Page 161 - 《精细化工》2021年第1期

第 1 期 令旭霞，等: 聚苯胺-碳纤维导电纸的制备 ·151·

主链的共轭结构，不利于形成高导电性的 PANI，致 较短时，PANI 仅在 CP 表面形成一层薄膜，且形成
使电导率下降。当 APS 浓度为 0.375 mol/L 时，聚 的 PANI 聚合程度和氧化程度较低，生长不连续，
合程度提高，分子链增长，可形成较长的连续链内 未形成良好的导电通道，导致其导电性能较差；随
导电通道，且 APS 对苯环结构氧化程度提高，醌式 着反应时间的延长，苯胺单体的聚合和氧化程度不
结构含量逐渐增多，电导率提高 [19] 。 断提高，且 PANI 对 CP 的覆盖程度提高，导电通路
2.4.2 苯胺用量对 PANI-CP 导电性能的影响 的构建逐渐完整。因此，其导电性能呈上升趋势。
苯胺单体用量对 PANI-CP 导电性能的影响见图 当反应时间为 12 h 时，PANI-CP 表现出最佳导电性
5。从图 5 可以看出，当其他条件固定（碳纤维质量 能，此后随着反应时间的继续延长，聚苯胺被过度
分数 10%，APS 浓度为 0.375 mol/L，反应时间 8 h， 氧化，其大分子中氧化单元含量不断增加，致使其
浸渍时间 1 min），随着苯胺单体与 1 mol/L 盐酸物 导电性能下降。
质的量比逐渐增加， PANI-CP 的导电性能先增后减。 2.4.4 浸渍时间对 PANI-CP 导电性能的影响
这是因为吸收 APS 至饱和的 CP，苯胺量较少或较 浸渍时间对 PANI-CP 导电性能的影响见图 7。
多均不利于导电通道构建，当其物质的量比为 2 时， 从图 7 可以看出，当其他条件固定（碳纤维质量分
PANI 分子链长度、氧化程度、导电醌型结构的数量 数 10%，APS 浓度为 0.375 mol/L，苯胺与盐酸物质
均处于最佳量，导电性能最佳。 的量比为 2，反应时间 12 h），随着浸渍时间的增加，
PANI-CP 的导电性能先增后减。这是因为含有 APS
的 CP 浸渍在酸掺杂苯胺单体溶液中，若浸渍时间
过短，苯胺吸附较少，产生的 PANI 量较少，不足
以构建完整的导电通道，此时 PANI-CP 的导电性能
低；反之，浸渍时间过长，由于 CP 中 APS 随着水
溶液流失致使 PANI 量减少，同样导致电阻率升高，
PANI-CP 的导电性能降低。所以，当浸渍时间为 1
min 时，不会因聚苯胺吸附少或 APS 流失导致导电
性能下降，此时得到的 PANI-CP 的导电性能最佳。

图 5 苯胺单体用量对 PANI-CP 导电性能的影响
Fig. 5 Effect of aniline dosage on PANI-CP conductivity

2.4.3 反应时间对 PANI-CP 导电性能的影响
反应时间对 PANI-CP 导电性能的影响见图 6。

图 7 浸渍时间对 PANI-CP 导电性能的影响
Fig. 7 Effect of dipping time on PANI-CP conductivity

2.4.5 不同碳纤维质量分数对原纸导电性能与物理
性能的影响
不同碳纤维质量分数对导电纸导电性能与物理

性能影响如图 8 所示。从图 8 可以看出，随着碳纤
图 6 反应时间对 PANI-CP 导电性能的影响 维质量分数的增加，导电性能增加，且当碳纤维质
Fig. 6 Effect of reaction time on PANI-CP conductivity
量分数由 15%增至 20%时，导电性能显著增加，但
从图 6 可以看出，当其他条件固定（碳纤维质 增至 30%时，导电性能增加不明显。这是因为导电
量分数 10%，APS 浓度为 0.375 mol/L，苯胺与盐酸 网络结构已经形成，过量的碳纤维并不会增加导电
物质的量比为 2，浸渍时间 1 min），随着反应时间 性，还会因碳纤维表面光滑，无亲水基团而导致纤
的延长，PANI-CP 的导电性能先增后减。反应时间 维结合力不足，降低物理强度。