导电聚合物/再生纤维素纤维复合材料的制备

摘要

粘胶纤维作为一种用量最大的再生纤维素纤维，具有手感柔软、光泽好、吸湿透气性良好、染色性能好等优点，广泛用于服装等领域。本文利用原位聚合法分别将聚苯胺和聚吡咯沉积在粘胶纤维表面，可以利用导电高聚物优异的电、光、磁、热等性能，扩大再生纤维素纤维及其织物的应用领域。
　　本文制备了导电聚合物/粘胶纤维导电复合材料，并通过傅立叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TG)、场发射扫描电镜(FESEM)、X射线光电子能谱(XPS)、四探针测试仪、电子单纤维强力仪及耐水性测试等分析测试手段对其结构、形貌及性能进行表征，探索最佳工艺条件。
　　以粘胶纤维为基体，制备盐酸掺杂聚苯胺/粘胶纤维导电复合材料，在无机酸掺杂条件下，探索了反应条件对复合材料性能的影响。实验表明，反应温度对复合材料电导率影响不大，而反应时间的影响较大，最佳反应时间为8h，导电复合材料的断裂强度虽然有降低，但是仍然可以满足加工和使用要求。盐酸掺杂的聚苯胺的掺杂率较低，仅为10.3％。实验获得的导电复合材料的最大电导率为2.7×10-3S/cm，并且复合材料具有较好的耐水洗性。
　　以粘胶纤维为基体，制备十二烷基苯磺酸掺杂聚苯胺/粘胶纤维导电复合材料，在有机酸掺杂条件下，探索了反应条件对复合材料性能的影响。为了获得电导率较大的导电复合材料，其最佳工艺条件为:乙醇/水(V/V)为30∶70，浸渍时间为1h，浸渍温度为0℃，单体吸附时间为0.5h，单体吸附温度为0℃，十二烷基苯磺酸/苯胺(mol/mol)为2.5∶1，反应时间为18h，反应温度为0℃，苯胺浓度为0.1mol/l，苯胺:过硫酸铵(mol/mol)为1∶1.25。制得的复合材料电导率可达10-2S/cm，并具有较好的耐水洗性。
　　以粘胶纤维为基体，制备聚吡咯/粘胶纤维导电复合材料，探索了反应条件对复合材料性能的影响，获得聚吡咯/粘胶纤维导电复合材料的最佳工艺条件为:单体吸附时间为1h，单体吸附温度为25℃，吡咯浓度为0.1mol/l，反应时间为5h，反应温度为25℃，三氯化铁浓度为0.25mol/l，十二烷基苯磺酸钠浓度为0mol/l。所获得的导电复合材料的电导率可达到4.2S/cm，并且有一定的耐水洗性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 再生纤维素纤维

1．1．1 再生纤维素纤维的发展

1．1．2 VCF的结构

1．1．3 VCF的预处理

1．2 功能VCF

1．2．1 抗菌VCF

1．2．2 阻燃VCF

1．2．3 其它功能

1．3 本征导电聚合物

1．3．1 本征导电聚合物概述

1．3．2 本征导电聚合物的制备方法

1．3．3 本征导电聚合物的应用

1．4 本征导电聚合物复合材料研究进展

1．5 本文研究内容及意义

第二章 盐酸掺杂聚苯胺／粘胶纤维(HCl+PANI／VCF)导电复合材料的制备

2．1 实验原料及设备

2．2 HCl+PANI／VCF复合材料的制备

2．3 表征方法与性能测试

2．3．1 红外光谱分析(FTIR)

2．3．2 热稳定性分析(TG)

2．3．3 场发射扫描电镜分析(FESEM)

2．3．4 电导率测试

2．3．5 X-射线光电子能谱分析(XPS)

2．3．6 断裂强度测试

2．3．7 耐水洗性测试

2．4 结果与讨论

2．4．1 超声处理对VCF的影响

2．4．2 导电复合材料的FTIR表征

2．4．3 导电复合材料的TG分析

2．4．4 导电复合材料的形貌分析

2．4．5 反应温度和时间对导电复合材料导电性能的影响

2．4．6 导电复合材料的XPS分析

2．4．7 断裂强度分析

2．4．8 复合导电纤维的耐水洗性

2．5 本章小结

第三章 十二烷基苯磺酸掺杂聚苯胺／粘胶纤维(DBSA+PANI／VCF)导电复合材料的制备

3．1 实验原料及设备

3．2 DBSA+PANI／VCF复合材料的制备

3．3 表征方法与性能测试

3．3．1 红外光谱分析(FTIR)

3．3．2 热稳定性分析(TG)

3．3．3 场发射扫描电镜分析(FESEM)

3．3．4 电导率测试

3．3．5 X-射线光电子能谱分析(XPS)

3．3．6 耐水洗性测试

3．4 结果与讨论

3．4．1 反应体系对复合材料电导率的影响

3．4．2 浸渍时间对复合材料电导率的影响

3．4．3 浸渍温度对VCF电导率的影响

3．4．4 单体吸附温度对复合材料电导率的影响

3．4．5 单体吸附时间对复合材料电导率的影响

3．4．6 DBSA含量对复合材料电导率的影响

3．4．7 反应时间对复合材料电导率的影响

3．4．8 单体浓度对复合材料电导率的影响

3．4．9 极差分析法确定影响因素的主次关系

3．4．10 导电复合材料的FTIR

3．4．11 导电复合材料的TG分析

3．4．12 导电复合材料的形貌分析

3．3．13 导电复合材料的XPS分析

3．3．14 导电复合材料的耐水洗性

3．5 本章小结

第四章 聚吡咯／粘胶纤维(PPy／VCF)导电复合材料的制备

4．1 实验原料及设备

4．2 PPy／VCF复合材料的制备

4．3 表征方法与性能测试

4．3．1 红外光谱分析(FTIR)

4．3．2 热稳定性分析(TG)

4．3．3 场发射扫描电镜分析(FESEM)

4．3．4 电导率测试

4．3．5 X-射线光电子能谱分析(XPS)

4．4．6 耐水洗性测试

4．4 结果与讨论

4．4．1 导电复合材料的FTIR表征

4．4．2 导电复合材料的TG分析

4．4．3 Py单体浓度对复合材料电导率的影响

4．4．4 反应时间对复合材料电导率的影响

4．4．5 FeCl3浓度对复合材料电导率的影响

4．4．6 SDBS浓度对复合材料电导率的影响

4．4．7 极差分析法确定影响因素的主次关系

4．4．8 导电复合材料的形貌分析

4．4．9 导电复合材料的XPS分析

4．4．10 导电复合材料的耐水洗性

4．5 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况

致谢