基于PEDOT复合导电纤维的制备及性能研究

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在功能材料的研究领域中,导电聚合物通过简单的化学掺杂/脱掺杂,即可实现电导率在绝缘体-半导体-金属态宽范围内(10-9~105S/cm)的可逆转变,因而是一种理想的可控电导梯度的材料。其中,聚(3,4-乙撑二氧噻吩)(PEDOT)与其它共轭聚合物相比,具有高电导率、良好的热稳定性和化学稳定性等特点,已经成为导电高分子新的研究热点。本论文采用聚对苯乙烯磺酸(PSS)对PEDOT进行功能性掺杂后,将得到的水溶性PEDOT/PSS与PVA共混后湿法纺丝,并对所获得的PEDOT/PSS-PVA复合导电纤维的导电性能以及力学性能等进行研究。这些成果对于导电聚合物基导电纤维的开发,以及其商业化应用具有十分重要的意义。研究的主要结果如下:1、通过化学氧化法合成了具有较高电导率的聚(3,4-乙撑二氧噻吩)/聚对苯乙烯磺酸(PEDOT/PSS),且所得到的PEDOT/PSS具有良好的水分散性。2、将PEDOT/PSS水分散液与聚乙烯醇(PVA)共混进行湿法纺丝,得到了电导率高达34.5S/cm的PEDOT/PSS-PVA复合导电纤维,研究了PEDOT/PSS含量和丝条牵伸倍率对纤维电导率的影响。结果表明随着牵伸倍率的增大,PEDOT/PSS-PVA复合导电纤维表面的微纤数量增加,导电性能、结晶性能、热稳定性及机械性能均有所提高。3、以制备的PEDOT/PSS-PVA织物作为基底,通过原位聚合法,制得了表面电阻低的聚(3,4-乙撑二氧噻吩)导电织物(in-situ PEDOT/PSS-PVA)。结果表明in-situ PEDOT/PSS-PVA导电织物的表面电阻(SR)最低达到3~4Ω/□左右,且织物具有良好的近红外屏蔽能力和电磁屏蔽性能。这些优良的性能,使其有望进一步在军事方面获得应用。
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