Page 157 - 《精细化工》2021年第1期

第 38 卷第 1 期 精 细 化 工 Vol.38, No.1
202 1 年 1 月 FINE CHEMICALS Jan. 2021

有机电化学与工业
聚苯胺-碳纤维导电纸的制备

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令旭霞 ，秦 栋 ，王士华 ，郭 帅 ，龙 柱 1,2*
（1. 江南大学 生态纺织教育部重点实验室，江苏 无锡 214122；2. 连云港纤维新材料研究院有限公司，
江苏 连云港 222002）
摘要：采用改良的分步液相原位聚合法使得聚苯胺均匀生长在碳纤维纸基体上。考察了碳纤维质量分数、引发
剂过硫酸铵（APS）与苯胺用量，以及浸渍时间和反应时间对聚苯胺-碳纤维导电纸导电性能的影响。采用 SEM
观察导电纸的微观形貌，利用 FTIR 与 EDS 分别表征其表面结构与元素变化。结果表明，当碳纤维质量分数为
20%，引发剂 APS 浓度为 0.375 mol/L，n(苯胺)∶n(盐酸，1 mol/L)=2∶1，反应时间为 12 h，浸渍时间为 1 min
时，制备的导电纸（PANI-CP）的导电性能最佳。相对于碳纤维原纸（CP），制备的 PANI-CP 电导率为 5.435 S/cm，
导电性能提高 250.0%，抗张指数为 27.665 N·m/g，抗张指数提高 37.3%。相对于液相原位聚合法制备的导电纸
（L-PANI-CP），PANI-CP 导电性能提高 85.9%，总色差值（DE）下降 66.0%。
关键词：聚苯胺；碳纤维；物理强度；均匀性；导电纸；有机电化学与工业
中图分类号：TB33；TS762.6 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2021) 01-0147-08

Preparation of polyaniline-carbon fiber conductive paper

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LING Xuxia , QIN Dong , WANG Shihua , GUO Shuai , LONG Zhu 1,2*
（1. Key Laboratory of Eco-Textiles, Ministry of Education, Jiangnan University, Wuxi 214122, Jiangsu, China;
2. Lianyungang Fiber New Materials Research Institute Co., Ltd., Lianyungang 222002, Jiangsu, China）
Abstract: The modified stepwise liquid phase in-situ polymerization method was used to make polyaniline
grow uniformly on the carbon fiber paper substrate. The effects of carbon fiber mass fraction, initiator
ammonium persulfate (APS) dosage, aniline dosage, dipping time and reaction time on the conductivity of
polyaniline-carbon fiber conductive paper were investigated. The morphology, surface structure and
element changes of conductive paper was characterized by SEM, FTIR and EDS. The results showed that
under the conditions of mass fraction of carbon fiber of 20%, APS concentration of 0.375 mol/L, n(aniline)∶
n(hydrochloric acid, 1 mol/L)=2∶1, reaction time of 12 h and immersion time of 1 min, the prepared
conductive paper (PANI-CP) had the best conductivity. Compared with those of carbon fiber base paper
(CP), the conductivity of PANI-CP was 5.435 S/cm, which was an improvement of 250.0%, the tensile
index was 27.665 N·m/g, and the physical strength increased by 37.3%. Compared with the conductive
paper (L-PANI-CP) prepared by liquid phase in-situ polymerization method, the conductivity of PANI-CP
was increased by 85.9% and the total color difference DE decreased by 66.0%.
Key words: polyaniline; carbon fiber; physical strength; uniformity; conductive paper; electro-organic
chemistry and industry

因聚苯胺（PANI）独特的结构以及性能优势， 低廉及合成工艺简单等优点而备受研究者的青睐，
[1]
其在很多方面都表现出了较大的市场前景 。聚苯 聚苯胺产品被广泛应用于能源装置 [2-3] （二次电池、
胺导电聚合物因具有高度可逆的氧化还原性、高比 燃料以及太阳能电池和超级电容器）、化学生物传感
[9]
电容、高导电性、稳定的理化性质、合成原料价格 器 [4-5] 、防腐保护 [6-8] 和电磁屏蔽 等领域。柯贵珍

收稿日期：2020-07-01; 定用日期：2020-08-12; DOI: 10.13550/j.jxhg.20200576
基金项目：连云港“555 工程”计划（2015-13）
作者简介：令旭霞（1994—），女，硕士生。联系人：龙 柱（1966—），男，博士，教授，博士生导师，E-mail：longzhu@jiangnan.edu.cn。