ポリアニリン

ポリアニリンの合成方法は非常に単純ですが、重合のメカニズムはおそらく複雑です。ロイコエメラルジンの形成は次のように説明できます。ここで、[O]は一般的な酸化剤です。^{[ 12 ]}

n C ₆ H ₅ NH ₂ + [O] → [C ₆ H ₄ NH] _n + H ₂ O

一般的な酸化剤としては、1 M塩酸中の過硫酸アンモニウムが挙げられる（他の酸も使用可能）。ポリマーは、マイクロメートルサイズの微粒子を含む不安定な分散液として沈殿する。

（ペル）ニグラニリンは、エメラルジン塩基を過酸で酸化することによって調製される：^{[ 13 ]}

{[C ₆ H ₄ NH] ₂ [C ₆ H ₄ N] ₂ } _n + RCO ₃ H → [C ₆ H ₄ N] _n + H ₂ O + RCO ₂ H

アニリンは、化学酸化剤を使用せずに導電性表面に直接電気化学的に重合することもできます。^{[ 14 ] [ 15 ]}

ポリアニリンナノ構造の合成は容易である。^{[ 16 ]}

界面活性剤ドーパントを使用することで、ポリアニリンを分散させることができ、実用的な用途に有用になります。ポリアニリンナノファイバーのバルク合成は広範囲に研究されています。^{[ 17 ]}

エメラルジン塩基の形成に関する多段階モデル​​が提案されている。反応の第一段階では、ペルニグラニリンPS塩の酸化状態が形成される。第二段階では、アニリンモノマーがラジカルカチオンに酸化されるにつれて、ペルニグラニリンがエメラルジン塩に還元される。^{[ 8 ]}第三段階では、このラジカルカチオンがES塩と結合する。このプロセスは、絶対モル質量の決定を可能にする光散乱分析によって追跡できる。ある研究によると、第一段階でDPが265に達し、最終ポリマーのDPは319である。最終ポリマーの約19%は、反応中に形成されたアニリンラジカルカチオンで構成されている。^{[ 18 ]}

ポリアニリンは、供給業者や合成方法によって、長鎖ポリマー凝集体、界面活性剤（またはドーパント）で安定化されたナノ粒子分散体、または安定剤フリーのナノファイバー分散体の形で製造されるのが一般的です。界面活性剤またはドーパントで安定化されたポリアニリン分散体は、1990年代後半から市販されています。^{[ 19 ]}

対照的に、1-メチル-2-ピロリジノン（NMP）中のポリアニリンからキャストされたポリアニリンフィルムの機械的特性は、より徹底的に調査されている。ポリアニリンフィルムのガラス転移温度（T _g）は105～220℃付近で発生し、フィルム中の残留NMP溶媒含有量に強く依存しており、これは可塑剤として作用してT _gを低下させる。^{[ 21 ]}動的機械分析技術を利用すると、ポリアニリンフィルムの貯蔵弾性率（E'）はT _g以下では約0.2～2 GPaであることが示されている。T _gを超える温度では、フィルムはゴム状状態に入り、より柔軟になり、その結果E'は0.1 MPaまで低下する。さらに温度が上昇すると、400℃でフィルムが破壊される前に、鎖の架橋と秩序化により剛性が回復し、E'が高くなる。ポリアニリン鎖の架橋は、フィルムの弾性を低下させる一方で、非架橋フィルムと比較して導電率と引張強度を高めることが示されている。 ^{[ 22 ]}

PANI の溶解性が低いため、加工性を向上させるために市販のポリマーとのブレンドを作成することが大きな関心を集めている。ポリアニリン-ポリビニルアルコールブレンド (PANI-PVA) は、引張強度が PANI 濃度に強く依存し、5% までは引張強度が維持されることが示されている。^{[ 23 ]} 5% を超える濃度では、純粋な PANI の脆性特性が支配的になり、引張強度と伸びが劇的に低下する。PANI-キトサンヒドロゲルブレンドを用いた研究でも同様の挙動が観察され、導電性を向上させるために酸ドーピングを増やすと引張強度が低下することも観察された。^{[ 24 ]}