一步法制备纤维素纤维/导电聚合物/银复合材料的研究

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本论文通过一步法制备纤维素纤维/聚吡咯/银复合材料和纤维素纤维/聚苯胺/银复合材料,利用SEM及EDX等分析手段对复合材料进行了表征,研究了复合材料的导电性能和抗菌性能,探讨了导电聚合物和掺杂酸种类及工艺条件对复合材料导电性能和抗菌性能的影响。通过对SEM及EDX的结果分析,证明了银存在于纤维素纤维/聚吡咯/银复合材料中。通过抗菌性能的检测,证明该复合材料对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌均有良好的抑制作用,尤其对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制作用最为明显,而未加入硝酸银的空白试样也有一定的抗菌性能。探讨了硝酸银的用量及加入时机对于复合材料导电性及抗菌性的影响。结果表明,硝酸银的加入未对纤维素纤维/导电聚合物/银复合材料的导电性能产生影响,但随着硝酸银用量的增加,复合材料的抗菌性能逐渐增强;当制备纤维素纤维/聚吡咯/银复合材料与纤维素纤维/聚苯胺/银复合材料时,硝酸银最佳用量分别为0.01g(吡咯为1g)和0.005g(苯胺为3g);而其加入时机的改变未对复合材料的导电性能及抗菌性能产生影响,为了方便操作,可以在反应开始时加入硝酸银。研究了吡咯单体与纤维质量比的变化对纤维素纤维/聚吡咯/银复合材料的导电性能及抗菌性能的影响。实验结果表明,随着其比例的增大,复合材料的导电性能和抗菌性能呈上升趋势,且在吡咯单体与纤维质量比为0.5:1时为宜。采用过硫酸铵作氧化剂,比较了不同反应物比例及掺杂剂对纤维素纤维/聚吡咯/银复合材料的导电性及抗菌性的影响。实验结果表明,在一定的过硫酸铵与吡咯单体摩尔比例范围内,其摩尔比例越大,纤维素纤维/聚吡咯/银复合材料所抄纸样的导电性能越好,而复合材料的抗菌效果未发生改变;当过硫酸铵与吡咯单体的摩尔比为1.5:1时,复合材料的导电性能和抗菌性能最佳。分别将PTSA(对甲苯磺酸)与SSA(磺基水杨酸)作为掺杂剂测定其所得复合材料的导电性及抗菌性。结果表明,使用SSA作掺杂剂制备的纤维素纤维/聚吡咯/银复合材料的导电性能较好,日.当SSA掺杂浓度为0.1mol/L时,复合材料的电导率较好,可达8.5S/m,但掺杂剂的加入未对复合材料的抗菌性能产生影响。制备纤维素纤维/聚苯胺/银复合材料的最佳工艺条件是:硝酸银用量为0.005g、苯胺/纤维质量比为1.5:1、过硫酸铵与苯胺的质量比为3:4、SSA浓度为0.3mol/L。通过比较纤维素纤维/聚吡咯/银复合材料与纤维素纤维/聚苯胺/银复合材料的性能,发现纤维素纤维/聚吡咯/银复合材料的导电性和抗菌性均优于纤维素纤维/聚苯胺/银复合材料;但在环境稳定性和强度性能的比较中,纤维素纤维/聚苯胺/银复合材料效果好。
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