吸附聚合（吸附聚合）

簡介

當流體與多孔固體接觸時，流體中某一組分或多個組分中的小分子化學結(jié)合成大分子，大分子受到聚合作用而在固體表面處產(chǎn)生積蓄，此現(xiàn)象稱為吸附聚合。吸附也指物質(zhì)（主要是固體物質(zhì)）表面吸住周圍介質(zhì)（液體或氣體）中的分子或離子現(xiàn)象。聚合是指分散的聚集到一起。在化學中它指有機化學和高分子化學的重要術語。

乙炔黑吸附聚合制導電聚苯胺

隨著高分子固體電解質(zhì)和導電高分子的迅速發(fā)展，研制出全固態(tài)塑料電池已成為可能。在迄今已合成十幾種導電聚合物中，聚苯胺((PAN)因具有穩(wěn)定的電化學性能、較高的儲能效率和簡單的合成方法倍受青睞。1987年，用聚苯胺為電極制成的鈕扣式二次電池作為商品已投入市場，使聚苯胺成為導電高分子領域又一新的研究熱點。有關聚苯胺的組成、結(jié)構(gòu)、導電機制的研究及其化學、電化學合成的方法、應用等都有了較為詳細的研究報導。但將PAN構(gòu)成電池陰極結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面國內(nèi)外文獻卻很少見有報道。相關人員從改善聚苯胺與乙炔黑的摻混性，優(yōu)化聚苯胺/乙炔黑復合陰極結(jié)構(gòu)為出發(fā)點，對導電乙炔黑吸附聚合法制取聚苯胺進行了研究，并對其制備工藝的主要影響因素及其有關性能進行了分析。

乙炔黑吸附對苯胺化學氧化聚合產(chǎn)率的影響

利用乙炔黑多孔吸附性進行苯胺單體的化學氧化聚合，在反應初期對提高聚合反應的產(chǎn)率是有利的，產(chǎn)率隨乙炔黑含量的增加而逐漸增大，當乙炔黑/苯胺的質(zhì)量比約為9%時聚合產(chǎn)率達最大值61.44%。以后繼續(xù)增大乙炔黑/苯胺的質(zhì)量比，其聚合產(chǎn)率開始緩慢下降。原因可能是當乙炔黑吸附苯胺后，相對周圍環(huán)境，該部分乙炔黑顆粒上苯胺濃度較高，因而分別形成了局部的聚合反應的活性中心。這種類似與模板式的定向聚合大大提高了反應的效率。使反應產(chǎn)率加大。當加大乙炔黑的量達到一定的極限值后，苯胺被乙炔黑的吸附量也達到極限，此時的聚合產(chǎn)率也最大。繼續(xù)加大乙炔黑的質(zhì)量百分比，可能導致乙炔黑對酸、氧化劑等組分的吸附，甚至可能導致陽離子自由基的終止，降低反應效率，使產(chǎn)率下降。

乙炔黑吸附對苯胺化學氧化聚合電導率的影響

反應開始時乙炔黑的吸附聚合使聚苯胺的電導率呈現(xiàn)上升趨勢，并且當乙炔黑/苯胺的質(zhì)量比約為5%時，產(chǎn)物的電導率達最大值，為11. 60 s/cm。顯然，這種聚合可能有利于控制高分子量聚苯胺的生成。因為每粒乙炔黑吸附所引起的局部較高濃度的苯胺，受外界干擾較小，有利于鏈增長反應，而聚苯胺電導率的大小與其分子鏈的長度有關。根據(jù)量子化學理論，共扼分子鏈越長，其電子激活能越低。在電場的作用下容易形成載流子；同時其共扼分子長度大。也有利于載流子沿分子鏈遷移。當單體的濃度到達一定程度后，聚苯胺的分子鏈鏈長和電導率就不會再繼續(xù)增大。繼續(xù)加大乙炔黑的百分含量，過量的乙炔黑將導致產(chǎn)物中出現(xiàn)過多的游離乙炔黑，最終降低產(chǎn)物電導率。

乙炔黑吸附聚合對聚苯胺電化學性能的影響

不同環(huán)境下所得的聚苯胺循環(huán)伏安圖上各峰的位置及峰的多寡均有所差異。實驗發(fā)現(xiàn)，該條件下PAN/C/PV DF復合膜比PAN/PVDF復合膜少1個還原峰，其原因可能是由于乙炔黑的引入而引起的(更詳細的機理有待于工作的進一步深入)，但其峰電流0.142mA遠大于PAN/PVDF峰電流2.00μA、5.20μA，還原電量也大于后者。這暗示了經(jīng)過吸附聚合后制得的PAN/C/PV DF復合膜，由于乙炔黑的有效均勻混合，提高了PAN/C/PVDF復合陰極的氧化還原電量，改善了其電化學行為。