导电聚合物是一类特殊的聚合物，与大多数传统绝缘聚合物不同，它们能够导电。这些聚合物的导电性归因于共轭骨架的存在，这种骨架有助于π电子的离域，从而实现载流子的移动。导电聚合物相比金属的主要优势在于易于加工、成本低、重量轻且结构稳定。由于这些特性，它们在太阳能电池[1]、燃料电池[2]、电池[3]、超级电容器[4]、发光二极管[5]、防腐涂层[6]和废水处理[7]等领域有着广泛的应用。
导电聚合物如聚吡咯可以通过化学或电化学方法合成。在化学合成中，单体在(NH4)2S2O8和FeCl3等氧化剂的存在下，在受控的温度和压力条件下发生聚合。聚吡咯（PPy）、聚苯胺（PAni）和聚噻吩（PTh）因其优异的导电性、高电容和成本效益而成为著名的导电聚合物。PPy具有易于合成、高导电性、生物相容性和电化学稳定性，使其特别适用于生物传感器、神经电极、能源设备和环境稳定涂层[8]。在各种掺杂剂的存在下，PPy在常见有机溶剂中的溶解度很高，导电性可达10^-1 S/cm[9]。
通过掺杂和脱掺杂过程，导电聚合物的导电性可以调节[10]。脱掺杂-再掺杂是一个循环过程，可以以可控和可逆的方式调整聚合物的电子性质。脱掺杂涉及从导电聚合物中去除掺杂阴离子，而再掺杂则涉及重新引入阴离子以恢复其导电性。通过这种方式，导电聚合物可以用作气体传感器[11]。该过程可用于将电性能调整到所需水平或针对特定应用进行优化。例如，它可以用来提高晶体管等设备的性能或增强传感器的灵敏度。通常，脱掺杂和再掺杂过程分别在碱性和酸性溶液中进行[12]。
导电聚合物的溶解困难以及热稳定性和机械稳定性限制了其在电子应用中的使用[13]。因此，许多研究致力于制备能够改善这些性能的复合材料。将导电聚合物与绝缘聚合物基质结合使用具有多种优势，包括设计灵活性、成本效益高以及在开发具有所需性能的材料方面的应用潜力[13]。文献中报道了PPy与某些绝缘聚合物（如聚苯乙烯[14]、聚乙烯醇[15]、纤维素[16]和聚氯乙烯（PVC）[17]的混合物表现出足够的导电性和机械性能。例如，PVC因其优异的机械性能、阻燃性、耐腐蚀性和低成本而被认为是应用最广泛的热塑性塑料之一[18]。然而，PVC链之间的强相互作用以及聚合过程中链转移导致的结构缺陷使其结构脆性高、熔融粘度大、热稳定性差且加工性能差[19]。因此，需要通过添加剂来改善PVC的柔韧性。
聚（顺-1,4-异戊二烯）（PI）是天然橡胶的合成版本，纯度更高。由于其橡胶般的性质，PI显著提高了材料的机械性能，如拉伸强度、抗冲击性、延展性和加工性能。因此，它有助于生产具有高耐用性和柔韧性的产品。例如，像PAni[20]和PTh[21]这样的导电聚合物由于自身成膜能力有限，可以与PI混合以制备具有更好柔韧性和机械强度的导电薄膜结构。另一项研究指出，PI对刚性PVC具有增塑作用，可以提高其柔韧性[22]。因此，除了PVC之外，PI也是赋予导电聚合物结构重要机械性能的添加剂。
在本研究中，通过在水中原位聚合PPy，制备了不同质量比的PVC、PI和PPy三元复合材料，质量比为60PVC/30PI/10PPy、40PVC/30PI/30PPy、20PVC/30PI/50PPy和10PVC/20PI/70PPy。在这些三元复合材料中，PPy贡献了导电性，PI增强了结构的柔韧性和耐用性，而PVC提供了机械稳定性和加工性能。本研究的主要目的是研究和优化脱掺杂-再掺杂循环下PVC、PI和PPy三元复合材料导电性的变化。据我们所知，目前文献中尚未报道过这种组成的三元复合材料及其导电性能，因此本研究将填补这一空白。
