六种导电高分子（或绝缘高分子）材料的分析、选择、改性

六种导电高分子（或绝缘高分子）材料的分析、选择、改性六种导电高分子（或绝缘高分子）材料的分析、选择、改性项目23

项目23的六组任务 • 在现有导电高聚物中每组个选择一种导电高聚物。

教学目的 • 通过对项目23所涉及到六种导电高分子（或绝缘高分子）材料的分析、选择、改性的整个实施过程，使学生进一步了解并掌握完成一个完整项目的每个细节，初步形成实施每个细节过程的能力，最终达到根据产品需要对高分子材料进行合理分析、合理选择、合理改性的总能力；进而结合学生所选择出来的材料从理论上归纳、总结与高分子物理的研究对象直接相关的结构与性能的关系；同时在完成项目过程中对课程整体方案所规定的拓展能力进行初步的锻炼。

能力（技能）目标 • 能根据导电高分子（或绝缘高分子）的不同用途要求，合理的选择高分子材料；并能合理的分析所选择材料的结构、性能；如果不能直接选择到合适材料时，能提出合理的改进意见与方案。

知识目标 • 被选用的高分子材料的主要结构特征、主要性能及应用范围。 • 其中第23个项目重点学习导电性能的知识。

素质目标 • 初步建立良好的学习方法； • 资料收集的方法； • 处理问题的方法； • 团队合作的意识； • 用户至上的意识； • 安全环保意识； • 表述与合理辩解能力。

参考资料 • 潘文群, 高分子材料分析与测试. 化学工业出版社 2005； • 戚亚光, 高分子材料改性.化学工业出版社 ,2005； • 聂垣凯,橡胶材料与配方, 化学工业出版社, 2004； • 王文广 , 塑料材料的选用.化学工业出版社, 2002； • 高俊刚, 高分子材料.化学工业出版社, 2002； • 桑永, 塑料材料与配方.化学工业出版社, 2001

1、塑料的导电性能 • 按塑料的导电率和体积电阻率大小不同，可将塑料分为绝缘体、半导体、导体三类。绝缘体，指电导率小于 10-9s/cm；半导体，指电导率介于 2～10-9s/cm；导体，指电导率大于 2s/cm；超导体，指电导率大于 20s/cm。导电性塑料是指体积电阻率小于 106Ω∙cm 或电导率大于 2s/cm 的一类聚合物。 • 塑料一直以高绝缘性而著称，但自 1977 年日本学者K∙Siakawa 和 Mac∙Diamid 首次开发出体积电阻率为 103Ω∙cm 的聚乙炔；并于 1986 年将其进行双向拉伸改寻性处理后，导电率可达 104～105 s/cm，接近于金属铜和银的导电率，从此人们才认识到塑料也可用于导电。

目前，已开发的导电塑料品种有：聚苯胺 (PAn)的电导率为10～102 s/cm ，聚对苯撑 (PPp)，聚乙炔 (Pa)的电导率为 104s/cm，聚苯基乙炔 (PPv)，聚吡咯 (PPy)，聚噻吩 (PTh)的电导率为 5×102 s/cm 。 • 在具体选用塑料为导电材料时，应注意如下凡点。 • ①导电塑料的加工性不好。迄今为止，导电聚合物都不具有可熔的热塑性加工特点，具有可溶性的聚合物品种也不多，目前只有可溶性 PAn 和 PTh 两种；大多数聚合物都为不溶不熔，难以加工。因此，可溶性导电聚合物只能采用溶液流延方法成型。 • 因此，目前的导电塑料制品还仅限于薄膜类制品，难以加工形状复杂的制品，具体应用范围大受限制。

②导电塑料的稳定性不好。导电塑料的热稳定性都不好，难以在高温下使用;有的品种对空气的稳定性也不好。②导电塑料的稳定性不好。导电塑料的热稳定性都不好，难以在高温下使用;有的品种对空气的稳定性也不好。 • ③导电塑料的价格高。导电塑料的价格大都在 100000 元/t 以上，由于受价格因素的限制，只能用于一些特殊的领域如高耐腐蚀性场合、要求重量超轻质等场合。

2、导电塑料的应用 • 从上述导电塑料的三个缺点可以看出，导电塑料还在开发中，大规模应用条件不十分成熟。建议在非特殊应用场合，能不用导电塑料的尽可能不用，而尽可能用传统的金属导电材料。目前导电塑料主要用于如下领域。 • ①二次电池的电极材料。用导电塑料制成的二次电池特点为尺寸小、重量轻，如锂/导电塑料二次电池用 LiAI做阴极、用聚苯胺做阳极，是 3V 级二次电池，可充放电 1000 次以上，并可长期有效保存，已用于集成电路的备用存储器或同太阳能电池合成无须维护的电源等。

②电致变色显示元件。导电塑料通过掺杂和去掺杂会发生金属或绝缘体这两种导电性能极端不同的变化，从而产生电致变色。而且随导电塑料的种类和掺杂量不同可变换多种颜色，如聚噻吩可呈红、蓝色，聚吡咯可呈黄、褐、蓝色，聚苯胺可呈淡黄、绿、蓝、深蓝色等。②电致变色显示元件。导电塑料通过掺杂和去掺杂会发生金属或绝缘体这两种导电性能极端不同的变化，从而产生电致变色。而且随导电塑料的种类和掺杂量不同可变换多种颜色，如聚噻吩可呈红、蓝色，聚吡咯可呈黄、褐、蓝色，聚苯胺可呈淡黄、绿、蓝、深蓝色等。 • ③电子照相记录。用于有机光导板、拷贝片、幻灯片及微缩片等。 • ④固体显示。场致发光、液晶、电致变色及电泳显示等。 • ⑤光贮存。热塑记录及强电介质秤储。 • ⑥光电变换元件。∙太阳能电池窗口、半导体包封材料及电磁波屏蔽等。 • ⑦面发热器。用于飞机、汽车及冷库的除霜器等。

项目23的总结部分 导电ABS 导电氟胶座导电胶带导电尼龙导电氟橡胶

项目23的总结部分 导电PS 导电PP

项目23的总结部分 导电涤纶导电ER

项目23的总结部分 笔记本聚合物电池镍氢航空聚合物电池锂聚合物电池

项目23引深部分内容 　　现代原始电池与高分子电池的主要差别？

项目24布置 • 第一组：请为PVC的抗静电制品选择合适抗电剂； • 第二组：请为PP的抗静电制品选择合适抗电剂； • 第三组：请为PE的抗静电制品选择合适抗电剂； • 第四组：请为PC的抗静电制品选择合适抗电剂； • 第五组：请为PMMA的抗静电制品选择合适抗电剂； • 第六组：请为ABS的抗静电制品选择合适抗电剂。

六种导电高分子（或绝缘高分子） 材料的分析、选择、改性