论文部分内容阅读
导电纸是一种具有导电特性的功能纸,可广泛应用于防静电包装材料、电磁屏蔽材料、新能源和电化学材料、面状发热材料、传感和制动材料等领域。本论文在纸浆纤维悬浮液体系中通过原位聚合法制备了聚3,4乙烯基二氧噻吩(PEDOT)包覆型导电纸,该复合材料不仅能赋予纸特定的功能,而且还可为导电聚3,4乙烯基二氧噻吩的加工利用开辟新的途径。在纸浆悬浮液体系中,利用对甲苯磺酸铁或三氯化铁分别作氧化剂,通过3,4乙烯基二氧噻吩(EDOT)的原位聚合法制备了导电纸。红外光谱(ATR-FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)分析证实了聚3,4乙烯基二氧噻吩(PEDOT)在纤维表面上的沉积。研究了影响聚3,4乙烯基二氧噻吩包覆型导电纸的导电性的因素,获得了较低电阻率和出色的环境稳定性的导电纸的制备条件。研究表明,当选用对甲苯磺酸铁作氧化剂时,最佳反应温度和反应时间分别是60℃和4h,在同时考虑成本和反应性能因素的前提下,3,4乙烯基二氧噻吩和对甲苯磺酸铁的摩尔比为1：1时是最理想的；当选用三氯化铁作氧化剂并且同时分别选择几种含有磺酸基团的掺杂剂时,最佳反应温度是60℃,反应时间至少达到3h才能获得良好导电效果的导电纸,EDOT与氧化剂三氯化铁以及掺杂剂的最佳摩尔比均是1：2,PTSA, NSA作掺杂剂的效果要优于PTSA-Na和SSA。探究了导电纸的逾渗行为。聚3,4乙烯基二氧噻吩包覆的导电纸的导电率可以通过调整3,4乙烯基二氧噻吩的浓度控制。对甲苯磺酸铁作氧化剂时3,4乙烯基二氧噻吩的阈值浓度大约是3g/L,在此浓度下得到低至5.9×103Q·cm的体积电阻率,三氯化铁作氧化剂时的闽值浓度大约是4g/L,在此浓度下得到低至336.9Ω·cm的体积电阻率,两者均达到了静电导体的导电范围。同时还发现,单体浓度与聚合物在纤维基体上的沉积率近乎成线性关系。考察了导电纸的电学性能以及机械性能。由于聚3,4乙烯基二氧噻吩的较高的氧化电势,聚3,4乙烯基二氧噻吩包覆型导电纸的环境稳定性非常好。所抄导电纸强度性能良好,少量PEDOT的沉积不会导致纸张抗张强度的下降。本次开展原位吸附聚合法制备导电植物纤维方面的研究,将为具有特殊功能或智能的新型纤维制品的开发与环境友好的可再生植物纤维资源的高值化利用提供重要的理论支撑。