导电/发光聚合物

对于许多电子科技的应用，聚合物材料的固有良好绝缘性能是首要必备的。然而，在某些领城，需要带有改进导电性的聚合物材料，如避免静电载荷、对塑料壳形成静电屏蔽、制造电极、发光二极管、场效应晶体管、其他。导电热塑性混合物可通过加人导电填料或增强材料制造。下面我们介绍导电聚合物。

化学结构。固有导电聚合物(ICP)许多年来已经是一个研究重点，其应用在增长。这些有机材料是由共轭双键(交替的单键或双键)所构成，如在聚乙炔中完美展现的那样。加入给电子体(Na、K、Cs)或受电子体(J₂、 SbCl₅、 FeCl₃、其他)、原子或分子，它们释放电子(还原)或接受电子(氧化)，从而导致电子移动性增加，电导率可达10⁵S/cm。类似于金属，单个自由电子依然存在，它们不再与残留的原子结合，但会沿着分子滑移和传递电荷。这一过程在半导体技术中被称为掺杂。

下式用聚乙块，PAC (多婚烃)例证了这点。

下图给出了关于由掺杂可得到的导电性的一个概述。

电子发光被定义为某些材料在施加电压下的发光能力，这引起了对OLED (有机发光二极管)的研发。它们是由石英片或玻璃片构成，在最简单的情况下，它有三层：氧化铟锡作为正极，一层发光聚合物薄膜[聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)]，最后一层钙、镁或铝，作为阴极。第一代导电聚合物是完全不溶和不熔的。可溶导电聚合物被开发用于流延成型薄层导电聚合物：第二代聚合物，如基于聚苯亚乙烯的聚合物。目前，三维软质透明电子发光系统(TOLED：透明有机发光装置)可供选用，由多层薄膜构成。一种导电性聚合物可被旋转涂覆、浸渍、喷涂或在0.15~0.8mm厚度的载体薄膜上真空沉积。当AC与电极连接时，中间层将发光。这一特征被称为“智能表面技术”，它几乎不消耗能量和不放热。发光塑料零件可被用于汽车内部装饰和控制台照明、定位和安全信号，折叠式监控器。OLED使用的温度范围为-4~70℃；由于它们的化学可变性，可被制造成任何颜色，包括白色。在吸收光的状态下，可通过分离双键产生光激发光，当双键重新连接时，自由键能可以光的形式发射。基于PE、PP、PA、Ps和其他的工程塑料的母粒也可供选用。

性能。聚乙炔(PAC)可作为粉末、胶或薄膜(也是透明、高达600%取向度，可形成> 10⁵S/cm的最高电导率)。它们是不溶的，其电导率依据聚合过程10^-5~10⁵S/cm。在掺杂之前，密度范围为0.4~0.9g/cm³，掺杂之后1.12~1.23g/cm³。

聚亚苯基无掺杂聚合物热稳定性高达约450℃。例如用FeCl₃的阳极掺杂可得导电率约为10²S/cm。这种产品对水解敏感。用阴极K-掺杂的聚合物也对氧气敏感。

聚对亚苯基乙烯(PPV)、聚对亚苯(PPP)应用于如平面发光二极管、电子发光。

聚杂芳香族、聚吡咯(PPY)、 聚呋喃(PFU)、聚噻吩(PT) 这些材料可电化学聚合，可被除去阳极作为薄膜。自保持的薄膜厚度从约30μm开始，徐层厚度0.01μm,电导率10^-4~ 10²S/cm,撕裂强度20~80MPa,断裂伸长率10%~20%。应用例子：防静电设备(PSU薄膜)、 加热带、熔丝、传感器、电池。通过用不同酸的水溶液掺杂，聚苯胺(PANI)可实现约10S/cm的电导率。聚苯胺是不可溶和不熔聚合物。作为涂料中微细分散混合物(纳米粉末)，它们可改变铁、钢、铝、锌、不锈钢和铜的腐蚀电位，这些金属用聚对亚苯涂覆有助于这些贵金属，因此降低了腐蚀过程，特别是最低限度的损坏。其他的应用如太阳电池、分离气体的薄膜、燃料电池、电池、传感器。聚乙烯二氧噻吩(PEDT) 在溶液中聚合，成为一种不可熔、不熔粉末，其粉末电导率达30S/cm。在PC或玻璃上一层厚度约为0.1mm的表面电阻σ_e≈10002Ω/cm²。应用于固体电解质电容器、塑料或玻璃上导电涂料(例如用三价铁甲苯磺酸盐的正丁醉溶液通过氧化聚合)。

聚乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸酯(PEDT/PSS)。单体聚合物PEDT在多磺酸水溶液中的氧化聚合可生成PEDT的胶状溶液，这是可被加工的。过氧二硫酸钾可被作为氧化剂。最小表面电阻σ_e≈150Ω/cm²。应用于胶卷、抗静电涂料、玻璃、发光二极管、OLED。