示更为重要。 1 功能高分子材料研究 1.1 导电高分子材料 近几年来,导电性高分子的研究取得了长足的发展,形成了一个十分活跃的边缘学科领域,它对电子工业、信息工业及新技术的发展具有重大的意义。现有的研究成果表明,发展导电高分子不仅可以满足人们对导电材料的需要,而且由于它兼具有机高分子材料的性能及半导体和金属的电性能,具有重量

导电高分子综述

导电高分子材料及其应用 摘要: 导电高分子材料具有密度小、易加工、耐腐蚀、可大面积成膜,以及电导率可 在绝缘体- 半导体- 金属态(10-9 到105 S/cm)的范围里变化。所以自从1977 年来,导电高分子材料的研究受到了普遍的重视和发展。本文介绍了国内外导 电高分子材料的分类、特点、应用及近年来研究发展的概况。同时还展望了导 电高分子有待发展的方向。 关键词:导电高分子;分类;应用 1导电高分子简介 20 世纪70 年代,白川英树、Heeger 和MacDiarmid等人首次合成了聚乙炔薄膜,后来又经掺杂发现了可导电的高聚物,这就是导电高分子材料。经过40 多年的发展,导电高分子材料也从最初的聚乙炔发展到聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等数十种高分子材料,成为 金属材料和无机导电材料的优良替代品。[1]但是导电高分子在变形过程中不仅仅存在弯曲 移动,而且还会产生蠕动现象,在器件的层间会发生快速分层的行为,溶剂易于挥发,使 用寿命有限、低的能量转换效率等等缺点使其在应用中具有难以突破的难点技术。[2] 2 高分子材料的分类及导电机理 导电高分子材料通常是指一类具有导电功能(包括半导电性、金属导电性和超导电性)、电导率在10-6S/cm 以上的聚合物材料。按照材料结构和制备方法的不同可把导电高分子材料分为结构型(或本征型)导电高分子材料和复合型导电高分子材料两大类。 2.1结构型高分子导电材料 结构型高分子导电材料。是指高分子结构本身或经过掺杂之后具有导电功能的高分子 材料。最早发现的结构型高分子聚合物是用碘掺杂后形成的聚乙炔。这种掺杂后的聚乙炔 的电导率高达105 S/cm。后来人们又相继开发出了聚苯硫醚、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺等导电高分子材料。这些材料掺杂后电导率可达到半导体甚至金属导体的导电水平。结构型 高分子导电材料用于试制轻质塑料蓄电池、太阳能电池、传感器件、微波吸收材料以及试 制半导体元器件等[3] 。但目前这类材料由于还存在稳定性差(特别是掺杂后的材料在空气中的氧化稳定性差)以及加工成型性、机械性能方面的问题,尚未进入实用阶段。 2.1.1 聚乙炔( PA) 纯净聚乙炔掺进施主杂质(碱金属(Li、Na、K)等)或受主杂质(卤素、AsF5、PF5 等)后才能导电。与半导体不同的是,掺杂聚乙炔导电载流子是孤子。聚乙炔是目前世界

有机导电高分子材料

有机导电高分子材料——聚苯胺 聚苯胺(PAn)是目前研究最为广泛的导电高分子材料之一,具有原料易得、合成简便、耐高温及抗氧化性能良好等优点,是目前公认的最具有应用潜力的导电高分子材料之一。PAn还有独特的掺杂机制,优异的物理化学性能,良好的光、热稳定性,使其拥有许多独特的应用领域。目前正应用于许多高新技术如抗静电技术、太阳能电池、全塑金属防腐技术、船舶防污技术、传感器器件、电化学和催化材料、隐身技术、电致变色等,而且对这些技术的应用探索也已取得了重要进展,并逐步向实用化迈进,显示了PAn极其广阔且诱人的发展前景。 物质的能带结构决定其电学性质,物质的能带由各分子或原子轨道重叠而成,分为价带和导带[1]。通常是价带宽度大于10.0eV时,电子很难激发到导带,物质在室温下是绝缘体;而当价带宽度为1.0eV时,电子可通过热、振动或光等方式激发到导带,物质为半导体;经掺杂的PAn,其π成键轨道组成的价带与π反键轨道组成的导带之间的能带宽度(价带)为1.0eV左右,所以PAn 有半导体特性。PAn 的导电机理与其他导电高聚物的掺杂机制完全不同:它是通过质子酸掺杂,质子进入高聚物链上,使链带正电,

