原位合成法制备聚苯胺和聚吡咯包覆型导电纸的阻燃性能研究

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通过原位合成法制备了聚苯胺和聚毗咯包覆型导电纸,研究了导电纸的阻燃性能,探讨了掺杂酸、氧化剂种类及制备条件等对导电纸性能的影响,并通过某些仪器分析手段如SEM、XPS和TGA对实验结果进行了表征。在掺杂酸种类及浓度相同的条件下,聚苯胺的沉积量愈大,导电纸的导电性和阻燃性愈佳。采用四种无机酸作为掺杂剂制备聚苯胺导电纸,在导电性方面,效果从高到低依次为硫酸、硝酸、盐酸、磷酸。在阻燃性方面,同等浓度下磷酸的阻燃效果最好,其余三种酸的阻燃效果从大到小依次为硫酸、硝酸、盐酸。四种掺杂酸制备的导电纸均在浓度为1mol/L时达到最佳的阻燃效果,其中阻燃效果最好的磷酸,在浓度为1mol/L时0I值可达28.31%。采用有机磺酸如对甲苯磺酸(PTSA)和磺基水杨酸(SSA)作掺杂剂制备聚苯胺导电纸,电导率与OI值均随浓度的增大而增大,同等浓度下SSA掺杂纸样的导电性和阻燃性均优于PTSA。采用无机酸与磷酸进行共掺杂,当H3P04摩尔分数为50%时,共掺杂效果最好。SSA与磷酸进行共掺杂时,随着SSA摩尔分数的增加,纸样的电导率和OI值均随之增大,且都高于单独使用磷酸掺杂时的值。变化较明显的为电导率,当SSA的摩尔分数从0增加到10%时,导电纸的电导率从1.055S/m升至3.985S/m。研究了聚吡咯沉积量对导电纸阻燃性能的影响,聚吡咯的沉积量愈大,导电纸的阻燃性愈佳。氯化铁、硫酸铁与过硫酸铵三种氧化剂中,使用氯化铁作氧化剂制备的导电纸的导电效果最好,使用过硫酸铵作氧化剂制备的导电纸的阻燃性最好。比较了聚苯胺导电纸与聚吡咯导电纸的性能,发现聚吡咯导电纸的导电效果比聚苯胺导电纸的好,但阻燃效果不如聚苯胺导电纸;聚吡咯导电纸的导电稳定性比聚苯胺导电纸的差,阻燃稳定性要比聚苯胺导电纸的好;聚吡咯导电纸的抗张强度差,远低于聚苯胺导电纸的抗张强度。SEM分析结果表明,聚苯胺导电纸燃烧后仍然保持纤维的形态,仍然有颗粒状物质存在于纤维上。XPS分析结果表明,聚苯胺导电纸燃烧后残余物质中C元素的含量增加,聚苯胺和部分纤维发生炭化。TGA分析结果进一步证实了掺杂酸对聚苯胺导电纸阻燃效果的影响。
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