Печать
Опубликовано: 21 декабря 2014 21 декабря 2014
Просмотров: 7447 7447

  Самыми распространенными и изученными проводящими полимерами в настоящее время являются полианилин и полипиррол.

 Наиболее важной формой полианилина, обладающей электропроводностью, является протонированное основание эмеральдина (рис. 1.).

 

 Рис. 1. Химическая формула полианилина.

 Полианилин в эмеральдиновой форме получают электрохимической и химической полимеризацией анилина.

 При электрохимическом синтезе полианилина в эмеральдиновой форме его часто получают в виде тонких пленок электрохимическим окислением анилина в водных кислых средах на металлических или стеклянных проводящих электродах. Значение разности потенциалов при полимеризации составляет -0,2 - 0,9 В.

 При химическом синтезе полианилин получают в результате окислительной полимеризации анилина под действием различных окисляющих агентов. Чаще всего полимеризацию анилина проводят в водных растворах с использованием таких инициаторов, как: персульфат аммония, бихромат калия или хлорид железа (III). Наибольшее распространение получил метод синтеза полианилина в результате полимеризации анилина в солянокислом водном растворе под действием персульфата аммония. В результате этой реакции выход полианилина составляет максимальные значения (около 90-95%), а его электропроводность имеет довольно высокие значения (100-500 Ом-1 м-1).

 Полианилин отличается довольно высокой термостабильностью. Полианилин в эмеральдиновой форме устойчив при нагревании до 200°С, при этом не меняется его химический состав и отсутствует потеря массы. При нагревании от 200 до 300°С масса полианилина уменьшается приблизительно на 10%, при этом процентное содержание атомов углерода, водорода и азота в составе остается постоянным.

 При достижении температуры 600-800°С начинается окисление полианилина кислородом воздуха. При окислении происходит потеря более 80% массы полианилина в результате испарения образующейся воды, а также образования продуктов распада. Дальнейшее нагревание до 1000°С вызывает незначительное уменьшение массы полимера до 93-95%.

 Применение полианилина.

 Основное применение полианилин нашел для изготовления антикоррозийных покрытий. Полианилин обеспечивает защиту от коррозии за счет предотвращения или замедления окисления металла кислородом воздуха. Согласно исследованиям, это объясняется более высоким окислительно-восстановительным потенциалом хинондииминных групп в полианилине (0,4 В) по сравнению с окислительно- восстановительным потенциалом кислорода. Полианилин окисляет ион кислорода О2- до молекулярного кислорода, что замедляет окисление металла.

 Свойство полианилина обратимо изменять цвет в зависимости от кислотности среды используется для создания измерителя рН. Данный тип сенсоров создается из композиционных материалов из полианилина и полимерной матрицы, что позволяет избежать ухудшения свойств во времени из-за вымывания частиц красителя, применявшихся в предыдущих вариантах измерителей. Измерители рН на основе полианилина обладают меньшим временем отклика и габаритами, более экономически выгодны.

 Показана возможность применения полианилина в качестве газосенсора, в частности, сенсора на газообразный аммиак и на диоксид азота. Сенсоры на основе полианилина характеризуются относительно высокой чувствительностью и широким диапазоном детектируемых концентраций аммиака (от 10 до 2000 част./млн (ррт)).  Применение сенсора на основе полианилина позволяет обнаруживать диоксид азота даже при комнатной температуре. Минимальная концентрация диоксида азота, детектируемая с помощью сенсора на основе нанотрубок ПАНи, составляет 10 част./млн. Создание таких сенсоров основано на изменении электропроводности полианилина при химическом взаимодействии с выявляемыми веществами.