【文章內(nèi)容簡介】 子的摻雜則是通過氧化還原反應實現(xiàn)的 。 摻雜的方式主要有兩種： 化學摻雜法 ， 即通過加入第二種不同氧化態(tài)的物質(zhì) ， 使之與聚合物接觸并反應； 電化學摻雜法 ， 即聚合物作為電極 ， 摻雜劑作為電解質(zhì)， 在通電條件下使聚合物鏈發(fā)生氧化還原反應而直接改變其荷電狀態(tài) 。 前者簡單易行 ， 有利于了解摻雜前后聚合物結構與性能的變化；后者時間短 ， 效率高 ， 易于得到導電聚合物薄膜 。 除此之外 ， 還有諸如 酸堿化學摻雜 、 光摻雜 、 電荷注入摻雜等 方法 。 摻雜對于電子導電聚合物導電能力的改變具有非常重要的意義，其導電性能往往會增加幾個數(shù)量級。摻雜過程中，摻雜劑分子插入聚合物分子鏈中，通過兩者之間 氧化還原反應 完成電子轉移過程 p型摻雜劑 ——在摻雜反應中作為電子的接受體。 鹵素： Cl2,Br2,I2,IBr等； 路易斯酸： PF5,AsF5,BF3,SbF5等； 質(zhì)子酸： HF,HCl,HNO3,ClSO3H等； 過渡金屬鹵化物： NbF5,TaF5,MoF5,ZrCl4， TeI4等； 過渡金屬化合物：四氰基乙烯（ TCNE） , 四氰基對苯醌二甲烷（ TCNQ），四氯對苯醌、二氯二氰代苯醌（ DDQ）等。 n型摻雜劑 —— 在摻雜反應中作為電子的給予體 。 常見的有堿金屬： Li,Na,K等；在電化學摻雜中常用 R4N+， R4P+(R=CH3， C6H5等 ) p型摻雜是由于導電高分子的部分氧化 ， 即： x 聚合物 ? (聚合物 +y)x + (xy)e n型摻雜則是由于導電高分子的部分還原 ， 即： x聚合物 + (xy)e ? (聚合物 y)x 上述過程可通過電化學或化學方法完成 。 為了維持電中性 ， p型摻雜和 n型摻雜都必須提供一個 對離子 ， 如 (聚合物 +y)x + （ xy） A ? ?(聚合物 +y)Ay?x (聚合物 y)x + （ xy） M+ ? ?M+y(聚合物 y) ?x 導電高分子具有下列特點 : (1)與金屬相比 ,重量輕 。 (2)成型性好 ,用澆鑄、模壓等比較簡易的方法就能使其纖維化、薄膜化，制成涂料 ,以及得到人們所需要的其他形狀，而且易于加工成輕質(zhì)的大面積的可撓性薄膜 ,以其大的面積 /厚度比來補償它的電導率較低的不足； (3)易于合成和進行分子設計、材料設計 ,從而能較好地滿足科學技術對這類功能材料提出的各種要求； (4)原料來源廣 ?電磁波屏蔽 隨著各種商用和家用電子產(chǎn)品數(shù)量的迅速增加 ,電磁波干擾已成為一種新的社會公害 ， 對電子儀器 、 設備進行電磁波屏蔽是極為重要的 。 直接使用混有導電高分子材料的塑料做外殼 ,因其成形與屏蔽一體 ， 較其他方法 ,如使用太重又不方便的金屬板作外殼 、 在塑料外殼上涂一層金屬或含有碳粉 、 碳纖維的導電涂料 、 通過電鍍金屬將外殼覆蓋等等更為方便 。 ?電子元件 (二極管 、 晶體管 、 場效應晶體管等 ) 導電高分子材料在摻雜狀態(tài)具有半導體或金屬的電導性 ,去摻雜時表現(xiàn)為絕緣體或半導體 ,而原來禁帶寬度較大的仍為絕緣體 ,所以可以利用這些性質(zhì)來制作各種類型的元件成為二極管 、 晶體管及場效應晶體管等具有非線性電流 電壓特性的電子元件 。 ?微波吸收材料 由于可以對導電高分子的厚度 、 密度和導電性進行調(diào)整 ,從而可以調(diào)整微波反射系數(shù) 、 吸收系數(shù) ,其吸收系數(shù)可達 105?cm1。 