聚乙炔

聚合物材料

聚乙炔（英语：polyacetylene，IUPAC名：polyethyne）是一种结构单元为(CH=CH)n的聚合物材料。这种聚合物经溴或碘掺杂之后导电性会提高到金属水平，这引起了研究者的兴趣。白川英树、艾伦·黑格和艾伦·麦克迪尔米德因“发现和发展导电聚合物”获得了2000年的诺贝尔化学奖。如今聚乙炔以用于制备太阳能电池、半导体材料和电活性聚合物等。

结构

聚乙炔包括单双键交替的共轭结构。由于双键不可扭转的性质，聚乙炔的每个结构单元都有顺式和反式两种结构。如果每个结构单元都呈顺式，则成为顺式聚乙炔，反之为反式聚乙炔。两者的电阻率分别为10-9和10-5/欧·厘米。

历史与制备

1960年代已经有研究者使用齐格勒-纳塔催化剂制取聚乙炔，得到的是黑色固体。1967年秋天，日本化学家白川英树实验室的访问学者偶然合成出了银白色带金属光泽的聚乙炔。白川英树分析了实验过程后，发现原因是实验者错误地使用了通常用量一千倍的齐格勒-纳塔催化剂，造成聚乙炔高度结晶，形成了纤维状结构。

1975年，艾伦·麦克迪尔米德到东京工业大学作访问学者，在会议上展示了自己研究的金色聚氮化硫，白川英树则向艾伦展示了银色聚乙炔。艾伦·麦克迪尔米德马上联想到聚乙炔的研究前景，邀请白川英树到美国共同研究。最初白川英树希望可以通过纯化聚乙炔来提高导电性，却发现越纯导电性越差，麦克迪尔米德想到在聚氮化硫中加入溴之后可以将电导率提高到十倍，就建议在聚乙炔里掺杂溴。1976年白川英树发现掺杂少量碘之后，电流表的指数猛的增大，以致烧坏了仪器。经测量，聚乙炔的导电性变成了之前的10的8次方倍，这已经接近了银的导电性随后他们和艾伦·黑格合作，对掺杂机理进行了研究。

由于乙炔直接聚合反应的难以控制，需要在低温下或者使用稀土催化剂（如环烷酸稀土）。最常用的合成方式是通过环辛四烯或其取代产物的烯烃歧化反应制取。

成膜条件

聚乙炔的成膜条件是：(1)使用均相催化体系；(2)高催化活性；G)较高的催化剂浓度；(4)较小的链转移速度从而得到较高的分子量； (5)适当的溶剂。典型的聚合方法是将直径约40mm的平底玻璃反应器多次抽空充氮后在高纯氮气流下加入1毫升甲苯，0.14ml(0.004m01)，Ti(OBu)4和0.22ml，0.016m01)A1ESa，经30分钟陈化后冷却至-70℃，真空排气。旋转反应器使催化剂溶液均匀地沾附在反应器壁上，然后迅速通入乙炔气体，此时反应器壁上立即生成一张红色的聚乙炔薄膜。所得的聚乙炔膜厚度可通过调节催化剂浓度、乙炔气压及聚合时间来控制。一般在上述催化剂浓度下，乙炔气压799.8X103Pa，聚合温度为-78℃，约经1-4小时，即可得到厚度为0.1mm左右的聚乙炔膜。抽去未反应完的乙炔气体以中止反应，并用甲苯将所得聚乙炔膜清洗至无色透明，真空干燥后待用。

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