论文部分内容阅读
如今,随着印刷电子学的日益发展,复合系导电油墨因其优异的性能受到人们关注。本文以石墨烯和聚苯胺作为填料,使用羧甲基纤维素作为分散剂和成膜剂,探究导电复合材料的复合效果及应用性能。首先,利用化学还原氧化石墨烯的方法制备了石墨烯。将氧化石墨进行超声处理后,以抗坏血酸作为还原剂,对氧化石墨烯进行还原反应。优化的制备条件为:反应温度为40℃,反应时间为36 h,还原剂抗坏血酸的用量为GO:L-AA=1:10。此条件下制备的还原态氧化石墨烯的电导率可达110.2S/cm。其次,对还原态氧化石墨烯与羧甲基纤维素的混合进行了探讨,制备了导电复合薄膜。优化的实验条件如下:采用“先复合后还原”的复合方法,选择氧化石墨烯与羧甲基纤维素含量为GO:CMC=1:6的复合比例。得到的复合薄膜具有较高的电导率,为8.5×10-2S/cm。通过红外光谱分析可知,羧甲基纤维素和还原态氧化石墨烯之间存在氢键。在上述工作的基础上,制备了纤维素-石墨烯/聚苯胺复合体系。利用化学合成法制备了导电聚苯胺,优化的反应条件为:盐酸浓度为1 mol/L,氧化剂用量AN:APS的摩尔比为1:1,反应温度为0℃,此时制备的导电聚苯胺产率为79.32%,电导率可达9.8S/cm。将聚苯胺和石墨烯作为混合填料与羧甲基纤维素复合,优化的实验条件为:复合方法是原位聚合,混合填料的复合比例GO:PANI质量比为1:1,此时复合材料的电导率最高为0.91S/cm。最后,对纤维素基导电复合材料在防静电方面的应用进行了研究。将前期实验制得的纤维素基导电复合材料分别进行制膜和涂布实验,研究防静电薄膜和瓦楞纸板的导电性能。实验发现:当使用石墨烯和聚苯胺作为混合填料时,导电薄膜经过10次弯折,电导率保持不变;当定量为200 g/m2涂布纸时,面纸的电阻值最低为1.35×103?;当涂布量为9g/m2时,纸样的电阻值最低降到1.35×103?。综上所述,本文在研究石墨烯制备过程的基础上,将羧甲基纤维素与石墨烯和聚苯胺复合。羧甲基纤维素利用物理作用力能够有效地分散石墨烯和聚苯胺,同时,赋予了混合填料一定的成膜性能。探究混合填料的比例,得到环境友好型的纤维素基导电复合材料。通过制膜和涂布的方式分别制得导电薄膜和瓦楞纸板,其在防静电领域具有一定的应用价值。