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本文以涤纶织物为基质,采用原位氧化聚合的方法制备聚苯胺/涤纶复合导电织物。通过对涤纶织物的表面改性和采取机械轧压的手段,提高织物对聚苯胺的有效吸附及结合牢度。系统研究了表面改性及原位聚合条件对产物性能的影响,制备出具有良好导电性及导电耐洗性的聚苯胺/涤纶复合导电织物。
研究表明,通过碱处理,涤纶织物的纤维直径变细、表面变得粗糙,形成孔隙及空穴,织物的润湿时间显著缩短,润湿性能显著改善,有利于苯胺及氧化剂溶液向织物纤维之间和纤维内部扩散,聚合生成致密的导电聚苯胺覆盖在织物上,赋予涤纶织物良好的导电性,同时聚苯胺导电层与织物的结合牢度增强,因此复合织物导电性的耐洗性显著提高;碱处理溶液中,加入季铵盐类表面活性剂,可以大幅度提高织物的碱减量,以活性剂SN效果最好。
采用机械轧压的方法将苯胺和氧化剂溶液轧入织物纤维之间和纤维内部,使聚合反应在其中进行,可提高复合织物导电性的耐洗性。轧余率对复合织物导电性能有重要影响,采用过低的轧余率,织物导电性的耐洗性虽然较好,但导电性能不佳。
使聚合反应发生在织物上而不是溶液中,是获得致密的聚苯胺导电覆盖层和强化其与基质结合牢度的关键。减少织物在氧化剂中的浸渍时间,使织物在吸附氧化剂后迅速离开氧化剂浸渍溶液,可以避免反应在溶液中发生、聚苯胺以沉淀形式从溶液中析出而不能被织物有效吸附的弊病,有利于提高织物对聚苯胺的吸附量和聚苯胺覆盖层与织物的结合牢度。除浸渍时间外,氧化剂与苯胺单体的摩尔比、聚合反应时间、织物碱减量及轧余率等因素对复合织物导电性及耐洗性有重要影响。用十二烷基苯磺酸对织物进行二次掺杂比用无机酸掺杂的织物耐洗性好;二次掺杂过程中少量乙醇的使用促进了十二烷基苯磺酸的溶解,促使其更好的电离出氢离子参加掺杂,掺杂效果提高,可以使织物获得更好的导电性。
本研究范围内,原位聚合的最佳条件是:苯胺浓度为0.75mol/L,苯胺溶液浸渍时间为10min,过硫酸铵/苯胺摩尔比为0.24-0.34之间,氧化剂轧余率为100-119%之间,在过硫酸铵溶液中浸渍时间为2s,反应时间为6min,二次掺杂酸为十二烷基苯磺酸,二次掺杂中的乙醇浓度为5%,涤纶织物碱减量为15-20%之间。在此条件下反应得到的聚苯胺/涤纶复合织物的表面比电阻为3.92×10<3>Ω,经40次洗涤后表面比电阻为1.26×10"<5>Ω。