Page 73 - 《精细化工》2023年第9期

第 9 期 韩玮屹，等: 聚苯胺尼龙导电织物的制备及其传感性能 ·1921·

SEM 图。 较慢，有利于在尼龙织物表面形成分子链规整、相
对分子质量高的聚苯胺导电层；如果反应温度较高，
聚苯胺分子链的大 π 键易被破坏，生成的聚苯胺分
子链短，与纤维结合牢度低，从而导致聚苯胺导电
织物导电性能下降 [21] 。对比不同温度下制备的聚苯
胺尼龙导电织物，0 ℃下制备的织物导电性能更佳，
因此，采用该样品进行后续测试。

图 1 尼龙织物（a）、聚苯胺尼龙导电织物（b）的 SEM 图
Fig. 1 SEM images of nylon fabric (a) and polyaniline
nylon conductive fabric (b)

由图 1a 可见，尼龙织物纤维表面较为光滑平
整。由图 1b 可见，聚苯胺尼龙导电织物表面被粒状
物质完全包裹，说明聚苯胺成功地原位聚合在尼龙
织物上。但纤维表面有少量的突出部分，这可能是
由聚苯胺团聚造成的 [17] 。
图 2 为尼龙织物与聚苯胺尼龙导电织物拉曼光谱。

图 3 聚苯胺尼龙导电织物导电性与反应温度的关系
Fig. 3 Relation between conductivity and reaction temperature
of polyaniline nylon conductive fabric

2.2.2 应变的影响
由于本研究选择织物纤维为尼龙与氨纶的混纺
纤维，本身具有良好的拉伸弹性。对聚苯胺尼龙导
电织物分别进行应变从 0 到 50%拉伸，记录电阻变
化率与应变的关系，考察适合传感性能测试的应变
范围，结果如图 4 所示。

图 2 尼龙织物（a）与聚苯胺尼龙导电织物（b）的拉曼
光谱
Fig. 2 Raman spectra of nylon fabric (a) and polyaniline
nylon conductive fabric (b)

由图 2 可见，聚苯胺尼龙导电织物相较于尼龙
–1
织物产生了新的特征峰，其中，812 cm 处的吸收
–1
峰对应 C—N 键的变形振动，1165 cm 处的吸收峰
–1
对应氧化形式的 C—H 键的振动，而 1180 cm 处的
吸收峰对应还原形式的 C—H 键的振动，1335 cm –1

处的吸收峰为介于 C—N 与 C==N 键之间的极化子 图 4 聚苯胺尼龙导电织物导电性随应变的变化
–1
带，1480 cm 附近的吸收峰对应 C==N 键的振动， Fig. 4 Change of conductivity of polyaniline nylon conductive
–1
1616 cm 附近的吸收峰对应苯环 C—C 键的伸缩振 fabric with strain
动。这些特征峰表明，聚苯胺尼龙导电织物表面存 根据式（1）计算聚苯胺尼龙导电织物电阻变化率：
在具有导电性能的掺杂态聚苯胺 [18-20] 。 RC/%=(R 0 –R)/R 0 ×100 （1）
2.2 聚苯胺尼龙导电织物导电性能的影响因素 式中：RC 为电阻变化率，%；R 为聚苯胺尼龙导电
2.2.1 反应温度的影响 织物受到拉伸时电阻，Ω；R 0 为聚苯胺尼龙导电织
采用数显万用表测试不同温度（0 和 25 ℃）下 物原长时电阻，Ω。
制备的聚苯胺尼龙导电织物电阻，结果如图 3 所示。 由图 4 可知，当聚苯胺尼龙导电织物应变为
由图 3 可以看出，0 ℃下制备的聚苯胺尼龙导电织 0~15%时，电阻变化率与应变变化呈线性关系，在
物电阻为 253 Ω，其导电性优于 25 ℃下制备的 此阶段，尼龙织物上聚苯胺导电层截面面积缩小量
11321 Ω，这是由于在低温条件下，苯胺的聚合速率 极其有限，较其应变变化可忽略不计。根据 R=ρL/S