聚苯胺的合成方法很多，但常用的合成方法有兩種:化學合成法和電化學合成法。
(1)化學合成法化學合成法是以氧化劑為引發劑，使苯胺單體在酸性介質中進行氧化聚合。具體實現方法如下。
①化學氧化聚合聚苯胺的化學氧化聚合是苯胺單體與氧化劑在酸性條件下的氧化聚合。質子酸是影響苯胺氧化聚合的重要因素，主要起兩個作用:提供反應介質所需的pH值和以摻雜劑的形式進入聚苯胺骨架賦予其壹定的導電性。聚合的同時進行原位摻雜，聚合和摻雜同時完成。常用的氧化劑有:雙氧水、重鉻酸鹽、過硫酸鹽等。合成反應主要受質子酸的種類和濃度、氧化劑、單體濃度、反應溫度和反應時間的影響。化學氧化聚合具有可大量生產聚苯胺、設備投資少、工藝簡單等優點，適合工業化生產，是目前最常用的合成方法。
(2)乳液聚合乳液聚合是在含有苯胺及其衍生物的酸性乳液體系中加入引發劑的方法。乳液聚合具有以下優點:使用環保廉價的水作為熱載體，產物無需沈澱分離除去溶劑；合成的聚苯胺分子量和溶解度高；如果使用大分子磺酸作為表面活性劑，摻雜可以壹步完成，提高導電聚苯胺的導電性；聚苯胺可以制成乳液直接使用，在後續處理中不需要昂貴或有毒的有機溶劑，簡化了工藝，降低了成本，也可以克服傳統方法合成的不溶性聚苯胺的缺點。
③微乳液聚合微乳液聚合是在乳液法的基礎上發展起來的。聚合體系由水、苯胺、表面活性劑和助表面活性劑組成。微乳液(10~100nm)分散相液滴尺寸小於普通乳液(10~200nm)，非常有利於納米聚苯胺的合成。納米聚苯胺顆粒不僅可以解決加工成型難的問題，還可以集聚合物的導電性和納米顆粒獨特的物理化學性質於壹體。因此，自1997首次報道用這種方法合成了最小粒徑為5nm的聚苯胺顆粒以來，微乳液法已成為該領域的研究熱點。目前常規O/W型微乳液合成聚苯胺納米粒子常用的表面活性劑有DBSA和十二烷基磺酸鈉，粒徑約為10~40nm。反相微乳液法(W/O)可用於制備更小粒徑的聚苯胺納米粒子(
(4)分散聚合苯胺分散聚合體系壹般由苯胺單體、水、分散劑、穩定劑和引發劑組成。反應前，介質是均勻的，但生成的聚苯胺不溶於介質。當它達到臨界鏈長時，它從介質中沈澱出來，並在穩定劑的幫助下懸浮在介質中，形成類似於聚合物乳液的穩定分散體系。目前對該方法合成聚苯胺的研究遠不及上述三種方法。
成熟，研究較少。
(2)電化學合成聚苯胺的電化學聚合方法主要有:恒電位法、恒電流法、動電位掃描法和脈沖極化法。通常，An在酸性溶液中在陽極上聚合。聚苯胺是用電化學合成法制備的。在含有an的電解質溶液中，An在陽極上被氧化和聚合，產生附著在電極表面的聚苯胺膜或沈積在電極表面的聚苯胺粉末。Diaz等人用電化學方法制備了聚苯胺薄膜。
目前，聚苯胺電致變色薄膜主要采用電化學方法制備。然而，用電化學方法制備PANI電致變色薄膜存在幾個缺陷:無法大規模制備電致變色薄膜；PANI膜的機械性能較差；PANI膜與導電玻璃基板之間的附著力較差。
二苯胺的質子酸摻雜
導電聚合物的“摻雜”是指當導電聚合物從絕緣狀態轉變為導電狀態時，從其分子鏈轉移電子的過程。簡單來說，摻雜就是將電子從導電聚合物的價帶頂部移走(P型摻雜，導電聚合物被氧化)或者將電子註入導帶底部(N型摻雜，導電聚合物被還原)使導電聚合物電離。導電聚合物的“摻雜”與無機半導體的“摻雜”有本質區別，主要表現在以下幾個方面:
(1)無機半導體的摻雜是原子的取代，但導電聚合物的本質是摻雜劑與主鏈發生氧化還原反應，產生帶電缺陷，兩者生成電荷轉移絡合物；
(2)無機半導體的摻雜量極低(萬分之幾)，而導電聚合物的摻雜量可以很大，甚至超過聚合物本身的質量；
(3)無機半導體中沒有去摻雜過程，但在壹些導電聚合物中，不僅有去摻雜，而且摻雜和去摻雜的過程是完全可逆的，然後進行二次或多次摻雜。
聚苯胺的質子酸摻雜機理不同於其他導電聚合物的氧化還原摻雜。後者通過摻雜電子受體或電子給體，總是伴隨著分子鏈中電子的得失，而聚苯胺的質子摻雜並不改變主鏈中的電子數，只有質子進入聚合物鏈使鏈帶正電荷。為了保持電中性，陰離子也進入聚合物鏈[27]。現有研究表明[28]，聚苯胺的胺基和亞胺基都可以與質子酸反應生成胺鹽和亞胺鹽，但只有亞胺氮原子上的摻雜反應有助於導電性。在兩個氮原子都存在的情況下，亞胺的氮原子先被質子化，有效摻雜必須具有醌結構。用質子酸摻雜時，主鏈上只引入正電荷，為了保持電中性，陰離子也進入聚苯胺分子鏈，如圖1-4。
新不倫瑞克省
xNN1 -x
