Das Polyanilin , oft mit PAni abgekürzt, ist aufgrund seiner chemischen Stabilität, seiner hohen elektrischen Leitfähigkeit und der Leichtigkeit seiner Synthese und Dotierung ein leitfähiges Polymer mit mehreren Anwendungen .
Polyanilin wird im wesentlichen durch oxidative Polymerisation von Anilin mit Ammoniumpersulfat (NH 4 ) 2 S 2 O 8 hergestellt.als Oxidationsmittel . Die Reaktanten werden jeweils in Salzsäure mit 1 mol · l -1 (oder in einer anderen Säure) gelöst und aufgrund der sehr exothermen Natur der Reaktion sehr allmählich in Kontakt gebracht . Das erzeugte Polymer fällt als mikrometrische Teilchen aus, die instabil in Lösung dispergiert sind. Dieses Grundschema wurde seit seiner Entdeckung erheblich verbessert, um bis zur Entwicklung von Nanomaterialien zu Materialien mit kontrollierten Eigenschaften zu führen.
Polyanilin kann in Form von stabilen Filmen oder Dispersionen hergestellt werden, die seit Ende der neunziger Jahre auf dem Markt erhältlich sind. In solchen Dispersionen kann Polyanilin metallische Eigenschaften aufweisen , was es zu einem metallischen Polymer macht , das manchmal als "Nanometall. Organisch" bezeichnet wird. Die elektrische Leitfähigkeit dieser Materialien in Kombination mit ihrer organischen Natur ermöglicht ihre Verwendung als elektrisch leitende Textilfäden , antistatische Textilien , elektromagnetische Abschirmung und flexible Elektroden . Ihr Redoxpotential liegt ebenfalls zwischen dem von Cu 2+ / Cu + - und Ag 2+ / Ag + -Paaren , was ihre massive Verwendung bei der Herstellung gedruckter Schaltungen und für Korrosionsschutzzwecke ermöglicht .
Die makroskopischen Eigenschaften von Polyanilin lassen sich weitgehend durch Variationen in seiner Molekülstruktur erklären, insbesondere durch die Bildung von Komplexen zwischen dem organischen Metall Polyanilin und Standardmetallen wie Kupfer , Eisen , Indium und anderen. Darüber hinaus würde die Erhöhung der Leitfähigkeit von Polyanilin mit dem Auftreten bestimmter privilegierter Struktureinheiten einhergehen, beispielsweise kurzer helikaler Segmente bei der Anordnung der makromolekularen Ketten.
Das Anilin kann unter Bildung von Bindungen Amin- C-NH-C-Bindungen oder Imin C = N-C polymerisiert werden , die jeweiligen Anteile bestimmen den Oxidationsgrad des endgültigen Polymers: Die Aminbindungen entsprechen dem reduzierten Zustand, während Iminbindungen dem oxidierten Zustand entsprechen . Wenn wir mit m den Anteil der Iminbindungen (oxidierter Zustand) und n den Anteil der Aminbindungen (reduzierter Zustand) bezeichnen, unterscheiden wir die folgenden drei typischen Oxidationsstufen:
Unter all diesen Formen von Polyanilin ist Smaragdin das größte technologische Interesse aufgrund seiner Stabilität bei Raumtemperatur und seiner elektrischen Leitfähigkeit in Form von Salz-Smaragdin durch Dotieren mit einer Säure, während Leukoemeraldin und Pernigranilin selbst nach dem Dotieren schlechte Leiter sind . Infolgedessen sind die elektrische Leitfähigkeit und die Farbe des Polyanilins zwei Indikatoren, die stark von der Oxidationsstufe des Materials und seinem Dotierungsgrad abhängen, aus dem Messgeräte hergestellt werden können.
Die Säure-Base-Dotierung des Polyanilins ist reversibel, das Polyanilin kann daher in einem basischen Medium durch Rückkehr in seinen isolierenden Zustand dedoperiert werden. Dieses Umschalten zwischen leitenden und isolierenden Formen macht Polyanilin empfindlich gegenüber Säure / Base und reduzierenden / oxidierenden Verbindungen wie Ammoniak (NH 3 ), Wasserstoff (H 2 ), Schwefelwasserstoff (H 2 S) und Dioxid. Stickstoff (NO 2 )