导电聚合物及其共混物的优化设计

共轭聚合物（还包括含这些聚合物的共混物）具有独特的导电性能。众所周知，酸性聚合物可作为共轭聚合物的掺杂剂，如最主要的例子PEDOT：PS；采用掺杂聚苯乙烯磺酸（PSS）来生产稳定的聚－3，4－乙烯二氧噻吩（PEDOT薄膜）。

这里将介绍在混合过程中应用共轭聚合物的一些潜在新兴领域。共轭聚合物可保护金属表面不受腐蚀。McAndrew总结并公开了共轭聚合物的所有可能特性。一些研究中提出未经掺杂处理的共轭聚合物具有更好的防腐蚀性能，而另一些研究则认为掺杂处理的共轭聚合物具有更好的防腐性能。这可能是因为在腐蚀评估时采用了特定的腐蚀测试规则。在一些混合物（涂料／油漆配方）中采用了共轭聚合物，并取得了有限的商业成就。一个应用聚合混合物的早期研究表明，未经掺杂处理的聚苯胺比经掺杂处理的聚苯胺具有更好的防腐蚀性能，而采用环氧树脂（双酚A的二缩水甘油醚）作为聚苯胺的反应改性剂具有更好的防腐蚀性能。聚苯胺／聚酰亚胺混合物可产生均匀膜，并可为碳钢提供很好的防腐蚀作用。最近的一个研究表明，在3.5%的NaCl水溶液中，只有当聚苯胺（掺杂基体）低至1%时才具有防腐蚀保护性能，这些聚苯胺含交联环氧网状结构。

观察发现，一些掺杂共轭聚合物的水分散体具有协同导电性能（图6－8）。导电混合聚合物的浇铸和干燥水分散体表现出较强的导电协同效应。其他水分散体（用有机酸掺杂的PEDOT∶PSS／聚吡咯和用有机酸掺杂的SPANI／聚吡咯）与未混合的对照组相比，也表现出导电协同性能。由丁腈橡胶、EPDM橡胶和掺杂十二烷基苯磺酸的聚苯胺构成的三元共混物作为微波吸收涂层（作为隐形防御系统用于雷达吸收系统）进行测试。结果发现，在11～12GHz范围内具有较好的吸收能力，随着厚度的增加，低频吸收能力有所改善。在混合准备过程中，可观察到交联反应，这是因为掺杂剂和氰基体之间发生了反应。

图6－8　PEDOT∶PSSA和磺化聚苯胺铸造水状乳液混合物的协同导电性(www.xing528.com)

文中还简单涉及共轭混合聚合物的一些其他新应用技术。电流变液体中包含一些小颗粒，这些小颗粒在电场中可通过排列而大大改变液体的黏度，使之在液体和类固体之间转变。研究发现，悬浮在硅油中的聚苯胺涂覆PMMA颗粒具有电流变性能。在中等挤压变形下，聚吡咯／硅橡胶混合物的导电性在渗流阈值（聚吡咯质量分数为4%）范围内降低了（5个数量级），因而它可用作微电子压力传感器。

导电聚合物表面图案化的概念涉及将光酸发电机（PAGs）纳入未掺杂的共轭聚合物中。暴露于紫外线或电子束辐射中，暴露区域的导电性开始下降，PAG开始降解，从而产生可掺杂于共轭聚合物中的酸性基体。由于掺杂处理的共轭聚合物的导电性比未掺杂处理的聚合物高几个数量级，因此可产生导电图案。

该概念被应用到含PAGs的聚苯胺中，并对研究暴露与未暴露表面的导电性进行对比研究。该过程的另一变异体是在聚－3－辛基噻吩中掺入紫外线激活交联剂。使未暴露区域的溶剂挥发后，在交联聚－3－辛基噻吩中掺入FeCl3溶液，表面将会产生导电。这些例子不包含混合聚合物，有专利提到将PE－DOT：PSS作为涂覆导电系统的应用。

研究包含导电炭黑的不可混溶HIPS／EVA聚合物在液体中作为传感器的应用。在这些混合物中，炭黑处于EVA相的中心位置，这些炭黑填充的混合物比未填充混合炭黑的聚合物具有更好的导电性。伴随着溶剂吸附后，观察到电阻率明显增大。在溶剂暴露的情况下，PP／PAG／炭黑复合物的电阻率同样也发生了很大的变化，并具有可逆性。在这两种情况下，当成分接近双渗流结构时最适合用作传感器材料。