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    因为树枝状大分子结构的特殊性,“树枝”交织在一起,交织的空隙中将存在数量庞大的纳米空腔。假如在这些空腔里导入一些药物分子,药物分子需要很长时间才能释放出来,因此药物具有更长的药效,即药物缓释的原理[7]。

    (4)可控分子量

    每一个代数的大分子制备中,大分子的每一次链增长都是可以掌控的,并且不同分子量产物端基数量和空腔数量都是固定的。

    1.2 聚苯胺的概述

    1.2.1 聚苯胺的定义

    聚苯胺(Polyaniline,简称PANI或PAN),因其简便的制备方法、优良的导电能力和不同环境下的稳定性、原料来源广泛、掺杂机制的特殊性和电导率的可调节性等特点[2],现已经被许多科学家看作是发展前景十分可观的导电聚合物。交替的醌二亚胺以及苯二胺构成聚苯胺的主链(图1.2)。

    2 聚苯胺的结构

    1.2.2 聚苯胺的结构

    聚苯胺拥有多种多样的结构(氧化还原态的不同对应的分子结构也不尽相同)的特性。至今,被充分肯定的结构模型是1987年MacDiarmid[21]提出的苯式还原单元( )和醌式氧化单元( )共同存在的模型,其中苯环由B代表,醌环由Q代表,氧化还原程度由Y代表。

     聚苯胺的结构

    由图1.3可以看出,聚苯胺的主链中除了包含苯式/醌式交替的氧化/还原单元,同时包含苯式/苯式连续的还原形式。经研究表明:如果氧化还原态不同将会改变分子结构、色泽、电导率等。

    y为0的时候,为苯式/醌式交替结构,表现为全氧化态(pemigraniline,fullyoxidized),聚苯胺呈现紫罗兰色,结构式为:

    Y为0.5的时候,苯式为醌式的三倍,表现为中间态氧化态(emeraldine,partially oxidized),聚苯胺呈现蓝色,结构式为:

    Y为一的时候,仅含有苯式结构单元,表现为完全还原态(1eucoemeraldine,fully reduced),聚苯胺呈现淡黄色,结构式为:

     主链中不具备共轭的重复单元导致其不导电。仅当y为0.5的时候,才使电导率达到最大值。

    1.2.3 纳米聚苯胺的特性

    聚苯胺的主要优点有高电导率、不同环境下的稳定性良好、掺杂性的可逆、容易制备、单体价格低廉等优点,是导电聚合物中最有使用前景的种类之一。

    (1) 电致变色性能

    材料被外加电压后发生的氧化还原反应称为电致变色(Electrochromic,EC),所以可以在光的照射下将材料的光学性能发生定向改变,外观上的变化为色泽和透明度的可逆变化[5,6]。

    (2) 防腐性能

    聚苯胺的防腐性能能与金属钝化原理相似,表面的聚苯胺与空气中的水分和氧气反应变成中间氧化钛,进而在表面形成致密的氧化膜,使防腐效果大大提高[7]。

    (3) 导电性

    目前,共聚物都具有较好的电导率,聚苯胺在某种特殊条件下也同样可以导电。但聚苯胺相对于其它高聚物的导电机理有较大的差异。质子酸的掺杂是聚苯胺导电的机理,质子酸的掺杂通过使质子渗入高聚物的链中使高聚物呈正电性。同时为了保持聚合物为电中性,阴离子同样会渗入高聚物链中构成翠绿亚胺盐。

    (4) 染料增感与吸光的性质

    聚苯胺在特定的条件下可以产生吸光特性。据研究表明聚苯胺能够在红外区甚至微波区发生强烈效应。聚苯胺在强光的照射下可以产生有序的规整排列,即有序性加强,含有缺陷的个数明显减少,进而引发聚苯胺中极子和电子的离域化程度变大,能量有所下降,导致吸收开始红移。

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