请问有哪些离子型导电聚合物?

请问有哪些离子型导电聚合物?
请问有哪些离子型导电聚合物?

请问有哪些离子型导电聚合物?
本征型导电聚合物材料也被称为结构导电聚合物材料.
结构性导电聚合物根据其导电机理的不同可分为自由电子的电子导电聚合物;离子导电聚合物;氧化还原型导电聚合物.
(1)电子导电聚合物的导电机理及特点
在电子导电聚合物的导电过程中,载流子是聚合物中的自由电子或空穴,导电过程中载流子在电场的作用下能够在聚合物内定向移动形成电流.电子导电聚合物的共同结构特征是分子内有大的线性共轭π电子体系,给自由电子提供了离域迁移条件.作为有机材料,聚合物是以分子形态存在的,其电子多为定域电子或具有有限离域能力的电子.π电子虽然具有离域能力,但它并不是自由电子.当有机化合物具有共轭结构时,π电子体系增大,电子的离
域性增强,可移动范围增大.当共轭结构达到足够大时,化合物即可提供自由电子,具有了导电功能.
纯净或未掺杂上述聚合物分子中各π健分子轨道之间还存在着一定的能级差.而在电场作用下,电子在聚合物内部迁移必须跨越这一能级,这一能级差的存在造成π电子还不能在共轭聚合中完全自由跨越移动.掺杂的目的都是为了在聚合物的空轨道中加入电子,或从占有的轨道中拉出电子,进而改变现有π电子能带的能级,出现能量居中的半充满能带,减小能带间的能量差,使得自由电子或空穴迁移时的阻碍力减小因而导电能力大大提高.掺杂的方法目前有化学掺杂和物理掺杂.电子导电聚合物的导电性能受掺杂剂、掺杂量、温度、聚合物分子中共轭链的长度的影响.
(2)离子型导电聚合物的导电机理
以正负离子为载流子的导电聚合物被称为离子型导电聚合物.解释其导电机理的理论中比较受大家认同的有非晶区扩散传导离子导电理论、离子导电聚合物自由体积理论和无须亚晶格离子的传输机理等理论.固体离子导电的两个先决条件是具有能定向移动的离子和具有对离子溶和能力.研究导电高分子材料也必须满足以上两个条件,即含有并允许体积相对较大的离子在其中扩散运动;聚合物对离子具有一定的溶解作用.非晶区扩散传导离子导电理论认为如同玻璃等无机非晶态物质一样,非晶态的聚合物也有一个玻璃化转变温度.在玻璃化温度以下时,聚合物主要呈固体晶体性质,但在此温度以上,聚合物的物理性质发生了显著变化,类似于高粘度液体,有一定的流动性.因此,当聚合物中有小分子离子时,在电场的作用下,该离子受到一个定向力,可以在聚合物内发生一定程度的定向扩散运动,因此,具有导电性,呈现出电解质的性质.随着温度的提高,聚合物的流动性愈显突出,导电能力也得到提高,但机械强度有所下降.
离子导电聚合物自由体积理论认为,虽然在玻璃化转变温度以上时,聚合物呈现某种程度的液体性质,但是聚合物分子的巨大体积和分子间力使
聚合物中的离子仍不能像在液体中那样自由扩散运
动,聚合物本身呈现的仅仅是某种粘弹性,而不是液
体的流动性.在一定温度下聚合物分子要发生一定
振幅的振动.其振动能量足以抗衡来自周围的静压
力,在分子周围建立起一个小的空间来满足分子振
动的需要.来源于每个聚合分子热振动形成小空间
满足分子振动的需要.当振动能量足够大,自由体
积可能会超过离子本身体积.在这种情况下,聚合
物中的离子可能发生位置互换而发生移动.如果施
加电场力,离子的运动将是定向的.离子导电聚合
物的导电能力与玻璃化转变温度及溶剂能力等有着
一定的关系.
(3)氧化还原型导电聚合物.
这类聚合物的侧链上常带有可以进行可逆氧化还原反应的活性基团,有时聚合物骨架本身也具有可逆氧化还原反应能力.导电机理为:当电极电位达到聚合物中活性基团的还原电位(或氧化电位)时,靠近电极的活性基团首先被还原(或氧化),从电极得到(或失去)一个电子,生成的还原态(或氧化态)基团可以通过同样的还原反应(氧化反应)将得到的电子再传给相邻的基团,自己则等待下一次反应.如此重复,直到将电子传送到另一侧电极,完成电子的定向移动.
离子型导电聚合物的制备
离子导电聚合物主要有以下几类:聚醚、聚酯和聚亚胺.分别是聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚丁二酸乙二醇酯、聚癸二酸乙二醇、聚乙二醇亚胺等.聚环氧类聚合物是最常用的聚醚型离子化合物,主要以环氧乙烷和环氧丙烷为原料.在环氧化合物开环聚合过程中,由于起始试剂的酸性和引发剂活性的不同,引发、增长、交换(导致短链产物)反应的相对速率不同,对聚合物速率和产品分子量的分布造成复杂的影响.环丙烷的阴离子聚合反应存在着向单链转移现象,导致生成的聚合物分子量下降,对此常采用阴离子配位聚合反应制备聚环丙烷.聚酯和聚酰胺是另一类常见的离子导电聚合物,其中乙二醇的聚酯一般由缩聚反应制备.采用二元酸和二元醇进行聚合得到的是线型聚合物,生成的聚合物柔性较大,玻璃化转变温度较低,适合于作为聚合电解质使用.二元酸衍生物与二元胺反应得到的聚酰胺也有类似的性质.