聚苯乙炔
日期：2018-11-09 13:33
在导电性高分子中,目前最引人注目的是聚苯乙炔。结晶的聚苯乙炔是一种半导体,具有x共轭体结构,经掺杂后是一类重要的半导体材料(吸波材料),有良好的非线性光学性质,作为发光二极管的新材料引起人们的极大兴趣。高分子导电需要具备两个条件:①电荷载体;②可供电荷载体自由运动的分子轨道。
由于大多数有机分子本身并不含有电荷载体,故导电离子所必需的电荷载体须由“掺杂”过程来提供,而导电高分子链中的共轭结构为这些电荷载体的自由运动提供了分子轨道,故共轭双键或共轭双键与带有未成键p轨道的杂质原子(N、S等)的耦合是高分子导电的必要条件。共轭结构一方面为高分子导电提供了必要条件;另一方面由于本身固有的刚性和易氧化性而导致导电高分子材料加工性能差、稳定性低,使得这类材料难以实用化。
自从1990年剑桥的科学家首次制成PPV聚合物发光二极管以来,聚合物发光二极管得到了迅猛的发展,目前发光效率可达5%~6%,亮度可达1000cd/m2以上,已达到实用要求。但其使用寿命为20000~30000h,比无机材料发光二极管短,其最大的问题是未能实现全色显示。 Philips公司和日本已推出了单色发光二极管产品,用于汽车仪表盘和收音机的显示屏。相信在不久的将来,聚合物发光二极管的新型彩显将得到广泛的应用。
用以下方法制备可溶性导电高分子:①引入侧基;②共聚;③中间体转换制备掺杂的聚乙炔,最好的方法是在适当支撑电解质存在下,采用聚乙炔的电化学反应法,也可用真空掺杂法。P型掺杂一般在真空条件下(1.33×10-31.33×10-2Pa)在气态掺杂剂(12、AsFs、H2SO4)中进行,如含有四个甲氧基(TMPV)单元的共聚物膜,容易用12和FeCl3掺和,所有未掺杂膜电导率般小于10-S/cm,掺杂后电导率迅速提高。现以HCl为催化剂,经12掺杂后,电导率为76S/cm。
用多种掺杂剂均能对PPV进行有效掺杂,电导率由10-12S/cm上升到10100s/cm。一般来说,各种掺杂剂所得最大电导率依次为I2>FeCl3>Br2>H2SO4>O2。将 PDMOPV暴露于空气中(O2掺杂),其电导率可达10-s/cm这些结果说明,大体积取代基的共聚体能使聚合物堆积密度变小,使12容易接近,掺杂性提高,电导率也增大。不过含不同共聚单体时,取此基的电子和空间效应及形态变化将对控制掺杂聚合物的电导率产生影响。
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