导电纤维素复合材料的制备、结构与性能研究

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本论文以纤维素为主体,在低温条件下溶解纤维素,制备再生纤维素膜。然后以再生纤维素膜为模板,采用原位氧化聚合的方法制备导电纤维素复合材料,并对其结构与性能进行研究。本论文主要分为以下三个部分:1.导电聚苯胺/纤维素复合材料的制备及应用研究首先以LiOH/尿素这种无毒体系溶解纤维素,得到了纤维素膜。再以纤维素膜为模板,采用原位氧化聚合的方法制得导电聚苯胺/纤维素复合材料,并研究了不同合成条件对其性能的影响。为了获得高性能的导电聚苯胺/纤维素复合材料,最佳优化条件为:苯胺的浓度为0.11mol/L,苯胺与氧化剂(过硫酸铵)的摩尔比为1:1,掺杂剂为盐酸,反应温度为0℃,反应时间为7h,复合材料的电导率可达到5.93×10-2S/cm。而且复合材料的力学性能优异,拉伸强度可达到47.12MPa,杨氏模量可达到1.23GPa。2.导电聚吡咯/纤维素复合材料的制备及应用研究首先以LiOH/尿素这种无毒体系溶解纤维素,得到了纤维素膜。再以纤维素膜为模板,采用原位氧化聚合的方法得到导电聚吡咯/纤维素复合材料,并研究了不同合成条件对其性能的影响。为了获得高性能的导电聚吡咯/纤维素复合材料,最佳优化条件为:吡咯的浓度为0.06mol/L,吡咯与氧化剂(氯化铁)的摩尔比为1:2,反应温度为0℃,反应时间为4h,复合材料的电导率可达到6.91×10-1S/cm。而且复合材料的力学性能优异,拉伸强度可达到24.57MPa,杨氏模量可达到0.61GPa。3.导电聚苯胺/银/纤维素复合材料的制备及应用研究首先以LiOH/尿素这种无毒体系溶解纤维素,得到了纤维素膜。再通过硼氢化钠还原硝酸银,使得银纳米粒子原位沉积在纤维素多孔结构上。最后,采用原位氧化聚合的方法使聚苯胺附着在银/纤维素的复合材料上。最终得到了导电聚苯胺/银/纤维素复合材料。为了获得高性能的导电聚苯胺/银/纤维素复合材料,最佳优化条件为:硝酸银的浓度为0.04mol/L,硝酸银与硼氢化钠的摩尔比为1:2,苯胺的浓度为0.1mol/L,苯胺与氧化剂(过硫酸铵)的摩尔比为1:1,掺杂剂为盐酸,反应温度为0℃,反应时间为7h,复合材料的电导率可达到9.36×10-1S/cm。而且复合材料的力学性能优异,拉伸强度可达到51.47MPa,杨氏模量可达到1.57GPa。
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