Abstract
聚□咯（Polypyrrole，簡稱PPy）的合成主要分為電化學和化學合成法兩種，前者所得為一具高導電性且在空氣中相當安定的高分子薄膜，後者則多為黑色不溶之顆粒或粉末。本論文之趼究中，以前者為主而後者為輔，針對聚□咯之結構與物性進行一系列探討。首先，使用對一甲苯磺酸鈉為輔助電解質，進行電化學合成時，發現聚□咯膜的各項性質和其使用之電解質濃度均有密切的關係。而高濃度電解質下所合成之聚□咯膜，經元素分析結果發現其具有較高之摻雜程度，因而顯現較高之導電度。實驗中又發現：高導電性聚□咯膜之導電度的溫度依附性較小，導電活化能Ea則較低。就表面形態而言，定電壓合成時，愈高濃度電解質所合成之聚□咯膜表面愈粗糙，顯示其分子排列的鬆散和不規律愈明顯，而電子繞射的結果則證實其結晶性甚低。聚□咯膜的抗張強度和斷裂伸長量均隨使用電解質濃度升高而降低。其次，將ＣＨ3Ｃ6Ｈ4ＳＯ3離子摻雜之聚□咯膜進行ESCA光譜測試，結果從XPS ＮIS內層電子束縛能的分析中得知聚□咯膜的N 原子分處於三種不同的化學環境，而三組N 原子上所帶電荷數各不相同，各有其不同的氧化程度。將光譜數據和元素分析比較發現：被氧化而帶有電荷之N 原子內層電子線譜面積所佔比例的總和恰等於摻雜陰離子數在聚□咯膜中所佔比例。亦即每一個帶有正電荷之N 原子不論其所帶電荷大小，均恰好對應一個ＣＨ3Ｃ6Ｈ4ＳＯ3^-離子，而陰離子與聚□咯分子鍵間的距離大小和作用力強弱則取決於正負電荷中心間之庫侖作用力。取不同摻程度聚□咯膜的XPS ＮIS內層電子譜線分析後發現：摻雜程度增加時，會使得帶正電荷的氧化態N 原子數隨之增加，卻不一定會提升N 原子的氧化程度：也就是說摻雜程度愈高時，未必能使得N 原子與ＣＨ3Ｃ6Ｈ4ＳＯ3^-陰離子間的庫侖作用力愈強。此外，摻雜程度增高時，正電荷分佈在碳原子上的比例逐漸增加，而ＣＨ3Ｃ6Ｈ4ＳＯ3^-陰離子與氧化態N 原子間的距離逐漸拉遠。從聚□咯分子鏈與摻雜物交互作用的觀點來解釋：這乃是由於高摻雜量時，體積大而不對稱之ＣＨ3Ｃ6Ｈ4ＳＯ3^-離子間產生立體阻礙，造成立體排斥力和庫侖作用力互相競爭後所得的結果。最後，本論文中並嚐試綜合化學合成與電化學合成的技巧，研製廉價而具高導電性的玻璃纖維補強聚□咯複合體，此複合體的特色是電化學合成時不需使用昂貴之金屬電極，且導電度幾乎與純電化學合成之聚□咯膜相同，而無一般製成複合膜後導電度大幅下降的缺點。