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走进电气化包装的时代（下）

5.聚苯胺PAN

1980年国外首次研制成功的聚苯胺（Polvaniline）薄膜，由于具有诸多优点，它始终处于国际研究领域的前沿，现已成为导电聚合物研究的新热点。聚苯胺通常可用电化学聚合法、化学聚合法来制备，选择不同的合成方法和工艺条件所得的聚苯胺的导电性、形态及性能都有较大的差异。自Diaz成功地用电化学聚合制备出活性的聚苯胺薄膜以来，关于聚苯胺的电化学聚合和电化学性能已进行了比较深入的研究，根据不同的条件，用电化学法制备的聚苯胺，可以是薄膜，或者是沉积在电极表面的粉末。与其它导电聚合物相比，PAN具有如下的特点：①结构多样化。不同的分子结构，其颜色和电导率也相应发生变化；②良好的电导性。PAN经掺杂后，电导率可高达10的二次方s/cm；③稳定性好。PAN的耐氧化性和耐热性良了，本征态PAN在360℃才发生分解；④特殊的掺杂机制。PAN的掺杂和其他导喜糖盒电聚合物完全不同，它是通过质子酸掺杂而导电的。同于PAN性能好，目前应用己十分广泛。

6.聚对苯撑乙炔PPV

20世纪80年代研制成功的导电聚合物--聚对苯撑乙炔PPV（Poly-Phenylene Vinylene）是典型的由π-π共轭键组成的导电性高分子，不仅只有较高的电导率，而且还具有发光显示的功能。大大拓展了在包装领域应用的前景。由于PPV只有可亢制成预聚物，然后在真空中加热制成导电膜的优点，因而自20世纪90年代以来成为世界研究最多的导电高分子之一。PPV的改性有两种方法：其一是在苯环上引入取代基；其二是对乙烯基改性。前者在苯环上引入的取代基中，以烷氧基（R-O-）研究较为详细。烷氧基取代的聚对苯撑乙炔具有可溶解等优点，但这类取代基对其导电性影响过大，使本身的特性劣化。因此目前又开发了烷基取代的PPV，例如聚（2，5-二庚基）对苯撑乙炔（HP-PPV）等PPV衍生物，使PPV既可溶解，又保证了PPV的良好导电性能，电导率可高达10的3次方S/cm左右。应用也有所扩大。

7.导电聚合物的包装应用防静电

导电聚合物首先应用是从防静电开始的。以PTY、PTP、PPP、PAN为基的各种抗静电、静电屏蔽材料相继问世。美国UNIX公司率先用有机磺酸掺杂的聚苯胺和商用高聚物共混，制成了各种颜色的抗静电塑料材料；AS公司则采用有机磷酸酯人掺杂剂也制得了抗静电产品。rmes等人在PPY、PTP、PAN合成的聚合体系中加入少量与之发生接枝且有较强相互作用的水溶性聚合物（如含少量胺基苯乙烯基呲咯烷酮）制得了可分散的水乳液，可用作防腐涂料和防静电涂料。日本还制得了透明的PPY、PAN防静电涂层，并用于电脑软盘、防静电包装、静电屏蔽等效果非常好。我国洛阳船舶研究所用Pan防腐防污防静电多功能涂料用于船体涂装，在海水中即使涂料部分脱落，船体材料依然光亮如新。保护功能相当好。

8.防电磁

导电高聚物作为防电磁材料下在方兴未艾。传统的电磁屏蔽材料是由铜或铝构成的，虽然它具有很好的屏蔽效果，但是它重量不菲且价格昂贵，因而限制了它的应用范围。人们也曾采用将碳黑扩晶机添加到高分子材料中，但这常常导致材料力学性能的下降。以PPV、PTP、PAN为基的电磁屏材料则弥补了这两方面的不足，美国、德国、日本等国都已开始了这方面的研究，且有了突破性的进展。此外，关于导电聚合物与光学或力学性能高的高聚物的复合得到兼具优良性能复合物的研究很多。美国UNIX公司通过溶液共混制备出了性能优异的透明导电涂层，透光率约80%，表面电阻率只有190Ω，有望在防电磁透明包装中使用。此外PAN、PPY同其他材料如PET、LPES等，制成复合膜的研究国内外均有报道，这为防电磁材料在技术上的广泛应用打下了基础。

