Page 158 - 《精细化工》2021年第1期
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·148·                             精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 38 卷

            等 [10] 以棉织物为基材，通过原位聚合法制备了导电                        胺（AN）、过硫酸铵（APS）、浓盐酸（质量分数
            性良好的聚苯胺复合棉织物。俞俭等                  [11] 用低温等离       36%~38%）、羧甲基纤维素钠（Na-CMC）、乙醇、
            子体预处理工艺刻蚀羊毛表面后进行原位聚合反                              乙酸甲酯、NaOH，AR，国药集团化学试剂有限
            应，制得导电性能优良的聚苯胺/羊毛复合导电织                             公司。
            物，电导率可达 1.075 S/cm。VANIAS         [12] 通过原位聚           Nicolet iS10 型傅里叶变换红外光谱仪，赛默飞
            合获得了由氧化铜（CuO）颗粒增强聚苯胺翡翠盐                            世尔科技（中国）有限公司；SU1510 型扫描电子显
            形式组成的聚合物基质的杂化纳米复合材料（PANI-                          微镜，日本日立株式会社；ZQS2 型打浆机、ZQS4
            ES），结果表明，纳米复合材料的电导率增加了 60%。                        型纤维解离器、ZQJ1-B-Ⅱϕ200 mm 型纸张抄取器，
            目前，聚苯胺复合材料的制备中主要存在的局限性                             陕西科技大学机械厂；KH-400KDE 型超声波清洗
            为 [13] ：（1）液相原位聚合法是将引发剂与单体制成                       器，昆山禾创超声仪器有限公司；DMM6500 型 6
            混合溶液，在一定条件下完成的自聚合，操作简单，                            位半图形触摸屏数字万用表，北京东方中科集成科
            反应条件较易满足，但反应条件难控制，普遍存在                             技股份有限公司；DC850 电脑测配色仪，广州市艾
            团聚、附着不均匀等问题；（2）以现有支撑性基体                            比锡科技有限公司；IMT-Tensile 02 材料抗张强度测
            为模板生长聚苯胺：如碳布，纤维较长，缺乏尺寸                             试仪，东莞市英特耐森精密仪器有限公司；JT-K10
            稳定性，不利于导电；模具压片法制备的聚苯胺复                             型含水量快速测定仪，泰州市精泰仪器仪表有限
            合材料具有较高刚性易折损，并且需要添加黏结剂，                            公司。
            会阻碍电荷传输，影响导电性，而湿法造纸技术制                             1.2   方法
            备的碳纤维原纸既具有较好的柔软性又具有一定的                             1.2.1   实验原料预处理
            挺度，且尺寸稳定，是一种良好的聚苯胺均匀生长                                 首先，对碳纤维（CF）进行灼烧（马弗炉，450 ℃，
            的高分子基体材料。                                          2 h），然后碱处理（质量分数 10%NaOH 溶液，1.5 h），
                 本文通过先引发剂 APS 浸渍后单体浸渍处理，                       一是去除上胶剂与其他杂质，二是增加 CP 的物理
            再在冰水浴真空冷风干燥条件下苯胺单体自聚合，                             强度。主要原因在于碱处理使得碳纤维表面发生刻
            即改良的分步液相原位聚合法，在碳纤维原纸（CP）                           蚀，出现凹陷，增加了表面粗糙度，使得碳纤维与
            上生长聚苯胺。湿法造纸技术制备所得的 CP 具有                           芳纶浆粕或自身间的交织结合位点增加，从而可提
            良好的孔隙率和吸水性，使得引发剂均匀且快速渗                             高物理强度。其次，对芳纶浆粕（AP）进行打浆处
            入，接着盐酸掺杂苯胺单体通过毛细管吸收，自聚                             理，最终打浆度为 45°SR，甩干、撕碎后分装，恒
            合制备出均匀、性能优异的导电纸（PANI-CP）。虽                         温恒湿〔（23±1）℃，50%±2%〕处理 24 h，使用水
            然单毅    [14] 也使用分步原位聚合法制备聚苯胺纳米纤                     量快速测定仪测定水的质量分数，备用。
            维超滤膜，但是其特点在于将苯胺在基膜表面的吸                             1.2.2   碳纤维原纸（CP）的制备
            附过程和苯胺的聚合过程分开，而本文中不但强                                  预设碳纤维纸原纸的定量为 60 g/cm ，称取不
                                                                                                    2
            调将苯胺吸附和聚合过程分开，还强调引发剂的                              同质量分数的碳纤维（10%~30%）与芳纶浆粕（90%~
            饱和吸收，接着浸渍苯胺单体，这样避免了多余                              70%），分散均匀后通过纸页成型器抄造成纸，经压
            的引发剂对苯胺吸收的阻碍，且苯胺的吸收时间                              榨、干燥（100 ℃）后保存，备用。
            也是控制在一定范围内，冷风干燥保证了反应稳                              1.2.3   分步液相原位聚合法制备聚苯胺-碳纤维导
            定进行。因此，本文所述制备方法可以改善上述                                    电纸（PANI-CP）
            缺点。采用改良的分步液相原位聚合法制备高导电                                 配制不同浓度梯度（0.187~1.5 mol/L）引发剂
            性能的 PANI-CP，并探究主要因素对该改性碳纤维                         过硫酸铵水溶液，将 CP(半径为 10 cm 的圆形纸)浸
            纸基材料导电性能的影响，以期为柔性超级电容器                             渍其中，待吸收至完全饱和（浸渍 10 min 后 CP 的
            电极材料、电磁屏蔽纸的制备提供技术支持和理论                             质量不再发生变化）后真空干燥（50  ℃）；配制不
            依据。
                                                               同物质的量比〔（1~4）∶1〕苯胺与盐酸（1 mol/L）
                                                               的水溶液；将上述干燥后的 CP 浸渍于盐酸掺杂的
            1   实验部分
                                                               苯胺溶液中，待刚刚出现墨绿色固体物质时拿出放
            1.1    试剂与仪器                                       入冰水浴（0 ℃）抽真空干燥容器内，反应结束后用
                 碳纤维（5 mm），江苏奥神新材料有限公司；                        乙醇和丙酮进行清洗、压榨（0.4 MPa）、干燥（60  ℃），
            芳纶浆粕 1313（水的质量分数 15.8%），深圳市纤谷                      最终获得 PANI 均匀分布、导电性良好的 PANI-CP。
            有限公司，打浆度为 27°SR，长度 0.3~ 0.6 mm；苯                   PANI-CP 的制备路线如下所示。
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