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《北京服装学院》 2010年
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基于聚苯胺的多功能性织物的研制

金俊平  
【摘要】: 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,导电聚苯胺具有结构多样化、掺杂机理独特、环境稳定性好等诸多优异的物理化学特性,在技术上存在着广阔的应用前景。在合成过程中,通过选择具有特定功能的掺杂剂,可赋予聚苯胺诸如特殊的微/纳米结构、超疏水、电致变色以及电、磁特性等多种优良的性能。如果将聚苯胺和织物复合,则可以将聚苯胺这些优良性能引入到织物中,从而有望得到具有抗静电、自清洁、电致变色以及电磁屏蔽性能的多功能性织物,这些研究内容具有重要的科学意义和应用价值。 本论文以织物作为基底,采用原位聚合法和涂层法制备得到了几种不同功能的聚苯胺导电织物。具体研究内容如下: 1.以三氟乙酸(TFA)作为掺杂剂,纯棉布作为基底,采用原位聚合法制备了聚苯胺/棉布复合导电织物(PANI/CCT),并对其进行了结构表征和性能测试。结果表明:制备得到的PANI/CCT与水的接触角可高达160.5°,是一种理想的自清洁织物;并且其可以对外界酸度的变化作出快速响应,实现了超疏水到超亲水的可逆转变。 2.以全氟壬烯氧基苯磺酸钠(OBS)作为掺杂剂,三氯化铁为氧化剂,以自行研制的表面具有大量裂纹且横截面为十字型异型纤维的涤棉混纺织物作为基底,通过原位聚合法,制得了具有超疏水性能的聚苯胺/涤棉复合导电织物(PANI/CPCCT),其水接触角最高可达162°。同时,对所得PANI/CPCCT在不同pH下接触角和表面电阻的测试结果表明,随着pH的增加,织物表面电阻呈增加的趋势,而水接触角则逐渐下降。当pH从1增加到11时, PANI/CPCCT的表面电阻保持在104?/cm2~107?/cm2的范围内,仍具有一定的导电性和良好的疏水性(120°CA165°);并在pH12后呈不导电态,接触角也降为0°,说明所得的PANI/CPCCT的导电性和浸润性具有一定的耐碱性;而且其颜色也随着pH的增加由于聚苯胺掺杂度的不同而发生从墨绿-蓝绿-深蓝-褐色的可逆变化。此外,所得织物在外界酸度诱导下发生掺杂/脱掺杂反应而导致其由导电态向绝缘态的转变,从而实现超疏水到超亲水的可逆、快速变化。另外,循环伏安实验结果表明PANI/CPCCT在0.4V-1.6V的范围内发生蓝绿色(1.03V)深绿色(1.38V)之间的可逆变化,具有一定的电致变色特性。在pH=5的HCl水溶液中的洗涤实验发现,磁力搅拌连续洗涤15天后,其表面电阻仍保持在105?/cm2左右,耐水洗性良好,且多次使用后的PANI/CPCCT通过在pH=1的HCl溶液中浸泡后,其性能可得以恢复。这些优良的性能,使其有望进一步在开发酸度控制的浸润性开关、自清洁织物、酸度检测等方面获得应用. 3.将聚苯胺乳液、铜粉和PVA复合,采用涂层法获得了聚苯胺/Cu涂层复合导电织物,测试了其屏蔽效能。结果表明,该复合导电织物在30~1500MHz频率范围内SE可以达到25dB以上,屏蔽率在94.38%以上,具有一定的电磁屏蔽功能。
【学位授予单位】:北京服装学院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TB34

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【引证文献】
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