CN101613943B - 一种层层自组装聚苯胺/尼龙复合导电织物的制备方法 - Google Patents
一种层层自组装聚苯胺/尼龙复合导电织物的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种层层自组装聚苯胺/尼龙复合导电织物的制备方法，包括如下步骤：将尼龙织物用5～40g/L的聚苯乙烯磺酸钠溶液进行预处理，二浸二轧，于40～70℃烘干；然后将织物浸入苯胺、过硫酸铵和掺杂酸的混合溶液，不停搅拌，反应15～40min后取出，充分洗涤后烘干；重复上述操作n次(n≥1)，最后在[H+]＝1mol/L的酸溶液中进行二次掺杂，掺杂时间15～40min，洗涤烘干后即得聚苯胺/尼龙复合导电织物。本发明的制备方法结合染整常用的浸轧工艺，不仅缩短了反应时间，使聚苯胺快速进入尼龙纤维内部，提高了复合织物的电导率，而且成本较低，对环境的污染较小。
Description
技术领域
本发明属复合导电织物的制备领域，特别是涉及一种层层自组装聚苯胺/尼龙复合导电织物的制备方法。
背景技术
导电高分子材料因独特的化学和电化学性能，在导电涂层、二次电池、光电子器件、气敏元件以及电磁屏蔽、金属防腐和隐身技术等领域均有广泛的应用前景。
聚苯胺作为共轭导电聚合物的一种，由于原料易得、合成简便、耐高温及抗氧化性能良好、特殊的光学性能、独特的掺杂机制等优点而受到广泛的关注，是目前公认的最具有应用潜力的导电高分子材料之一。但是，由于聚苯胺分子链刚性强、极性大、难熔融且难溶于一般溶剂，因而机械加工性极差，很大程度上限制了它的应用。因此利用共混或复合方法，形成聚苯胺导电复合材料可以很好的克服上述缺点，扩大聚苯胺的应用领域。
以纺织品作为基底材料，利用“现场”吸附聚合法，将导电高分子作为导电覆盖层吸附于基质纤维表面可使其具备导电性。通过该方法制取的纤维既具有导电性能，又具有基体纤维的物理机械性能，在智能纺织品领域取得了很大的进展，广泛应用于纺织品化学传感、生物修复材料、电磁屏蔽材料等方面。
采用原位生成的方法制备的聚苯胺/尼龙复合织物一般来说，没有足够的聚苯胺能够附着在尼龙织物表面，导电率不高。通过化学法制备聚苯胺一般要在强酸环境下反应几小时甚至十几小时，反应时间长，故需要尽量缩短反应时间，提高复合织物的电导率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种层层自组装聚苯胺/尼龙复合导电织物的制备方法，该方法结合染整常用的浸轧工艺，不仅缩短了反应时间，使聚苯胺快速进入尼龙纤维内部，提高了复合织物的电导率，而且成本较低，对环境的污染较小；制得的复合导电织物电导率可达10-5～10-4S/cm，强力变化不大，且具有良好的阻燃性、拒水性、抗菌性、抗静电和电磁屏蔽功能。
本发明的一种层层自组装聚苯胺/尼龙复合导电织物的制备方法，包括：
(1)将尼龙织物用5～40g/L的聚苯乙烯磺酸钠溶液进行预处理，二浸二轧，浸渍时间为5～15min，轧余率60％～90％，40～70℃烘干；
(2)将上述尼龙织物浸入苯胺、过硫酸铵和掺杂酸的混合溶液，不停搅拌，反应15～40min后取出，充分洗涤后烘干；
(3)重复(1)及(2)n次(n≥1)，最后在[H+]＝1mol/L的酸溶液中进行二次掺杂，掺杂时间15～40min，洗涤烘干后即得聚苯胺/尼龙复合导电织物。
所述步骤(1)中的聚苯乙烯磺酸钠溶液的浓度为20g/L，平均分子量5000-60000；
所述步骤(2)中的苯胺、过硫酸铵和掺杂酸的混合溶液，苯胺和过硫酸铵的浓度为0.05～0.15mol/L，掺杂酸的浓度为0.1～0.5mol/L，苯胺和过硫酸铵的摩尔比为1∶1；所述步骤(2)中的掺杂酸为盐酸、硫酸、高氯酸、对甲苯磺酸、樟脑磺酸或十二烷基苯磺酸，其浓度为0.1～0.3mol/L；
所述步骤(3)中的酸溶液为盐酸或硫酸。
有益效果
本发明通过化学氧化吸附聚合的方法制备聚苯胺/尼龙导电复合织物，结合染整常用的浸轧工艺，不仅缩短了反应时间，使聚苯胺快速进入尼龙纤维内部，提高了复合织物的电导率，而且成本较低，对环境污染较小；制得的复合导电织物电导率可达10-5～10-4S/cm，强力变化不大，且具有良好的阻燃性、拒水性、抗菌性、抗静电和电磁屏蔽功能。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
