聚苯胺

聚苯乙烯 (PANI) 是半柔性棒状聚合物家族的导电聚合物和有机半导体。 由于其导电性和机械性能，该化合物自 1980 年代以来一直受到关注。 聚软石墨是研究最多的导电聚合物之一。

聚苯诺于 19 世纪由 F. Ferdinand Runge (1794–1867)、Carl Fritzsche (1808–1871)、John Lightfoot (1831–1872) 和 HenryLetheby (1816–1876) 发现。 Lightfoot 研究了苯胺的氧化，苯胺在 20 年前才被分离出来。 他开发了xxx个商业上成功的染料苯胺黑路线。 直到 1862 年才出现关于聚苯胺的xxx份权威报告，其中包括用于测定少量苯胺的电化学方法。

从 20 世纪初开始，关于 PANI 结构的报道就时有发表。

聚苯胺由廉价的苯胺聚合而成，呈三种理想化氧化态之一：

• leucoemeraldine – 白色/透明 & 无色(C6H4NH)n
• 祖母绿 – 绿色代表祖母绿盐，蓝色代表祖母绿碱 ([C6H4NH]2[C6H4N]2)n
• (per)nigraniline – 蓝色/紫色 (C6H4N)n

在图中，x 等于聚合度 (DP) 的一半。 n = 1、m = 0 的 Leucoemeraldine 是完全还原状态。 Pernigraniline 是完全氧化状态（n = 0，m = 1），具有亚胺链而不是胺链。 研究表明，大多数形式的聚苯胺是这些组分的三种状态或物理混合物之一。 翠绿亚胺 (n = m = 0.5) 形式的聚苯胺通常称为翠绿亚胺碱 (EB)，是中性的，如果掺杂（质子化）则称为翠绿亚胺盐 (ES)，其中亚胺氮被酸质子化。 质子化有助于使原本被捕获的二亚氨基醌-二氨基苯状态离域。 翡翠亚胺碱被认为是最有用的聚苯胺形式，因为它在室温下具有高稳定性，而且在掺杂酸后，生成的聚苯胺翡翠亚胺盐形式具有高导电性。 无色翠绿亚胺和 pernigraniline 是不良导体，即使掺杂了酸也是如此。

与不同氧化态的聚苯胺相关的颜色变化可用于传感器和电致变色设备。 聚硅氧传感器通常利用不同氧化态或掺杂水平之间的电导率变化。 用酸处理祖母绿可将电导率提高多达十个数量级。 未掺杂聚苯胺的电导率为 6.28×10-9 S/m，而通过掺杂 4% HBr 可实现 4.60×10-5 S/m 的电导率。 相同的材料可以通过氧化leucoemeraldine来制备。

虽然生产聚苯胺的合成方法非常简单，但聚合机理可能很复杂。 leucoemeraldine 的形成可以描述如下，其中 [O] 是通用氧化剂：

n C6H5NH2 + [O] → [C6H4NH]n + H2O

一种常见的氧化剂是 1 M 盐酸中的过硫酸铵（也可以使用其他酸）。 聚合物沉淀为具有微米级颗粒的不稳定分散体。

(Per)nigraniline 是通过用过酸氧化祖母绿碱来制备的：

{[C6H4NH]2[C6H4N]2}n + RCO3H → [C6H4N]n + H2O + RCO2H

聚苯胺纳米结构的合成很容易。

使用表面活性剂掺杂剂，可以使聚苯胺可分散，因此可用于实际应用。 聚苯胺纳米纤维的本体合成已得到广泛研究。

提出了祖母绿碱形成的多阶段模型。 在反应的xxx阶段，pernigraniline PS 盐氧化态形成。 在第二阶段，随着苯胺单体被氧化成自由基阳离子，pernigraniline 被还原成翡翠亚胺盐。 在第三阶段，这个自由基阳离子与 ES 盐结合。

这个过程之后可以进行光散射分析，从而确定xxx摩尔质量。 根据xxx步中的一项研究，最终聚合物的 DP 达到 319，DP 达到 265。大约 19% 的最终聚合物由反应过程中形成的苯胺基阳离子组成。

根据供应商和合成路线，聚硅纳米通常以长链聚合物聚集体、表面活性剂（或掺杂剂）稳定的纳米粒子分散体或无稳定剂的纳米纤维分散体的形式生产。 自 1990 年代末以来，表面活性剂或掺杂剂稳定的聚苯胺分散体已上市销售。

主要应用是印刷电路板制造：最终饰面，每年使用数百万平方米，抗静电和 ESD 涂层，以及防腐蚀。