原位聚合法制备聚吡咯包覆型导电纸的工艺与机理研究

摘要

本论文在纸浆纤维悬浮液体系中通过原位聚合法制备了聚吡咯包覆型导电纸,研究了吡咯单体浓度、掺杂剂的种类和用量对导电纸导电性能的影响,并通过ATR-FTIR,XPS,SEM-EDXA,SEM以及AFM分析揭示了相关机理。
　　 研究发现吡咯单体浓度、掺杂剂的种类和用量对导电纸的导电性能有重要影响。
　　 吡咯单体浓度增加时,导电纸的表面电阻率不断下降。吸附率的实验测定结果显示,吡咯单体浓度增加时,纸浆纤维上包覆的聚吡咯也不断增加,这是导电纸表面电阻率降低的一个重要原因。SEM观察结果表明吡咯单体浓度增加时,聚吡咯颗粒直径增大。XPS和SEM-EDXA的N元素的分析结果与吸附率测定结果一致;但掺杂水平(S/N)先下降后上升。
　　 对本论文所用的大多数磺酸类掺杂剂,吡咯单体与掺杂剂物质的量之比为1:1时制备的导电纸导电性能最优。对甲苯磺酸(PTSA)和十二烷基苯磺酸(DBSA)的掺杂效果要优于相应的钠盐。对掺杂剂PTSA,PTSA-Na,NSA和AQSA-Na而言,相同实验条件下NSA和AQSA-Na掺杂时生成的聚吡咯要多于PTSA和PTSA-Na。SEM-EDXA和XPS的结果分析都表明掺杂剂分子已经掺杂进聚吡咯的分子结构中;NSA,AQSA-Na制备的聚吡咯掺杂水平要高于PTSA-Na和PTSA制备的聚吡咯。XPS的元素价态分析表明NSA,AQSA-Na制备的聚吡咯的高掺杂水平跟纤维与聚吡咯分子链较强的相互作用有关。SEM和AFM的观测结果表明NSA和AQSA-Na掺杂的聚吡咯颗粒尺寸要远大于PTSA和PTSA-Na制备的聚吡咯,且分布更为均匀。