接枝型聚苯胺基导电织物的制备及其性能研究

来源 :中国科学院研究生院(上海应用物理研究所) | 被引量 : 3次 | 上传用户:qxq00007
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导电织物作为良好的抗静电和电磁屏蔽材料,在智能纺织品和可穿戴电子器件等高科技领域具有广阔的应用前景。传统的制备方法,如混纺法、共混法、表面涂敷法及沉积法等,所制备的导电织物的导电组分与织物基体之间主要通过较弱的范德华力或氢键作用结合,导电组分容易脱落而影响导电织物的稳定性和使用耐久性,因而不利于实际应用。本论文设计了一条三步法制备接枝型聚苯胺(PANI)基导电织物的研究路线,通过辐射接枝改性、胺基-环氧开环反应和原位氧化还原接枝聚合等步骤,将导电高分子——PANI共价接枝于织物纤维表面,得到了具有良好耐干洗性能的导电织物。主要研究内容包括以下两个方面:接枝型PANI基导电织物的制备研究。本论文首先通过辐射接枝聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(PGMA),在织物纤维表面引入环氧基团,再利用PGMA与对氨基苯乙胺之间的胺基-环氧开环反应,在纤维表面引入苯胺基作为苯胺接枝聚合的活性位点,最后通过原位氧化还原聚合将PANI共价接枝到织物上。该方法解决了苯胺分子无法通过常规的自由基接枝聚合接枝的难题。本论文通过对所得导电织物的化学结构、微观形貌和表面性质的分析测试,证明PANI成功接枝到织物纤维表面,并重点考察了接枝反应条件,如苯胺添加量和反应溶液的pH,对PANI接枝率的影响。接枝型PANI基导电织物的性能研究,主要包括研究影响织物导电性的因素,如PANI的接枝率及反应液pH值等;织物的酸碱响应性和耐干洗性能的研究。研究结果表明,接枝型PANI基导电织物的导电性随PANI的接枝率增大而增大,但接枝率达到10.2wt.%后,导电性基本不变,说明PANI接枝层达到一定厚度后,其导电性足以克服表面效应,形成稳定的导电网络。不同pH值反应体系中制备的导电织物的导电性具有明显的差别,pH值越小,导电性越大,说明反应体系的pH值可以影响PANI接枝层的质子酸掺杂程度,因而影响织物导电性。所得接枝型PANI导电织物经不同pH的溶液浸泡处理后,织物的导电性与浸泡液pH值变化而变化,这说明该织物的导电性可以通过制备后处理来调控其导电性;进一步通过酸/碱溶液的交替浸泡处理,发现该织物的导电性具有很好的pH值响应性,表现良好的导电/绝缘转换性。通过多次循环干洗对导电织物导电性的影响来研究其耐干洗性能,并考察干洗测试对导电织物的结构和表面形貌影响。结果表明,经过40次干洗测试后,导电性基本保持不变,而且织物的结构及纤维表面形貌基本没有变化,说明PANI与织物之间通过共价键结合,非常牢固,且干洗过程没有破坏棉织物上PANI接枝层的结构及表面形貌,具有很好的使用耐久性。
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