一种层层自组装聚苯胺/尼龙复合导电织物的制备方法，首先将尼龙织物用20g/L的聚苯乙烯磺酸钠进行处理，二浸二轧，浸渍时间为10min，轧余率70％，60℃烘干；然后将处理过的棉布浸入苯胺浓度为0.1mol/L，过硫酸铵浓度为0.1mol/L，对甲苯磺酸浓度为0.2mol/L的混合溶液，不停搅拌，反应20min后取出，充分洗涤后烘干；最后在1mol/L的盐酸溶液中进行二次掺杂30min，洗涤烘干后即得聚苯胺/尼龙复合导电织物，其导电率为1.7×10-5S/cm。
实施例2
一种层层自组装聚苯胺/尼龙复合导电织物的制备方法，首先将尼龙织物用20g/L的聚苯乙烯磺酸钠进行处理，二浸二轧，浸渍时间为10min，轧余率70％，60℃烘干；然后将处理过的棉布浸入苯胺浓度为0.05mol/L，过硫酸铵浓度为0.05mol/L，对甲苯磺酸浓度为0.2mol/L的混合溶液，不停搅拌，反应24min后取出，充分洗涤后烘干；最后在1mol/L的甲苯磺酸溶液中进行二次掺杂30min，洗涤烘干后即得聚苯胺/尼龙复合导电织物，其导电率为1.5×10-5S/cm。
实施例3
一种层层自组装聚苯胺/尼龙复合导电织物的制备方法，首先将尼龙织物用20g/L的聚苯乙烯磺酸钠进行处理，二浸二轧，浸渍时间为10min，轧余率70％，60℃烘干；然后将处理过的尼龙织物浸入苯胺浓度为0.1mol/L，过硫酸铵浓度为0.1mol/L，对甲苯磺酸浓度为0.3mol/L的混合溶液，不停搅拌，反应24min后取出，充分洗涤后烘干；最后在1mol/L的盐酸溶液中进行二次掺杂30min，洗涤烘干后即得聚苯胺/尼龙复合导电织物，其导电率为7×10-5S/cm。
实施例4
一种层层自组装聚苯胺/尼龙复合导电织物的制备方法，首先将尼龙织物用20g/L的聚苯乙烯磺酸钠进行处理，二浸二轧，浸渍时间为10min，轧余率70％，60℃烘干；然后将处理过的尼龙织物浸入苯胺浓度为0.1mol/L，过硫酸铵浓度为0.1mol/L，对甲苯磺酸浓度为0.3mol/L的混合溶液，不停搅拌，反应24min后取出，充分洗涤后烘干；重复上述操作，进行2次组装，最后在1mol/L的盐酸溶液中进行二次掺杂30min，洗涤烘干即得聚苯胺/尼龙复合导电织物，其导电率为1.2×10-4S/cm。
实施例5
一种层层自组装聚苯胺/尼龙复合导电织物的制备方法，首先将尼龙织物用20g/L的聚苯乙烯磺酸钠进行处理，二浸二轧，浸渍时间为10min，轧余率70％，60℃烘干；然后将处理过的尼龙织物浸入苯胺浓度为0.1mol/L，过硫酸铵浓度为0.1mol/L，对甲苯磺酸浓度为0.3mol/L的混合溶液，不停搅拌，反应24min后取出，充分洗涤后烘干；重复上述操作2次，进行3次组装，最后在1mol/L的盐酸溶液中进行二次掺杂30min，洗涤烘干即得聚苯胺/尼龙复合导电织物，其导电率为1.3×10-4S/cm。
Claims (5)
1.一种层层自组装聚苯胺/尼龙复合导电织物的制备方法，包括如下步骤：
(1)将尼龙织物用5～40g/L的聚苯乙烯磺酸钠溶液进行预处理，二浸二轧，浸渍时间为5～15min，轧余率60％～90％，40～70℃烘干；
(2)将上述尼龙织物浸入苯胺、过硫酸铵和掺杂酸的混合溶液，不停搅拌，反应15～40min后取出，充分洗涤后烘干；
(3)重复步骤(1)及(2)n次，n≥1，最后在[H+]＝1mol/L的酸溶液中进行二次掺杂，掺杂时间15～40min，洗涤烘干后即得聚苯胺/尼龙复合导电织物。
2.根据权利要求1所述的一种层层自组装聚苯胺/尼龙复合导电织物的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的聚苯乙烯磺酸钠溶液的浓度为20g/L，平均分子量5000-60000。
3.根据权利要求1所述的一种层层自组装聚苯胺/尼龙复合导电织物的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的苯胺、过硫酸铵和掺杂酸的混合溶液，苯胺和过硫酸铵的浓度为0.05～0.15mol/L，掺杂酸的浓度为0.1～0.5mol/L，苯胺和过硫酸铵的摩尔比为1∶1。
4.根据权利要求1所述的一种层层自组装聚苯胺/尼龙复合导电织物的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的掺杂酸为盐酸、硫酸、高氯酸、对甲苯磺酸、樟脑磺酸或十二烷基苯磺酸，其浓度为0.1～0.3mol/L。
5.根据权利要求1所述的一种层层自组装聚苯胺/尼龙复合导电织物的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的酸溶液为盐酸或硫酸。
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