[科普中国]-吸附聚合

吸附聚合(Adsorption polymerization)是指当流体与多孔固体接触时，流体中某一组分或多个组分在固体表面处因受到聚合作用而产生积蓄的现象。

吸附也指物质（主要是固体物质）表面吸住周围介质（液体或气体）中的分子或离子现象。聚合是指分散的聚集到一起。在化学中它指有机化学和高分子化学的重要术语。

简介当流体与多孔固体接触时，流体中某一组分或多个组分中的小分子化学结合成大分子,大分子受到聚合作用而在固体表面处产生积蓄，此现象称为吸附聚合。吸附也指物质（主要是固体物质）表面吸住周围介质（液体或气体）中的分子或离子现象。聚合是指分散的聚集到一起。在化学中它指有机化学和高分子化学的重要术语1。

乙炔黑吸附聚合制导电聚苯胺随着高分子固体电解质和导电高分子的迅速发展，研制出全固态塑料电池已成为可能。在迄今已合成十几种导电聚合物中，聚苯胺((PAN)因具有稳定的电化学性能、较高的储能效率和简单的合成方法倍受青睐。1987年，用聚苯胺为电极制成的钮扣式二次电池作为商品已投入市场，使聚苯胺成为导电高分子领域又一新的研究热点。有关聚苯胺的组成、结构、导电机制的研究及其化学、电化学合成的方法、应用等都有了较为详细的研究报导。但将PAN构成电池阴极结构优化方面国内外文献却很少见有报道。相关人员从改善聚苯胺与乙炔黑的掺混性，优化聚苯胺/乙炔黑复合阴极结构为出发点，对导电乙炔黑吸附聚合法制取聚苯胺进行了研究，并对其制备工艺的主要影响因素及其有关性能进行了分析2。

乙炔黑吸附对苯胺化学氧化聚合产率的影响利用乙炔黑多孔吸附性进行苯胺单体的化学氧化聚合，在反应初期对提高聚合反应的产率是有利的，产率随乙炔黑含量的增加而逐渐增大，当乙炔黑/苯胺的质量比约为9%时聚合产率达最大值61.44%。以后继续增大乙炔黑/苯胺的质量比，其聚合产率开始缓慢下降。原因可能是当乙炔黑吸附苯胺后，相对周围环境，该部分乙炔黑颗粒上苯胺浓度较高，因而分别形成了局部的聚合反应的活性中心。这种类似与模板式的定向聚合大大提高了反应的效率.使反应产率加大。当加大乙炔黑的量达到一定的极限值后，苯胺被乙炔黑的吸附量也达到极限，此时的聚合产率也最大。继续加大乙炔黑的质量百分比，可能导致乙炔黑对酸、氧化剂等组分的吸附，甚至可能导致阳离子自由基的终止，降低反应效率，使产率下降3。

乙炔黑吸附对苯胺化学氧化聚合电导率的影响反应开始时乙炔黑的吸附聚合使聚苯胺的电导率呈现上升趋势，并且当乙炔黑/苯胺的质量比约为5%时，产物的电导率达最大值，为11. 60 s/cm。显然，这种聚合可能有利于控制高分子量聚苯胺的生成。因为每粒乙炔黑吸附所引起的局部较高浓度的苯胺，受外界干扰较小，有利于链增长反应，而聚苯胺电导率的大小与其分子链的长度有关。根据量子化学理论，共扼分子链越长，其电子激活能越低.在电场的作用下容易形成载流子;同时其共扼分子长度大.也有利于载流子沿分子链迁移。当单体的浓度到达一定程度后，聚苯胺的分子链链长和电导率就不会再继续增大。继续加大乙炔黑的百分含量，过量的乙炔黑将导致产物中出现过多的游离乙炔黑，最终降低产物电导率2。

乙炔黑吸附聚合对聚苯胺电化学性能的影响不同环境下所得的聚苯胺循环伏安图上各峰的位置及峰的多寡均有所差异。实验发现，该条件下PAN/C/PV DF复合膜比PAN/PVDF复合膜少1个还原峰，其原因可能是由于乙炔黑的引入而引起的(更详细的机理有待于工作的进一步深入)，但其峰电流0.142mA远大于PAN/PVDF峰电流2.00μA、5.20μA，还原电量也大于后者。这暗示了经过吸附聚合后制得的PAN/C/PV DF复合膜，由于乙炔黑的有效均匀混合，提高了PAN/C/PVDF复合阴极的氧化还原电量，改善了其电化学行为1。

本词条内容贡献者为:

陈红 - 副教授 - 西南大学