We investigated the influence of alkyl chain length of dopants on the properties of polyaniline (PANi) when it was doped in m-cresol with various alkylbenzenesulfonic acids. The dopants were benzenesulfonic acid (BSA), f-toluenesulfonic acid (TSA), butylbenzenesulfonic acid (BBSA) and dodecylbenzenesulfonic acid (OBSA). In general, the solubility and electrical conductivity of doped PANi increased with longer alkyl chain length of dopants. When PANi was doped with bulky alkylbenzenesulfonic acid, the solubilities were more than 80 wt% because the bulky dopants decreased interactions between polymer chains. The solubility of PANi increased with longer alkyl chain length of dopants because the longer alkyl chain acted as a better surfactant and increased free volume between polymer chains. The electrical conductivities ranged from 3.4 to 110 S/cm. Conductivity also increased with alkyl chain length of dopants. The increased conductivity with longer alkyl chain length may be related to the increased doping level measured by electron paramagnetic resonance spectroscopy (EPR). Increased doping level may make intra-molecular conduction facile. Also electrostatic repulsion due to more polarons on the polymer chain may induce chain conformation into expanded coil. Thus, the conformational change will result in easier inter-molecular conduction.

Emeradine base (EB)클 benzenesulfonic acid (BSA), p-toluenesulfonic acid (TSA), butylbenzenesulfonic acid (BBSA) 및 dodecylbenzenesulfonic acid (DBSA)와 같은 알킬벤젠 술폰산을 도판트로 사용하여 m-cresol 용매하에서 재도핑시킨 polyaniline (PANi)의 물성을 비교조사하였다. 일반적으로 도판트의 알킬 사슬의 길이가 길어질수록 도핑된 PANi의 전기 전도도와 m-cresol에 대한 용해도는 증가하는 것으로 나타났다. 알킬벤젠술폰산과 같이 거대한 도판트로 도핑을 시키는 경우 분자간의 인력의 감초로 용해도가 80wt% 이상이었으며, 특히 알킬 사슬의 길이가 길어질수록 계면활성제로서의 효과가 커지고, 자유 부피 (free volume)가 중가하여 용해도가 증가하게 된다. 전기 전도도는 3.4∼110S/cm 범위의 값을 가지며 알킬 사슬이 길어짐에 따라 전기 전도도가 증가하는 것은 고분자 사슬내의 도핑 수준의 증가로 분자내에서의 전기 전도가 용이해지기 때문이라고 생각된다. 또한 도핑 수준의 증가로 인해 고분자 사슬내의 양전하를 띈 이온이 늘어나면서 정전기적 반발력 (electrostatic repulsion)이 커지게 되고, 고분자 사슬의 배위 구조가 'expanded coil' 형태로 변하게 되어 분자간 전기 전도 역시 용이해지는 것으로 생각된다.

Keywords: polyaniline; alkylbenzenesulfonic acid; spin density; conductivity; solubility