聚噻吩
日期：2018-11-14 13:11
聚噻吩是近年来研究较多的五元杂环导电聚合物,其合成方法可分为化学合成法和电化学合成法。化学合成法由于具有设备简单、可大规模生产和重现性较好等特点而受到人们重视。噻吩的化学聚合多采用格氏偶联法来制备,也有人用特殊催化剂通过卤代噻吩来聚合。此外,2,2联噻吩亦被用作单体来制备聚噻吩。
水溶性导电聚噻吩的制备与掺杂行为：
通常聚噻吩是不溶、不熔的,这极大地限制了它的结构表征和广泛应用。因此,解决其可溶性和加工性是深入开展基础研究和实用化的关键。近十年来,可溶性导电高分子的研究发展很快并取得突破性进展,其中3位取代的聚噻吩是用结构修饰方法实现兼顾导电性和可溶性的最成功的实例。通过有噻吩的3位引入对pH值敏感的羟基,合成了水溶性的聚噻吩,并进一步用其首次合成了导电聚噻吩水凝胶,这为材料的推广应用铺平了道路。
(1)合成方法
聚3-羧甲基噻吩(P3TAA)及其水凝胶按化学交联的方法合成,高分子溶液由0.06m0L./L.磷酸缓冲液(pH=7)配制而成。聚3-羧甲基噻吩凝胶膜按水凝胶制备方法,将聚3-羧甲基噻吩、交联剂等用二甲基亚配成混合溶液,滴加到薄玻璃片上,通过旋涂法制成厚度约2pm的凝胶膜(吸波材料-欧文新材料)。掺杂剂碘用0.2molL碘化钾溶液制成水溶液,高氯酸采用质量分数为60%的溶液通过稀释制成各种浓度的水溶液。
(2)水凝胶的掺杂行为
用化学交联方法合成了聚3-羧甲基噻吩水凝胶,其交联密度(DCL)定义为交联剂的物质的量占高分子物质的量的百分数。凝胶在水中溶胀,交联密度为5、7和10的水凝胶的溶胀度(水溶胀的凝胶对其干燥状态的质量比)分别为8.4、5.7和4.3。这些水凝胶柔软有弹性,表现出大多数水凝胶的弹性行为。当将聚3羧甲基噻吩水凝胶浸在质量分数为60%的高氯酸溶液中时,凝胶的颜色从紫红色变为黑色,而且有些收缩,这表明高氯酸与聚噻盼凝胶产生了掺杂反应,从而使凝胶变为具有自由载流子的掺杂状态。
(3)凝胶的电导率及电驱动化学机械行为
对用质量分数为60%的高氯酸溶液掺杂的聚3-羧甲基噻吩水凝胶的电导率进行测定,结果表明,对于干燥状态下的凝胶,其电导率只包含电子电导率,而溶胀状态的凝胶则包含电子和离子两种电导率。从表25中可以看出,经过高氯酸处理的干燥凝胶的电子电导率为10-Scm,比未掺杂的凝胶提高了4个数量级,这显然是由于掺杂的作用。值得注意的是,经过高氯掺杂的溶胀凝胶显示了最高为10-S/cm的电导率,这表明水溶胀聚3羧甲基噻吩水凝胶通过掺杂可得到较高的电导率。对电场下凝胶的化学机械行为初步进行了研究,结果发现,在电场下聚3羧甲基噻吩水凝胶在掺杂剂碘的碘化钾溶液中产生弯曲运动,且向负极弯曲,这与电解质凝胶在相反电荷表面活性剂中的弯曲方向正好相反。
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