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本课题以探索性能优越的导电纸为目的。因导电PPy低温无毒、易于合成、易成膜且导电性稳定。因此,课题采用原位吸附化学氧化法,自制阳离子聚丙烯酸酯表面活性剂(CPS)为掺杂剂,在氧化剂三氯化铁(FeCl3)作用下,合成了PPy/木质纤维导电纸(CF)。CPS以亲油单体苯乙烯(St)、丙烯酸丁酯(BA),亲水单体甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯(DMAM)发生自由基聚合生成。由于其结构可控,在分子量较高时,仍有很好的表面活性,因而选用PPy的掺杂剂,高分子长链能缠绕固定于复合导电纤维中,提高PPy的导电性,也改善了纤维稳定性及力学性能;CPS优越的分散性能,解决了导电纤维在纸浆悬浮液中的絮聚问题。实验采用红外光谱(FT-IR)及核磁共振谱(1H-NMR)表征了CPS的结构。通过凝胶渗透色谱(GPC)、表面张力、荧光光谱(FLD)、透射电镜(TEM)及动态光散射(DLS)等研究了CPS的溶液性能及聚集行为。通过胶体滴定(PCD)测试,考察了CPS在天然纤维上的吸附情况;采用红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)及元素分析、X-射线电子能谱(XPS)表征了导电纸的结构、形貌及其化学组成;热重分析(TG)考察了纤维的热稳定性;用四探针电阻率测试仪和零距抗张强度仪对导电纸的导电稳定性及纸张力学性能进行了测试、分析。实验研究表明:(1)CPS的重均分子量(Mw)均在104数量级,并随亲水单体用量的增加,分子量的多分散性略增大;分子链上亲水基团含量较低时,CPS1水溶液的表面张力可以下降到39.11 mN/m,此时cmc值为2.20 g/L。表面张力、cmc均会随分子链上亲水基团含量增加而变大;CPS溶液浓度增加,会使荧光强度增强,I1/I3值下降,探针芘的(0,0)特征吸收峰也从334 nm迁移到338 nm,I338/I334值从0.53增大到1.42,以上这些证实:疏水基团聚集形成疏水微区,芘分子从水相极性环境转移到胶束疏水内核。随着CPS链上亲水基团含量增大,胶束形成难度会增加,形成速率也会下降。通过表面张力、荧光测试,所得CPS的cmc值接近;CPS聚集体胶束是由亲水外壳与疏水内核组成的核壳结构,随分子链上亲水基团含量的增加,胶束表面亲水层明显加厚。粒径及分布系数随CPS溶液浓度的增加而增加。在同一溶液浓度下,CPS分子链上亲水基团含量升高,胶束粒径亦变大。此外,TEM比DLS所测的粒径偏小。(2)分子量较大(即高电荷密度)的CPS,在天然纤维上的吸附饱和量较低。PPy在纸张表面及内部分布较均匀,呈现不规则的球形结构,表面PPy的氧化现象较明显;天然纤维经改性后表面变粗糙,制得的纸张表面纤维紧密度提高,间隙被填补,单根纤维呈现扁平状;PPy颗粒的数量随掺杂剂CPS中DMAM含量的增加,呈现出先增多后略有减少的趋势,DMAM含量为40%时颗粒最多分布最密集;与空白木质纤维相比,导电纤维的热降解温度降低,热失重速率减小,热降解残渣量变多。确定的实验最佳条件为:反应温度为0°C,合成时间为120 min,体系的pH=2,吡咯质量占绝干纤维的12%,n(Py)/n(FeCl3)=1:2。随着一定量掺杂剂中DMAM含量的增大,导电纸的电阻率呈现先降低后升高的趋势,从CF1的460 K?·cm降低到CF5的30 K?·cm,再升高到CF9的86 K?·cm。导电纤维保存在5℃下,其贮放时间对导电性影响很小。贮存在空气中的导电纸导电性不稳定,随贮存时间的增长及温度的升高,电阻率增大,且高温下导电性衰减更为迅速。同温下,置于真空中的导电纸导电性优于空气中的;在纤维酸性水解、氧化降解及纤维间结合力等因素的影响下,导电纸的力学性能明显下降,抗张指数从空白纸张(KF)的33.5 k N·m·kg-1下降到导电纸CF5的22.8 kN·m·kg-1。当增强剂聚丙烯酰胺的用量占绝干纤维的2%时,CF5的抗张指数从22.8 KN·m·kg-1提升到36.8 KN·m·kg-1,且导电性影响不大。