耐热聚吡咯/尼龙6导电复合纤维的研制

摘要

聚吡咯具有原料廉价易得，电导率较高，易于制备的优点，在众多领域显示出诱人的应用前景。聚吡咯可以用于制造可充电电池、电子器件、特种涂层、导电纺织品、电磁屏蔽材料及光电化学电池等。但是聚吡咯是一种难溶难熔的聚合物，难以将其加工成所需的型材。聚吡咯的原位聚合是将吡咯单体扩散到经溶胀的柔性链聚合物成型基体中，阿让吡咯在此成型基体中聚合的一种加工方法。用此法可制得力学性能较高、具有一定外形及较好电导率的复合材料。在聚吡咯的应用中，环境的改变对其性能有较大影响。温度升高会导致电导率下降，这对聚吡咯的性能造成不可恢复破坏作用。 本论文采用原位聚合法，在吡咯的水性溶液中制备出具有良好导电性的聚吡咯/尼龙6复合纤维。探讨了反应过程中各种因素对所制得的聚吡咯/尼龙复合导电纤维导电性的影响。结果表明：FeCl<,3>·6H<,2>O是一种较为有效的氧化剂。采用吡咯单体浓度为0.05mol/L，氧化剂与吡咯的初始摩尔比为2.3，反应温度为20℃，反应时间为3h，2-萘磺酸钠作为掺杂剂时，最佳浓度宜选作0.02mol/L，对甲苯磺酸水合物浓度宜选作0.05rnol/L，2-羟基-5-苯磺酸最佳浓度为0.09mol/L的反应条件可制得具有较好导电性的复合纤维。红外光谱分析表明，复合纤维是聚吡咯与尼龙6的复合物，掺杂剂2-萘磺酸钠、2-羟基-5-苯磺酸、对甲苯磺酸水合物的加入，改善了聚吡咯的电导，从而提高了聚吡咯/尼龙6复合纤维的电导。扫描电镜图谱表明，复合导电纤维呈现皮芯结构，聚吡咯主要集中在皮层，形成导电通道。X射线衍射分析表明，聚吡咯几乎没有结晶性，复合导电纤维的结晶度并未发生改变。DSC分析表明聚吡咯与尼龙6之间的相容性较好。力学性能测试表明，聚吡咯/尼龙6复合纤维的强度和伸长率较尼龙6纤维有所降低，但总体来讲对其力学性能影响不大。聚吡咯/尼龙6复合纤维基本保持了其原有的吸湿性能并且具有较好的空气稳定性和良好的化学稳定性。经过掺杂的聚吡咯/尼龙6复合纤维在高温下仍具有良好的导电性。热氧化降解机理非常复杂，初步认为高温下氧的结合加强造成大兀键的破坏，导致了电导的显著降低，有酸性取代基的掺杂剂通过从酸性基团上提供质子抑制了聚吡咯主链上质子的N位偏离，可阻止电导的降低。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1导电纤维的发展

1.1.1导电纤维的作用机理

1.1.2导电纤维的种类和特点

1.2导电聚合物的发展

1.2.1导电聚合物的基本性能

1.2.2导电聚合物的应用

1.3聚吡咯的研究进展

1.3.1聚吡咯的合成

1.3.2聚吡咯的加工

1.4聚吡咯在导电纤维及织物制备方面的研究进展

1.5本研究的目的和意义

参考文献

第二章聚吡咯/尼龙6导电复合纤维的制备

2.1实验

2.1.1药品与材料

2.1.2实验设备

2.1.3 PA6纤维纺制

2.1.4 PA6纤维预制备

2.1.5聚吡咯/尼龙6导电纤维的制备

2.1.6导电纤维电导率的测定

2.2结果与讨论

2.2.1反应条件对聚吡咯/尼龙6复合纤维电导率的影响

2.2.2聚吡咯的导电机理

2.3总结

参考文献

第三章聚吡咯/尼龙6导电复合纤维的结构性能

3.1实验

3.1.1药品及材料

3.1.2聚吡咯均聚物的制备

3.1.3红外光谱测试

3.1.4扫描电镜测试

3.1.5 X衍射分析试验

3.1.6 DSC分析

3.1.7声速取向度测定

3.1.8纤维力学性能的测定

3.1.9纤维吸湿性能的测定

3.2结果与讨论

3.2.1红外光谱分析

3.2.2聚吡咯/尼龙6复合导电纤维的微观形态

3.2.3聚吡咯/尼龙6导电复合纤维的X射线衍射分析

3.2.4聚吡咯/尼龙6导电复合纤维的DSC热分析

3.2.5聚吡咯/尼龙6导电复合纤维的声速取向度测试

3.2.6聚吡咯/尼龙6导电复合纤维的力学性能

3.2.7聚吡咯/尼龙6导电复合纤维的吸湿性能

3.3小结

参考文献

第四章聚吡咯/尼龙6复合纤维导电性能的研究

4.1实验部分

4.1.1聚吡咯/尼龙6导电复合纤维的制备

4.1.2聚吡咯/尼龙6导电复合纤维电导率的测定

4.1.3聚吡咯/尼龙6导电复合纤维电导率时间稳定性的测定

4.1.4聚吡咯/尼龙6导电复合纤维对化学试剂的导电稳定性的测定

4.1.5聚吡咯/尼龙6导电复合纤维的热稳定性研究

4.2结果与讨论

4.2.1掺杂剂对不同温度下聚吡咯/尼龙6导电复合纤维的电导率的影响

4.2.2聚吡咯/尼龙6导电复合纤维电导率的时间稳定性

4.2.3聚吡咯/尼龙6导电复合纤维对化学试剂的导电稳定性

4.2.4聚吡咯/尼龙6导电复合纤维的热稳定性研究

4.2.5聚吡咯/尼龙6导电复合纤维的耐热机理

4.3小结

参考文献

第五章结论与展望

5.1论文的主要结论

5.2今后的工作展望

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致谢