Page 72 - 《精细化工》2023年第9期
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·1920· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷
性织物传感器 [8-10] 。导电聚合物聚苯胺具有成本低 硫酸铵溶于 40 mL 去离子水中，然后将制备的过硫
廉、制备简单、电导率高、稳定性好的特点，将其 酸铵溶液缓慢滴加至上述体系中，先后分别在室温
用于柔性传感器可实现对运动、呼吸、脉搏、声音 （25 ℃）和冰水浴（0 ℃）下反应 24 h，取出织物，
等人体信号的采集，具有广阔的应用前景 [6,11-12] 。 水洗，80 ℃烘干 [16] ，得到聚苯胺尼龙导电织物。
聚苯胺因其优异的导电性、稳定的理化性质已 1.3 测试与表征方法
引起能源、防腐、传感等领域研究者的广泛关注。 1.3.1 结构表征
柯贵珍等 [13] 采用原位聚合法制得了导电性较好的聚 采用场发射扫描电子显微镜观察未处理尼龙织
苯胺复合棉织物，并探究了合成工艺对织物电阻的 物和聚苯胺尼龙导电织物的表面形貌，测试电压为
影响；韩潇等 [14] 以涤纶织物为基材，采用原位聚合 4 kV，放大倍数 2000 倍。并采用显微拉曼成像光谱
法制备了导电涤纶/聚苯胺复合针织物，并研究了导 仪分析二者结构特征，拉曼激发光源测试波长为 532
电针织物的应变-电阻传感性能。尼龙织物具有良好 nm。
的机械性能，耐磨性能强，氨纶织物具有良好的弹 1.3.2 导电性能测试
性，而尼龙氨纶混纺织物兼具二者良好的性能，是 采用数显万用表测量聚苯胺尼龙导电织物电
拉伸传感织物良好的基材。原位聚合法是制备聚苯 阻，保持两夹头间距为 4 cm，测量 3 次，取平均值。
胺导电织物的常用方法 [15] ，先将织物浸入含有盐酸 1.3.3 应变-电阻传感性能测试
的苯胺溶液中，再用过硫酸铵引发苯胺聚合，从而 将聚苯胺尼龙导电织物张紧（伸直但不伸长）
得到聚苯胺改性织物，该方法可以提高聚苯胺的附 后夹持在微机控制电子万能材料试验机两侧的夹头
着量及结合力，从而增强织物导电能力。 上，保持两夹头间距为 4 cm，将电化学工作站与织
本研究拟采用原位聚合法在尼龙织物表面形 物两侧相连。启动微机控制电子万能材料试验机，
成一层聚苯胺导电层，制得聚苯胺尼龙导电织物， 夹头以 30 mm/min 的速率往复运动，对聚苯胺尼龙
探究反应温度、应变、拉伸次数、拉伸速率对织 导电织物分别进行 5%、10%、15%、20%、30%、
物导电性能的影响，并分析其应变和温差传感性 40%、50%的拉伸测试，每个测试重复进行 5 次，电
能。旨在探索应变、温差双功能人体信号采集的 化学工作站实时记录织物电阻的变化情况，探究不
新途径。 同应变对织物电阻的影响。分别以 30、60、120、
240、480、720 mm/min 的速率对聚苯胺尼龙导电织
1 实验部分 物进行 15%应变拉伸测试，每个测试重复进行 5 次，
化学工作站实时记录织物电阻的变化情况，探究不
1.1 试剂与仪器
同拉伸速率对织物电阻的影响。再以 420 mm/min
苯胺、过硫酸铵、浓盐酸（质量分数 36%），分
的速率将聚苯胺尼龙导电织物拉伸 15%应变并重复
析纯，国药集团化学试剂有限公司；尼龙织物
2
（250 g/m ，尼龙质量分数 90%、氨纶质量分数 3500 次，测试织物拉伸-回复循环稳定性。
1.3.4 人体运动监测
10%），义乌市博毅织带有限公司。
将聚苯胺尼龙导电织物分别贴附于食指和手腕
LSHZ-300 冷冻水浴恒温振荡器，常州申光仪器
上，测试者分别做手腕和手指下弯两个动作，采用
有限公司；8846A 数显万用表，美国 Fluke 公司；
电化学工作站记录聚苯胺尼龙导电织物在不同动作
SZT-2A 四探针表面电阻测试仪，苏州同创电子有限
时电流的变化，每个动作重复 5 次。
公司；SU8100 场发射扫描电子显微镜，日本日立株
1.3.5 温差传感测试
式会社；DXR 3xi 显微拉曼成像光谱仪，美国赛默
将聚苯胺尼龙导电织物夹在自制的塞贝克系数
飞世尔科技公司；CHI760E 电化学工作站，上海辰
测试装置上，测试环境温度为 20 ℃，织物两端温
华仪器有限公司；CTM2050 微机控制电子万能材料
差为 0~40 K 依次变化，每隔 2 K 记录 1 次聚苯胺尼
试验机，协强仪器制造（上海）有限公司；YB571-
龙导电织物两端开路电压，计算聚苯胺尼龙导电织
Ⅱ型织物摩擦牢度仪，温州市大荣纺织仪器有限公
物的塞贝克系数。采用四探针表面电阻测试仪测试
司。
织物电导率，计算织物功率因子。
1.2 聚苯胺尼龙导电织物的制备
按 n(苯胺)∶n(浓盐酸)=1∶2、n(苯胺)∶n(过硫 2 结果与讨论
酸铵)=4∶5 配制反应溶液。取 3.72 g（0.04 mol）苯
胺溶于 40 mL 2 mol/L 盐酸中，将 5 cm×1 cm 尼龙织 2.1 表观形貌与化学结构分析
物浸渍在苯胺盐酸溶液中。将 11.4 g（0.05 mol）过 图 1 为尼龙织物与聚苯胺尼龙导电织物的