導電高分子作為微波吸收材料 ,其薄膜重量輕 、 柔性好 ,可作任何設備 (包括飛機 )的蒙皮 。 ?隱身材料 所謂隱身材料是指能夠減少軍事目標的雷達特征 、紅外特征 、 光電特征及目視特征的材料的總稱 。 由于雷達是軍事目標偵查的主要手段 ,所以雷達波吸收材料的研制是關鍵 。 自從導電聚合物的出現(xiàn) ,其作為新型的雷達波吸收材料成為研究的熱點 。 美國 、 日本 、 法國 、 印度及中國相繼開展了導電聚合物雷達波吸收材料的研制 ,尤其是美國空軍投資開發(fā)的高聚物雷達波吸收材料 ， 為隱身戰(zhàn)斗機和偵察機制造 “ 靈巧蒙皮 ” 的設想和計劃奠定了基礎 ， 進一步刺激了導電聚合物雷達隱身技術的發(fā)展 。 可降解高分子材料 可降解高分子 材料是指在使用后的特定環(huán)境條件下 ,在一些環(huán)境因素如光、氧、風、水、微生物、昆蟲以及機械力等的作用下 ,使其化學結構在較短時間內(nèi)發(fā)生明顯變化 ,從而引起物性下降 ,最終成為可被環(huán)境所消納的高分子材料。 降解高分子 生物降解 淀粉添加劑 天然大分子 合成聚合物 光降解 添加光敏劑型 化學合成 氧化降解 復合降解 光生物雙降解 (1)生物降解高分子 生物降解高分子材料是指在自然界微生物或人體及動物體內(nèi)的組織細胞 、 酶和體液的作用下 ,可使其化學結構發(fā)生變化 ,致使分子量下降及性能發(fā)生變化的高分子材料 。 添加型淀粉 塑料和橡膠 ， 其生產(chǎn)方法是將淀粉以非偶聯(lián)方式與現(xiàn)行塑料 (PE、 PP、 PS和 PVC等 )共混 ， 淀粉含量一般為 7%15%。 美國的 Goodyear公司宣布試銷含有部分淀粉填料的輪胎 ， 該填料可以降低輪胎的滾動阻力和重量 ,還有利于環(huán)境保護 。 但是添加型淀粉塑料和橡膠的主要成分仍是石油基類聚合物 (PE、 PP、 PS、 PVC等 ),很快降解的部分主要是淀粉 ,剩余的樹脂降解仍需幾百年 。 嚴格地講 ， 添加淀粉的可降解塑料不具備降解機理和功能 ， 所以該類產(chǎn)品已不再受歡迎 。 熱塑性淀粉 材料是完全生物可降解材料，意大利研制出一種淀粉含量為 70%的可降解材料，所使用的樹脂是無毒的 ,分子量在 5000～ 50000，它與淀粉直接交聯(lián)或產(chǎn)生間接物理作用，從而形成一連續(xù)相。此種合金有良好的成型性、二次加工性、力學性能和優(yōu)良的生物降解性能，缺點是有親水性，不宜用于食品包裝而且價格較高。 德國的 Battele研究所開發(fā)出了淀粉含量為 90%的降解塑料，可作為包裝材料使用，以聚氯乙烯為取代目標。美國開發(fā)了一種熱塑性淀粉材料，是以變性淀粉為主，且配有少量其它生物降解性添加劑的天然聚合物材料，淀粉含量高達 90%～ 100%，材料的性能類似于聚苯乙烯，可完全生物降解，且降解可控，產(chǎn)品廣泛用于醫(yī)用器材、包裝材料。 化學合成型 生物降解高分子：該類生物降解高分子材料多是在分子結構中引入酯基結構的聚酯 。工業(yè)化的有聚乳酸 (PLA)和聚己內(nèi)酯 (PCL)。 PLA在醫(yī)學領域內(nèi)被認為是最重要的可完全生物降解的高分子 。 由于制備工藝 、 成本的限制 ， 該類材料的研究起步較晚 ， 但越來越受到重視 。 由于可完全降解 ， 所以應用前景較好 ， 但是降解機理仍不完全清楚 。 