去摻雜xHA摻雜N 1-yN+A-
摻雜分數y1-x未摻雜分數
圖1-4 PANI摻雜過程
圖1-4聚苯胺的摻雜過程
其中，X代表氧化程度，其由合成確定；y代表摻雜程度，由摻雜決定；A-代表質子酸中的陰離子，由摻雜劑決定。
根據聚苯胺摻雜過程和步驟的不同，質子酸摻雜可分為以下幾種:壹次摻雜、摻雜-脫摻雜-再摻雜、二次摻雜和* * *摻雜。
三苯胺的導電機理
導電過程是載流子在電場作用下定向運動的過程。為了導電，高分子材料必須滿足兩個條件:產生足夠的載流子(電子、空穴或離子等。);以及在大分子鏈內部和之間形成導電通道。導電聚合物的導電機理不同於金屬和半導體。金屬的載體是自由電子，半導體是電子或空穴，而導電聚合物的載體是離域π電子和摻雜劑形成的孤子、極化子和雙極化子。
我國學者鐘等人提出的摻雜態聚苯胺的單極子和雙極性子相互轉化的結構模型，合理地解釋了聚苯胺的導電機理，如圖1-5所示。
新不倫瑞克省
倍黑
哦哦
NHB+A-H+-A
+ *NH
A-NQN本征態聚苯胺+NH-A+*NH
α-質子化NHNH的分子內電荷轉移
新不倫瑞克省
BnB+ *NH-A
BNHQ+*NH-A摻雜聚苯胺
圖1-5摻雜聚苯胺的導電機理
圖1-5摻雜聚苯胺的導電機理
從該模型可以看出，摻雜態聚苯胺體系中既有絕緣組分，又有各種導電組分，聚苯胺的分子鏈結構對電導率有很大影響。
質子酸摻雜後，本征態聚苯胺中的醌環消失，電子雲重新分布，氮原子上的正電荷離域進入大* * *軛的π鍵，使聚苯胺表現出高電導率，摻雜前後電導率變化可高達9 ~ 10個數量級。實驗表明，摻雜後聚苯胺的導電性大大提高，其摻雜劑可以是質子酸、質子酸、中性鹽以及壹些氧化劑如NH4S2O8、FeCl3等。
四性能測試方法
1.紅外光譜分析紅外吸收光譜在聚合物研究中是壹種非常有用的手段。目前廣泛應用於聚合物、聚合物反應、聚合物晶體形態、聚合物取向和聚合物表面的分析鑒定[58]。將樣品與溴化鉀(KBr)以約1:100的比例混合，然後放入研磨機中研磨成細粉，在5 MPa下壓制成試件。用傅裏葉紅外光譜儀表征，光譜範圍為4000 ~ 400cm-1；分辨率優於0.5 cm-1(最高0.2cm-1)；波數精度優於0.01cm-1；透過率精度優於0.1 %T t。
2.拉曼光譜分析激光拉曼光譜和紅外光譜在聚合物研究中可以相互補充。拉曼光譜在表征聚合物鏈的碳-碳骨架振動方面更有效，也可用於研究聚合物的結晶和取向[58]。用顯微拉曼光譜儀表征，光譜範圍為3600 ~ 100cm-1；分辨率:1 ~ 2cm-1；激發波長:785 nm(固態激光器)；光譜重復性:0.2cm-1；樣品尺寸:不超過3cm×3cm×3cm。
3.熱性能分析熱分析是在受控的程序升溫條件下，測量物質的物理性質與溫度變化之間的函數關系的技術。這裏所說的物質是指被測樣品及其反應產物。程序溫度壹般采用線性程序，但也可能是溫度的對數或倒數程序[59]。
用綜合熱分析儀對樣品進行熱分析。綜合熱分析儀集成了TG-DSC/DTA和Cp的多種測量功能。主要參數為:溫度測量範圍為-120 ~ 1650℃；比熱測量範圍為0.1 ~ 5.0J/GK；比熱測量精度為5%；噪聲影響(最大)15μw；溫度精度
4.x射線衍射光譜分析(XRD) XRD是最有效的物相分析手段之壹。通過材料的X射線衍射圖，可以獲得有關物質的元素組成、大小、離子間距等材料精細結構的數據和信息[60]。取少量積粉約0.89銅靶，電壓40.0kV，電流30.0mA，掃描範圍2θ= 5° ~ 45°。以及10 ~ 100。，掃描速度4。/分鐘進行測試。
5.掃描電子顯微鏡分析(SEM)作為壹種直觀的表征方法，掃描電子顯微鏡可以通過直接觀察來確定聚合物的形態和結構，如顆粒或纖維，多孔或致密[60]。壹般認為，不同的摻雜陰離子會導致導電聚合物不同的成核和生長機制，從而產生不同形狀的聚合物。
6.靜態配氣法用於測試元件的氣敏性和響應恢復時間。氣體靈敏度定義為S = Rg/Ra (Ra是在空氣中測量的電阻，Rg是在待測氣體中測量的電阻)，響應-恢復時間是從薄膜元件與檢測氣體接觸和分離到其電阻或電阻增量達到某壹值的時間。主要技術參數:測試通道數:30通道，采集速度:1次/秒，系統綜合誤差:< 1%，電源:AC 220v 10% 50hz，測試電源:VH 2 ~ 10V，連續可調Max8A，VC: 2。體積30L。