利用导电聚合物吸收微波的特性，美国开发了隐身飞机，隐身洲际导弹，法国已研制了隐形潜艇等等；美国还将用作远距离加热材料，用于航1、该实验机主要技术参数完全符合GB/T6111、GB/T15560标准的要求天飞机中的塑料焊接与维修。

9.观察窗

导电聚合物中，PTP、PPY、PAN等高聚物的性能稳定、变色效果显著，可作为智能观察窗使用。日本的丰田公司和美国Chronar公司都采用聚苯胺试制了智能窗。丰田公司的PAN/WO3复合智能窗响应时间约Is，变色循环次数达100万次，光线透过度可高达80%。而C吸塑包装hronar公司的聚苯胺智能窗光学响应时间低于1s，循环变色次数亦达几万次。美军Natick研究所有关人士指出，如果能够进一步地提高导电聚合物的响应速度及循环寿命，导电聚合物智能窗将会更快进入军用阶段。这对国防军品的长期包装贮存是十分有利的，将会节省许多清查仓贮的人力、物力和时间。

10.柔电池

导电聚合物中特别是聚苯胺有良好的氧化还原逆性，用得最多的是制作二次电池。以聚苯胺作正极的全塑电池是近几年的一个研究热点。聚苯胺作为二次电池的材料的研究始于1970年，研究表明全塑电池的比能量可高达560Wh/kg，是现有聚合活性物中最高的。

据报道，2001年美国包装业巨头--国际造纸公司推出一种智能新包装，使商品包装装潢变得活灵活现，也给整个包装业带来革命。这种新包装采用以色列能量纸公司开发出来的一种用导电聚合物制成的超薄柔软电池，这种新型电池可像油墨一样被“印刷”在产品的包装上。国际造纸公司和能量纸公司希望：这种可任意使用的新型极易售后服务等特点电池，可让制造商更有效地通过产品包装来吸引消费者，增强商品竞争力。

11.发光二极管

1990年以后，全塑发光二极管一直是科学家奋斗的目标，导电高聚物为实现这一目标创造了条件。1992年，美国的UNIX公司制成了柔韧可弯曲的导电聚合物发光二极管。该二极管的第一层是聚对苯二甲酸乙脂PET，第二层为聚苯胺PAN薄膜（正电极）；第三层是发光薄膜（MEH-PPV）以及上层的钙膜负电极。如此制得的发光二极管在V电压下可发出桔黄色光。若采用不同的发光层（PPV）还可获得不同颜色的光，光亮度适中，在通常室内光线下很容易观察到。为发光包装标识或特殊指示如数量、时间创造游戏机套了条件。

12.光学器件

除导电外，导电聚合物还有优良的光电特性。例如聚苯胺受光辐射时可产生光电流，具有显著的光电转换特性。Volkov等人指出聚苯胺是一种P型半导体，在80nm的聚苯胺薄膜下可记录到0.25μAcm负的二次方的光电流。在不同光源情况下聚苯胺的光电响应非常复杂，同光强与聚合物的氧化态有关，聚苯胺对光的响应非常迅速。在激光作用下，聚苯胺亦呈现突出的非线性光学特性，微微秒级的光转换。研究表明聚苯胺具有较高的二阶光学非线性系数-10的负11次方esu。有专家指出，利用它们的光电特性，超市包装条码的信息处理将发生巨大的变革。

13.结尾

综上所述，导电聚合物具有诸多优良性能及广泛的应用前景。但是我们也必须指出，由于合成方法的不同所得到聚合物的性质亦不尽相同。现今虽然在包装领域有了一些典型的应用，但离广泛推广应用还有不少距离，正如纳米技术一样，仍需科学家和包装工作者共同努力，各种新包装才会在新世纪里放出异彩。（完）

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