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聚苯胺/芳纶复合导电纤维的制备与性能研究

作　者: 李敏
导　师: 潘志娟
学　校: 苏州大学
专　业: 纺织工程
关键词: 聚苯胺 芳纶 导电纤维 原位聚合法
分类号: TS102.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


聚苯胺是一种典型的导电聚合物,具有高导电率,可掺杂并且具有较好的环境稳定性,易于合成以及成本低等优点。为制备一种高性能的导电纤维,本课题以芳纶纤维为基质,通过苯胺单体在芳纶表面的原位聚合制备了导电芳纶纤维。并通过等离子处理工艺对芳纶进行表面处理,提高苯胺单体在纤维表面的吸附牢度和均匀度,并研究了低温等离子预处理条件及聚合条件对导电纤维电导率的影响。具体内容如下：1.利用单因素试验分析出制备聚苯胺/芳纶复合导电纤维的工艺参数对导电织物的聚苯胺含量和导电性能的影响规律,得出最优化学处理工艺条件。2通过单因素试验研究等离子体处理条件对纤维导电性能的影响情况,得出最优处理条件。3.通过扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱分析(FTIR)、热重分析(TG)对导电纤维的结构与性能进行了研究与分析。4.通过采用不同pH值溶液对复合纤维进行洗涤,研究了导电纤维的耐洗涤性、耐酸碱性。通过测量纤维放置于室温环境中不同时间后的电导率,研究了复合纤维电导率随时间的变化,并分析其原因。并研究了复合纤维电导率的耐高温性。通过实验和分析,得到如下结论：1.确定了制备聚苯胺/芳纶复合导电纤维的工艺流程,选定过硫酸铵为氧化剂,盐酸为掺杂剂；并得出各聚合反应条件的改变对导电纤维电导率的影响曲线。研究结果表明,原位聚合反应的条件：以过硫酸铵为氧化剂,浓度为25g/L,盐酸为掺杂剂,浓度为0.6mol/L,苯胺单体浓度为16g/L,反应时间2h,反应温度20℃。制得的复合导电纤维的电导率达0.44S/cm左右；2.等离子体预处理的适宜工艺条件为功率90W,压强40Pa,处理时间3min,经处理的芳纶纤维表面粗糙,有利于苯胺的吸附,且经过等离子体预处理的复合导电纤维的电导率比未经过处理的纤维的电导率高,前者电导率高达0.78S/cm左右。3.所制备的复合导电纤维表面为均匀连续的导电聚苯胺层,经导电处理的芳纶纤维的电导率为10-1S/cm,且复合纤维的物理机械性能、热学性能下降很小,不影响其应用。4.制备的聚苯胺/芳纶复合导电纤维电导率的时间耐久性良好、耐酸洗不耐碱洗、耐高温好。且经过等离子体预处理的复合导电纤维的电导率的耐水洗性、耐久性、耐高温性比未经过处理的纤维的好。

全文目录


中文摘要  4-6
Abstract  6-8
目录  8-11
第一章 绪论  11-22
  1.1 聚苯胺的概况  11-14
    1.1.1 导电聚合物的发展  11
    1.1.2 聚苯胺的结构  11-12
    1.1.3 聚苯胺的合成  12-13
    1.1.4 聚苯胺的导电机理  13-14
  1.2 聚苯胺复合导电纤维的研究进展  14-16
    1.2.1 聚苯胺本体纺丝法  14
    1.2.2 聚苯胺共混纺丝法  14-15
    1.2.3 聚苯胺原位聚合法  15-16
    1.2.4 聚苯胺静电纺丝法  16
  1.3 芳纶的概况  16-19
    1.3.1 芳纶的结构  16-17
    1.3.2 芳纶的特性及应用  17-19
  1.4 等离子体技术的概述  19-20
    1.4.1 等离子体的概念及分类  19
    1.4.2 等离子体处理技术在纤维上的应用  19-20
  1.5 本课题的研究目的及内容  20-22
第二章 聚苯胺/芳纶复合导电纤维的制备  22-32
  2.1 实验部分  22-23
    2.1.1 实验材料与仪器  22-23
    2.1.2 复合导电纤维的制备  23
    2.1.3 复合导电纤维电导率的测定  23
    2.1.4 纤维形态观测  23
  2.2 结果及分析  23-31
    2.2.1 氧化剂对PPTA/PANI复合纤维导电性能的影响  23-25
    2.2.2 掺杂剂对PPTA/PANI复合纤维导电性能的影响  25-27
    2.2.3 苯胺单体含量对PPTA/PANI复合纤维导电性能的影响  27-29
    2.2.4 反应时间对PPTA/PANI复合纤维导电性能的影响  29-30
    2.2.5 反应温度对PPTA/PANI复合纤维导电性能的影响  30-31
  2.3 本章小结  31-32
第三章 等离子体预处理对复合纤维电导率的影响  32-43
  3.1 实验部分  32-33
    3.1.1 实验材料与仪器  32
    3.1.2 聚苯胺/芳纶复合导电纤维的制备  32-33
    3.1.3 纤维表面形态观测  33
    3.1.4 复合纤维电导率的测试  33
  3.2 结果与分析  33-41
    3.2.1 处理时间对复合纤维导电性能的影响  33-36
    3.2.2 反应功率对聚苯胺/芳纶复合纤维导电性能的影响  36-39
    3.2.3 氧气压强对聚苯胺/芳纶复合纤维导电性能的影响  39-41
  3.3 本章小结  41-43
第四章 聚苯胺/芳纶复合导电纤维的结构与性能  43-54
  4.1 实验及测试  43-45
    4.1.1 实验药品和原料  43
    4.1.2 复合导电纤维的制备  43-44
    4.1.3 复合导纤维的再掺杂实验  44
    4.1.4 复合导电纤维结构与性能测定  44
    4.1.5 纤维导电效果稳定性测试  44-45
  4.2 结果与讨论  45-52
    4.2.1 聚苯胺/芳纶复合导电纤维的红外光谱分析  45
    4.2.2 聚苯胺/芳纶复合导电纤维的形态结构  45-46
    4.2.3 聚苯胺/芳纶复合导电纤维的力学性能  46-47
    4.2.4 聚苯胺/芳纶复合导电纤维热重分析  47-48
    4.2.5 聚苯胺/芳纶复合导电纤维的再掺杂性  48
    4.2.6 聚苯胺/芳纶复合导电纤维导电效果的稳定性  48-52
  4.3 本章小结  52-54
第五章 结论与展望  54-56
  5.1 结论  54-55
  5.2 展望  55-56
参考文献  56-60
攻读学位期间公开发表的论文  60-61
致谢  61

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中图分类: > 工业技术 > 轻工业、手工业 > 纺织工业、染整工业 > 一般性问题 > 纺织纤维（纺织原材料） > 化学纤维
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