zum Directory-modus

Elektrisch leitfähige Polymere

Polyanilin

Polyanilin (PANI) ist eines der ältesten bekannten synthetischen Polymere. Durch elektrochemische oder chemische Oxidation von Anilin, meist mit Ammoniumperoxodisulfat im Sauren, wird ein lineares Polyanilin gewonnen, das in unterschiedlichen Oxidationsstufen existiert. Die Extremfälle der voll reduzierten und der voll oxidierten Form werden in der (Abb. 1) gezeigt. Erstere ist unter dem Trivialnamen Leucoemeraldin, letztere als Pernigranilin bekannt.

Abb.1
Unterschiedliche Oxidationsstufen des Polyanilin

oben: Leucoemeraldin-Form, unten: Pernigranilin-Form

Bei der oxidativen Synthese von Polyanilin entsteht Emeraldin, bei dem die eine Hälfte aller 1,4-Phenylendiamin-Strukturen in der Leucoemeraldin-Form, die andere Hälfte in der chinoiden Pernigranilin-Form vorliegen. Elektrische Leitfähigkeit kommt nur der protonierten Form, dem grünen Emeraldinsalz, zu. Da die Polymerisation im Sauren durchgeführt wird, fällt das Produkt auch in dieser Form an. Durch Base kann es in die neutrale Emeraldinform übergeführt werden.

Abb.2
Protonierung von Emeraldin

Behandelt man das neutrale Emeraldin mit Base, so wird zunächst das Imino-Stickstoffatom protoniert. Durch Elektronentransfer entsteht daraus ein System mit vollständig delokalisierten Radikalkationen. Dies wird durch die Ausbildung von vollständig aromatischen Ringstrukturen stabilisiert. Dabei werden Leitfähigkeiten von bis zu 40 S/cm erreicht, während die Leitfähigkeit des neutralen Polymers bei ca. 10 10 S/cm liegt.

Polyanilin ist sowohl in der unprotonierten Form als auch protoniert, z.B. als Hydrochlorid, sehr schlecht löslich, da sich die Polymerstränge stark aggregieren. Durch Protonierung mit organischen Säuren, die große und sperrige Anionen aufweisen, wie Camphersulfonsäure oder para-Dodecylphenylsulfonsäure können die Polymere in organischen Lösemitteln wie meta-Kresol gelöst werden. Dies ermöglicht die Verarbeitung zu Filmen, zu Fasern oder zu Polymerblends mit hoher elektrischer Leitfähigkeit.

Polyanilin wird in Organischen Licht emittierenden Dioden (OLEDs), als Antistatik-Beschichtung, transparentes Elektrodenmaterial, in Biosensoren, Membranen zur Gastrennung und als Korrosionsschutz-Beschichtung von Metallen wie Edelstahl oder Kupfer eingesetzt.

Seite 12 von 13