电磁功能高分子材料包括导电性高分子材料、高分子磁性材料、光电导材料、力电材料、高分子纳米复合材料等种类。本节主要介绍导电性高分子材料和高分子磁性材料。

1.导电性高分子材料

电导率在半导体（10^-7～10⁵A/m）和导体范围（>10⁵A/m）内的高分子材料分别称为半导性高分子材料和导电性高分子材料，总称为导电性高分子材料。

导电高分子材料按导电原理可分为结构型导电高分子和复合型导电高分子两大类。所谓结构型导电高分子是指那些分子结构本身能提供载流子从而显示导电性的高分子材料，如共轭聚合物聚乙炔、金属螯合型聚合物聚酞菁铜以及高分子电荷转移络合物等电子导电体。复合型导电高分子中的高分子本身并无导电性，它的导电过程是靠掺入的导电微粒或细丝来实现，即由导电微粒或细丝提供载流子。

1.1结构型导电高分子材料

结构型导电高分子材料又分为电子导电和离子导电高分子材料两大类。电子导电高分子是导电聚合物中种类最多、研究最早的一类导电材料，是目前研究最多的领域。电子导电聚合物基体大分子的特征是大共轭结构，因此这类材料的制备就是如何设计、采用何种原料形成共轭结构。共轭大分子的制备可以分为化学聚合和电化学聚合。由化学聚合法形成的共轭大分子必须进行掺杂后才能得到电导率近于金属导体的导电聚合物材料，电化学聚合是利用电化学机理，可直接就地掺杂，无需加入外掺杂剂，而且形成的导电高分子以导电聚合物膜沉积在电极上，主要用于聚合物修饰电极，这种修饰后的电极不仅具有化学催化功能，而且可以作为电子元件的传感器等。

共轭双键的制备既可以从单体直接聚合，也可以由大分子进行加成、消去反应以及其他反应形成。如结构型聚乙炔共轭大分子的制备原理如下。

(1)乙炔的Z-N催化剂下的气相本体聚合这是以乙炔为原料采用Ziegler-Natta催化剂[Al(CH₂CH₃)₃+Ti(OC₄H₉)₄]制备聚乙炔的直接方法，其典型合成路线为：

(2)聚氯乙烯的消除氯化氢反应该法制备聚乙炔的间接方法，其反应式为：

这种方法是利用饱和聚合物的消除反应生成共轭大分子，但由于在加热时易形成交联结构，导致共轭结构出现缺陷，可用聚丁二烯经加成、再消去的方法制得聚乙炔。

(3）以聚丁二烯为原料聚丁二烯经氯化、脱HCl两步反应得目标产物：

1.2复合型导电高分子材料

复合型导电高分子材料是以有机高分子材料为基体，加入一定数量的导电物质（如炭黑、石墨、碳纤维、金属粉、金属纤维、金属氧化物等）组合而成。该类材料兼有高分子材料的易加工特性和金属的导电性。与金属相比较，导电性复合材料具有加工性好、工艺简单、耐腐蚀、电阻率可调范围大、价格低等优点。

最常见的复合导电高分子材料是在聚合物基料中混入或掺杂炭黑、石墨、金属粉末、AsF5、导电纤维等导电填料而制得的。例如，聚对苯乙烯（PPV）导电聚合物材料系以氯化对苯二甲基三苯基磷、对苯二甲醚为主要原料，通过Wittig反应合成PPV导电聚合物基料PPV:

再进行掺杂而得PPV导电聚合物材料。生产工艺流程参见图9-8。

(1)首先把原料氯化对苯二甲基三苯基磷（从乙醇、乙醚混合溶剂中结晶而得）与对苯二甲醛加入反应釜D101中，再加入无水乙醇，搅拌溶解。

(2）将催化剂铝溶解于乙醇中配制成铝的乙醇溶液。将该溶液滴加于反应釜D101中。在50～60℃反应3～5h溶液变成深橘红色，经L101过滤得明亮的柠檬黄沉淀物。

(3）用乙醇洗涤，L102真空干燥得固体PPV。

(4)与AsF5掺杂制得具导电性的PPV导电聚合物。所得产品用苯萃取，除去所含的低分子量的原料即可。

图9-8聚对苯乙烯（PPV）导电聚合物材料生产工艺流程图

复合型导电高分子材料可用作防静电材料、导电涂料、电路板的制作、压敏元件、感温元件、电磁波屏蔽材料、半导体树脂薄膜等。