为维持电中性,对阴离子也进入高聚物链,掺杂后链上电子数目不发生变化,其导电性能不仅取决于主链的氧化程度,而且与质子酸的掺杂程度有关。PAn用质子酸掺杂时优先在分子链的亚胺氮原子上发生质子化,生成荷电元激发态极化子,使PAn 链上掺杂价带上出现空穴,即P型掺杂,使分子内醌环消失,电子云重新分布,氮原子上正电荷离域到大共轭键中,使PAn 呈现出高导电性。 国内外已相继开展了导电高聚物雷达吸波材料的研究,并取得了一定的进展。聚苯胺吸波材料[20]主要分为掺杂型聚苯胺吸波材料、聚苯胺/无机复合吸波材料、聚苯胺/聚合物复合吸波材料、聚苯胺微管复合吸波材料。掺杂态聚苯胺属于电损耗型介质,其吸波特性与掺杂剂、掺杂度、制备工艺等条件有密切关系,尤其是与材料的电磁性质——电磁参数有直接关系,对微波呈现较好的吸收性能,但掺杂聚苯胺仍存在吸收小、吸收频带窄等缺点,不能满足应用的需要;利用磁性物质物理再掺杂和聚苯胺化学原位聚合法把聚苯胺和高磁感软磁材料以适当的形式复合制备聚苯胺/无机复合吸波材料,具有良好的吸波特性;根据逾渗理论,可将聚苯乙烯、环氧树脂、聚氨酯、乙丙橡胶、聚酰胺等作为有机基体,利用原位聚合法和机械共混

导电高分子材料

导电高分子材料 导电高分子材料概述 摘要导电高分子材料具有高电导率等与一般聚合物不同的特性。文章综述了导电高分子的分类,研究进展,制备方法以及在作为导电材料,电极材料,显示材料,电子器件,电磁屏蔽材料及催化材料方面的应用。 关键词:导电高分子,制备,应用 Abstract :Conductive polymeric materials have the properties such as high conductivity that different from traditional polymeric materials.This paper reviews the classification of conductive polymers, research progress,Preparation methods and Conductive polymeric materials applied as the conductive material, electrode materials, display materials, electronic devices, electromagnetic shielding materials and the application of catalytic materials. Keywords: Conductive polymeric materials, Preparation,application 传统高分子材料的体积电阻率一般介于1010,1020Ω?cm之问,一直作为电绝缘材料使用。自从1997年,美国化学家MacDiarmid、物理学家Herger和日本化学家Shirakawa[1]发现掺杂聚乙炔具有良好导电性后,世界各国科学家纷纷投入到导电聚合物的研究当中,各种有机导电聚合物相继出现,其应用范围也日益扩大,广泛应用于各种家用电器、航空航天、抗静电涂料、雷达吸波材料、电磁屏蔽材料和传感器等方面,极大地丰富和改善了人们的生活。 1.导电聚合物的分类

高分子材料聚合工艺综述

高分子材料聚合工艺综述 姓名:王庆阳 班级:高分子材料与工程1301班 学号:0707130104

高分子材料聚合工艺综述 高分子材料与工程1301班王庆阳 0707130104 摘要:介绍高分子材料的主要工业合成工艺,以及产品的形貌及使用性能。 关键词:高分子材料;合成工艺;自由基聚合;缩合聚合;逐步加成聚合 一、前言 高分子材料作为新时期的全新全能型材料,是现代人类发展的重要支柱,是发展高新科技的基础与先导,高分子材料的应用将会使人类支配改造自然的能力和社会生产力的发展带到一个新的水平,对人类的发展将会出现前所未有的促进。 而作为高分子材料生产的工业基础,高分子材料的合成工艺及其重要,因为它不仅关乎到高分子材料后续产品的性能,并且易于改良、优化从而提高材料的综合性能;因此,本文将对高分子材料的主要合成工艺,即:自由基聚合工艺、缩合聚合工艺、逐步加成聚合工艺,作简单的探讨,为今后在高分子材料工业合成方面的学习及工作奠定基础。 二、自由基聚合工艺 2.1综述 自由基聚合反应是当前高分子合成工业中应用最广泛的化学反应之一。工业中,我们将自由基聚合工艺定义为:单体借助于光、热、辐射、引发剂的作用,使单体分子活化为活性单体自由基,再与单体连锁聚合形成高聚物的化学反应;通过高分子化学的学习,我们知道自由基聚合化学反应主要包括链引发、链增长和链终止三个“基元反应”;同时,在链引发阶段,我们通常选择引发剂作为产生自由基的物质,并通过改变自由基的种类来适应不同的聚合生产工艺。 通常而言,我们将自由基聚合工艺,以实施方法的为分类标准,继续细分为本体聚合、乳液聚合、悬浮聚合和溶液聚合。每种聚合方法聚合体系、产品形态、产品用途各具特色,具体可见表2-1高聚物生产中采用的聚合方法、产品形态与用途。 下面,我们将对这几种自由基聚合工艺的聚合体系组成、产品形貌及性能、适用范围做详细介绍。

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