聚苯胺/石墨烯复合涂层织物的制备及介电性能研究

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导电聚苯胺是新兴热门的轻质吸波材料。采用传统原位聚合法在织物表面聚合生成聚苯胺时存在牢度差、易脱落、使用周期短的问题。为解决这一问题,本课题首先采用操作及设备简单、成本低廉的涂层法。利用树脂粘合力强的特点将聚苯胺紧紧包覆于涤纶织物表面,制备了聚苯胺涂层织物。系统探讨了制备过程中不同条件对织物介电性能的影响规律,观察了不同掺杂剂对应涂层织物的微观形貌,测定了涂层织物的耐摩擦牢度。接着通过超声辐射结合化学还原法制备了石墨烯材料,并将其均匀负载于测试载体棉织物表面。系统探讨了制备过程中不同条件对石墨烯介电性能的影响规律,通过SEM、XRD、XPS、RAMAN等测试手段对石墨烯性能加以表征。最后为提升涂层织物的综合性能,将制备的石墨烯作为增强体添加到聚苯胺基体中,制备了聚苯胺/石墨烯复合涂层织物。比较了石墨烯添加前后织物各项性能的变化。结果表明,在聚苯胺涂层织物制备过程中,相比于盐酸、硝酸和冰乙酸,选用对甲苯磺酸为掺杂剂所得块状或棒状聚苯胺在树脂中分布最为均匀致密。当苯胺浓度为0.4 mol/L,过硫酸铵浓度为0.4~0.5 mol/L,对甲苯磺酸浓度为0.2 mol/L,反应温度为30~40℃,反应时间为60 min时,聚苯胺涂层织物对电磁波的极化、损耗及吸收衰减能力较强。经测定涂层织物具备良好的耐摩擦牢度;在石墨烯材料制备过程中,相比于保险粉、硫酸亚铁和亚硫酸钠,选用硼氢化钠作为还原剂时,所得石墨烯介电性能最优。当氧化石墨烯浓度为10 g/L、硼氢化钠浓度为16 g/L,碳酸钠浓度为14~18 g/L,反应温度为45~55℃,超声时间为80 min时,石墨烯对电磁波的极化、损耗及吸收衰减能力较强;在聚苯胺/石墨烯复合涂层织物制备过程中,相比于聚苯胺涂层织物,石墨烯的添加使覆盖于织物表面的不连续聚苯胺薄膜变得更加致密,且涂层织物的介电性能、力学性能、热稳定性能、散热性能、疏水性能等均得到一定程度提升。该研究结果为综合性能良好的吸波型电磁防护纺织品的制备提供一定理论依据。
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