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用于智能纺织品的聚苯胺/氨纶复合导电纤维的制备

作　者: 李雯
导　师: 庄勤亮；丁辛
学　校: 东华大学
专　业: 纺织工程
关键词: 智能纺织品 聚苯胺 氨纶 导电纤维 “现场”吸附聚合法
分类号: TQ342
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 240次
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内容摘要


智能纺织品作为一类新颖的高新技术产品，正日益受到人们的重视，一些专家将智能纺织品看作是纺织服装工业的未来。导电纤维作为制造智能纺织品的一类重要材料已引起国内外材料界的广泛关注，其研究和开发正方兴未艾。制备导电纤维的方法有多种，如制备金属纤维、在成纤聚合物中混入金属粉末、炭黑等导电成分、合成纤维表面金属化处理或镀金属等，这些方法均存在一定的弊端和局限性。近年来，高分子界对导电聚合物的研究非常活跃，其中聚苯胺以其制备简单、在空气和水中稳定性好、电导率高等优点受到人们的广泛重视，一些研究者开始探索制备聚苯胺导电纤维。其中包括聚苯胺本体导电纤维和聚苯胺复合导电纤维，而前者除对溶剂和纺丝设备要求高外，所得纤维强度差且脆性也大。所以目前最有运用前景的还是聚苯胺复合导电纤维。聚苯胺复合导电纤维的制备有较多方法，研究较成熟、使用最多的是化学氧化“现场”吸附聚合法。但还有很多问题有待于解决，如对聚苯胺纤维的成型机理、反应条件和聚合物结构对纤维导电性能的影响等研究还很不充分。本课题采用“现场”吸附聚合法制备聚苯胺复合导电纤维，就反应条件对纤维导电性能的影响进行研究，并观察在某一刺激下，纤维所产生的响应。具体内容如下： 1．实验材料的选定。 2．研究各反应条件的改变对纤维导电性能的影响规律，确定各工艺参数的合适范围。 3．利用二次通用旋转组合设计方法设计实验，优化参数，得出最佳工艺条件。 4．对所制备的纤维的结构与性能进行观察、分析。 5．观察纤维在力学作用下所产生的响应。 通过实验和分析，完成了如下的工作： 1．选用氨纶纤维为基质，制备聚苯胺／氨纶复合导电纤维。 2．确定了制备聚苯胺／氨纶复合导电纤维的工艺流程，通过实验确定摘要预处理和预浸泡工艺参数;选定过硫酸按为氧化剂，盐酸为掺杂酸;并得出各聚合条件的改变对纤维导电性能的影响曲线。研究表明:氧化剂用量、掺杂剂浓度、苯胺单体浓度对纤维导电性能均有较大的影响，而反应时间、反应温度在较宽的范围内对纤维的导电性能影响不大。 3.利用实验和数理统计方法，得到显著工艺参数的最优配置:- 氧化剂用量:0.0169·ml一’ 掺杂酸浓度:2.smol.U‘ 苯胺单体浓度:o.23mol.U， 4.所制备的复合导电纤维表面光滑，导电性能、物理机械性能、耐洗牢度良好，且在空气中稳定性好。 5.通过观察分析，得到该复合导电纤维在拉伸状态下电导率的变化曲线，为该纤维用于织造智能纺织品提供了参考依据。

全文目录


第一章 引言  12-20
  1.1 智能纤维的研究和开发现状  12
  1.2 导电纤维及其智能纺织品  12-15
    1.2.1 织物传感器  12-14
    1.2.2 服装领域  14
    1.2.3 医用领域  14
    1.2.4 其它领域  14-15
  1.3 导电纤维的研究和开发现状  15-18
    1.3.1 金属纤维  15
    1.3.2 碳纤维  15
    1.3.3 以碳黑为芯的导电成分复合型导电纤维  15-16
    1.3.4 金属化合物导电纤维  16
    1.3.5 导电高分子型导电纤维  16-18
  1.4 问题陈述  18
  1.5 本课题的研究目标及内容  18-19
  1.6 本课题的意义  19
  1.7 论文的章节安排  19-20
第二章 实验所用原、材料及方法的选定  20-25
  2.1 实验原料的选定  20-23
    2.1.1 聚苯胺的合成  20-21
    2.1.2 聚苯胺的结构  21
    2.1.3 聚苯胺的导电机理  21-23
  2.2 基质纤维的选定  23-24
  2.3 制备方法的选定  24
  2.4 本章小结  24-25
第三章 聚苯胺／氨纶复合导电纤维制备工艺研究  25-40
  3.1 实验  25-28
    3.1.1 实验材料及药品、所用仪器、设备介绍  25-27
    3.1.2 聚苯胺／氨纶复合导电纤维的制备  27
    3.1.3 电导率的计算  27-28
  3.2 预处理工艺参数的选择  28-29
  3.3 预浸泡时间的选择  29-30
  3.4 聚合工艺参数的选择  30-38
    3.4.1 氧化剂及其对纤维导电性能的影响  30-32
    3.4.2 掺杂剂及其对纤维导电性能的影响  32-34
    3.4.3 苯胺单体浓度对纤维导电性能的影响  34-35
    3.4.4 反应温度对纤维导电性能的影响  35-37
    3.4.5 反应时间对纤维导电性能的影响  37-38
  3.5 本章小结  38-40
第四章 聚苯胺／氨纶复合导电纤维制备工艺优化  40-56
  4.1 最优化设计方法概述  40-43
    4.1.1 实验方案的设计  41
    4.1.2 高精度回归方程的求取  41-42
    4.1.3 建立优化数学模型  42
    4.1.4 优化数学模型求解  42-43
    4.1.5 最优结果实验验证  43
  4.2 制备工艺参数的优化设计  43-49
    4.2.1 实验设计  43-44
    4.2.2 实验结果  44-49
    4.2.3 回归方程的求解及回归方程显著性检验  49
  4.3 结果分析  49-53
    4.3.1 对电导率的影响  49
    4.3.2 对断裂强力的影响  49
    4.3.3 对断裂伸长率的影响  49-53
  4.4 参数优化及结果验证  53-54
    4.4.1 参数优化  53-54
    4.4.2 实验验证  54
  4.5 本章小结  54-56
第五章 聚苯胺／氨纶复合导电纤维的结构与性能  56-68
  5.1 实验  56-58
    5.1.1 药品及材料  56
    5.1.2 导电纤维的制备  56
    5.1.3 扫描电子显微镜测试(SEM)  56-57
    5.1.4 生物显微镜测试  57
    5.1.5 红外光谱分析  57-58
    5.1.6 纤维应力-应变实验  58
    5.1.7 导电纤维拉伸状态下的电导率测定  58
  5.2 结果与分析  58-66
    5.2.1 聚苯胺／氨纶复合导电纤维的形态结构  58-60
    5.2.2 红外光谱分析  60-62
    5.2.3 导电纤维的物理机械性能  62-63
    5.2.4 稳定性研究  63
    5.2.5 耐洗牢度研究  63-64
    5.2.6 拉伸后纤维的表面形态结构  64
    5.2.7 导电纤维在拉伸状态下导电性能的变化  64-66
  5.3 本章小结  66-68
第六章 结论与展望  68-70
  6.1 结论  68-69
  6.2 存在的问题及进一步的研究  69-70
参考文献  70-74
附录: 随机方向搜索法求最优解程序清单  74-79

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 化学纤维工业 > 合成纤维
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