聚苯胺及聚苯胺／涤纶复合导电纤维的制备.pdf

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1、产品开发产业用纺织品总第275期倡聚苯胺及聚苯胺／涤纶复合导电纤维的制备张保宏薛涛孟家光（西安工程大学纺织与材料学院，西安，７１００４８）摘要：以过硫酸铵为氧化剂、硫酸为掺杂酸，采用化学氧化聚合法制备聚苯胺粉末；以同样的氧化剂和掺杂酸，采用原位聚合法（现场吸附聚合法）制备聚苯胺／涤纶复合导电纤维。采用扫描电子显微镜和万用表对聚苯胺粉末以及聚苯胺／涤纶复合导电纤维的结构和导电性能进行测试。研究过硫酸铵与苯胺单体摩尔比和硫酸浓度对复合导电纤维导电性能和结构的影响。得到制备聚苯胺和聚苯胺／涤纶复合导电纤维的最佳工艺条件为：过硫酸铵

2、／苯胺单体摩尔比１∶１，硫酸浓度１．０ｍｏｌ／Ｌ，反应时间６ｈ，反应温度１５～２５℃。关键词：聚苯胺，化学氧化法，聚苯胺／涤纶复合导电纤维，原位聚合法，导电性能中图分类号：ＴＳ１０２．６　　　文献标志码：Ａ文章编号：１００４－７０９３（２０１３）０８－００１０－０５［９］　　１９７４年，日本筑波大学的白川英树研究室意实际生产中有很大的局限性；而原位聚合法可外发现了具有交替单键和双键结构的高顺式聚乙纺性好，节约成本，纤维导电性能优良，工艺简单，［１０-１１］炔；随后，白川英树与美国高分子化学家艾伦·黑其研究价值较高。格和艾伦·

3、麦克迪等合作研究发现，此聚乙炔薄膜经过掺杂后呈现明显的金属特征，聚乙炔薄膜的电１　聚苯胺的制备９导性增加了１０倍，达到１０００Ｓ／ｃｍ，远远超过此［１-４］前所有的高分子材料。近年来，人们对聚苯胺合成的理论和实践做了导电高分子材料也称导电聚合物，导电高分子大量的研究，以便更好地提高聚苯胺的导电性能。材料根据其组分可以分为复合型导电高分子研究表明：聚苯胺的性能随着掺杂、反掺杂及各种（ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｐｏｌｙｍｅｒｓ）和本征型导电高分后处理手段的不同而不同。前人的研究为制备性［５-６］子（ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ

4、ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｐｏｌｙｍｅｒｓ）两大类材料。能优良的聚苯胺材料打下了坚实的基础。聚苯胺作为导电高分子材料的一种，它的优点很要制备性能优良的材料，合成方法是关键。如多，原料易得，制备简便，稳定性好，电荷贮存能力需要大批量合成聚苯胺时，适合采用化学方法；如［７-８］强，电导率高，因此具有广阔的应用前景。通过果生产小批量的特种性能聚苯胺，或用于科学研纺丝法和原位聚合法可以制备聚苯胺导电纤维。究，则可使用电化学方法。纺丝法对纺丝设备及纺丝操作的要求十分苛刻，在1．1试验试剂与仪器试剂：苯胺（天津市福晨化学试剂厂，ＡＲ），过倡西

5、安工程大学博士科研启动项目（ＢＳ１１１２）；陕西省重点学硫酸铵（天津市盛奥化学试剂有限公司，ＡＲ），浓科建设专项资金项目（陕〔２００８〕１６９）；陕西省重点实验室专项资助硫酸（北京化工厂，ＡＲ）。项目（１２ＪＳ０４４）仪器：ＶＣ８９０Ｄ型数字万用表（深圳市胜利高收稿日期：２０１２－０７－０９电子科技有限公司），ＫＹＫＹ-２８００Ｂ型扫描电子显作者简介：张保宏，男，１９８９生，在读硕士研究生。主要研究方向为新材料和新工艺。微镜（北京中科科仪公司），电子天平，ＤＺ-１ＢＣ型通信作者：薛涛，Ｅ-ｍａｉｌ：ｆｕｌｉｎｇｊｕｓｈｉ＠１

6、２６．ｃｏｍ电热真空干燥箱（天津市泰斯特仪器有限公司），—１０—2013年第8期产业用纺织品产品开发ＫＱ３２００Ｅ型超声波清洗器（昆山市超声仪器有限为中间态聚苯胺；当过硫酸铵与苯胺单体摩尔比大公司），磁力搅拌器（金坛市大地自动化仪器厂），于１∶１时，聚苯胺的电阻率随着过硫酸铵与苯胺单压片机。体摩尔比的增加而增加。因此，过硫酸铵与苯胺单1．2聚苯胺的化学氧化合成体最佳摩尔比为１∶１。在苯胺的酸性（硫酸）溶液中加入一定量的氧化剂（过硫酸铵），在一定的ｐＨ值下苯胺被氧化，发生聚合反应而生成聚苯胺。1．3聚苯胺的导电性能与结构表征使

7、用ＶＣ８９０Ｄ型数字万用表测定聚苯胺压片的电阻率；使用ＫＹＫＹ-２８００Ｂ型扫描电子显微镜观察聚苯胺的表面形貌。1．4结果与讨论１．４．１　硫酸浓度对聚苯胺导电性能的影响图２　聚苯胺导电性能和过硫酸铵与苯如图１所示，在化学氧化聚合法制备聚苯胺胺单体摩尔比的关系中，过硫酸铵与苯胺单体摩尔比、温度和时间一定１．４．３　硫酸浓度对聚苯胺表面形貌的影响时，当硫酸浓度小于１．０ｍｏｌ／Ｌ时，聚苯胺的电阻通过扫描电镜可以看到，当硫酸分别处于低浓率随着硫酸浓度的增加而减小；当硫酸浓度大于度区（０～０．７５ｍｏｌ／Ｌ）、中等浓度区（０．７５

8、～１．０ｍｏｌ／Ｌ时，聚苯胺的电阻率随着硫酸浓度的增１．０ｍｏｌ／Ｌ）和高浓度区（１．０～２．０ｍｏｌ／Ｌ）时，合成加而增加。的聚苯胺结构照片如图３所示。由图３可以清楚地看出，处于硫酸低浓度和高浓度区的聚苯胺团聚都比较严重，呈现块状的形貌，而处于硫酸中等浓度区的聚苯胺形貌为蓬松的颗粒状。故