微生物合成高分子 材料是由生物通過各種碳源發(fā)酵制得的一類高分子材料，主要包括微生物聚酯、聚乳酸及微生物多糖，此種產(chǎn)品的特點是能完全生物降解。 研究發(fā)現(xiàn)，有許多可用于合成微生物聚酯的細菌，一般發(fā)酵底物是 C1C5的化合物。聚 β羥基丁酸酯 (PHB)是細菌與藻類的貯存產(chǎn)物， 70年代由英國 ICI公司開發(fā)成功并進行生產(chǎn)，可以完全生物降解 ,但力學和熱學性能不佳。為了改善這一點，另一家公司開發(fā)了 β羥基丁酸與 β羥基戊酸 (HV)的共聚物，得到了性能良好，可完全生物降解的高分子材料。 PHB或 PHBHV膜在海水中6周已穿孔 ,堆肥 7周可降解 70%～ 80%。 PHBHV可以制成瓶、膜和纖維 ,應用廣泛。 (2) 光降解高分子 在制備塑料時 ,通過向塑料基體中加入光敏劑 ,使其在光照條件下可誘發(fā)光降解反應，此類塑料稱為光降解塑料。 光降解引發(fā)劑有很多種 ,包括過渡金屬的各種化合物 ,如 :鹵化物、乙?；猁}、二硫代氨基甲酸鹽、脂肪酸鹽、羥基化合物、多核芳香族化合物、酯以及其它一些聚合物。 不同壽命的降解高分子材料還可以通過改變Ni,Co等穩(wěn)定二硫代氨基甲酸鹽和 Fe,Cu等二硫代氨基甲酸鹽的比例得到 。 此外聯(lián)二茂鐵也可以引發(fā)光降解反應 ,其降解速度與光敏劑含量有關 。 在自然條件下測試出光敏劑含量與降解速度的曲線 ， 就可以根據(jù)該材料的使用期限選擇適當?shù)挠昧?。 除了以上光降解高分子外 ,還有一類重要的合成光降解高分子 ， 即通過共聚反應將羰基型感光基團引入高分子鏈而賦予其光降解特性 。光降解活性的控制則是通過改變羰基基團含量來實現(xiàn) 。 已經(jīng)工業(yè)化的此類合成光降解高分子有乙烯 乙烯酮共聚物和乙烯 CO共聚物 。 (3)光和生物雙降解高分子 光 生物雙降解高分子材料 ， 具有光 、 生物雙降解功能 ,它將光敏劑體系的光降解機理與淀粉的生物降解機理結合起來 ,一方面可以加速降解 ,另一方面可以利用光敏劑體系可調(diào)的特性達到人為控制降解的目的 。 光降解和生物降解的結合不僅提高了材料降解的可控性，而且還克服了單純光降解材料在陽光不足或非光照條件下難降解以及單純淀粉塑料在非微生物環(huán)境條件下難降解的問題。 生物降解高分子材料的一大應用領域是在農(nóng)業(yè)上。在適當?shù)臈l件下，可生物降解高分子材料經(jīng)有機降解成為混合肥料 ,或與有機廢物混合堆肥。特別是用甲殼素 /殼聚糖制備的生物降解高分子材料或含有甲殼素 /殼聚糖的生物降解高分子材料 ,其降解產(chǎn)物不但有利于植物生長，還可改良土壤環(huán)境。 降解高分子當前存在的問題主要是價格昂貴 ,難以推廣利用 。 淀粉填充型塑料降而不解 ,生物降解塑料的用后處理需要全面的堆肥建設 。 另外 ,降解塑料自身技術如更合理的工藝配方 、 準確的降解時控性 、 用后快速降解性 、 徹底降解性以及邊角料的回收利用技術等還有待進一步提高和完善 。 高分子吸附劑 吸附劑的分類 (1)非離子型高分子吸附劑 非離子型吸附樹脂主要是指在分子結構中不包含離子性基團 ， 主要依靠分子間范德華力進行吸附的高分子樹脂 。 它主要用在色譜分離中作為載體和固定相 、 環(huán)境保護中作為污染物富集材料 、 動植物中有效成分的分離提取與純化過程中 。 非離子型高分子吸附劑品種較多 ， 根據(jù)極性大小可