CN111705545A - 一种导电聚合物复合导电纸及其制备方法 - Google Patents
一种导电聚合物复合导电纸及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111705545A CN111705545A CN202010628964.6A CN202010628964A CN111705545A CN 111705545 A CN111705545 A CN 111705545A CN 202010628964 A CN202010628964 A CN 202010628964A CN 111705545 A CN111705545 A CN 111705545A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- carbon fiber
- paper
- polyaniline
- fiber paper
- solution
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H27/00—Special paper not otherwise provided for, e.g. made by multi-step processes
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H23/00—Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper
- D21H23/02—Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper characterised by the manner in which substances are added
- D21H23/22—Addition to the formed paper
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H25/00—After-treatment of paper not provided for in groups D21H17/00 - D21H23/00
- D21H25/04—Physical treatment, e.g. heating, irradiating
- D21H25/06—Physical treatment, e.g. heating, irradiating of impregnated or coated paper
Landscapes
- Paper (AREA)
Abstract
本发明公开了一种导电聚合物复合导电纸及其制备方法，属于造纸技术领域。本发明的导电聚合物复合导电纸的制备方法，包括以下步骤：(1)配置引发剂溶液，然后将碳纤维纸基体浸渍在引发剂溶液中，待吸附饱和后干燥，得到含有引发剂的碳纤维纸基体；(2)配置苯胺单体/掺杂剂溶液，然后将含有引发剂的碳纤维纸基体浸渍于苯胺单体/掺杂剂溶液1min，取出；之后将基体放入冰水浴冷风干燥，得到聚苯胺‑碳纤维纸基复合材料；(3)重复(1)‑(2)，即得到聚苯胺分布均匀、高导电复合碳纤维纸。本发明采用改良的分步原位聚合法在基体上进行均匀生长聚苯胺，为聚苯胺在基体材料上均匀生长提供一种有效、简单可行的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种导电聚合物复合导电纸及其制备方法，属于造纸技术领域。
背景技术
碳纤维是一种新型非金属碳材料，含碳量90％以上，碳纤维产品主要包括高强型的PNA基碳纤维和高弹性的沥青基碳纤维两种。碳纤维的质量轻，其密度值大小(1.5-2.0g/cm3)只有铝合金的1/2；碳纤维具有优异的力学性能，比表面积大、耐化学腐蚀、高强高模、导电性强、吸附能力强、热膨胀系数小、热稳定性优良等一系列优异的性能和特点，当碳纤维处于惰性气氛中时，温度升高到2000℃其强度也不下降。
聚苯胺导电聚合物因具备高度可逆的氧化还原性、高比电容、良好的柔韧性、高导电性、稳定的理化性质、合成原料价格低廉及合成工艺简单等优点而备受研究者的青睐，近几年研究者对聚苯胺的研究横跨多个领域，包括传感器、锂电池、电磁屏蔽材料、防腐材料、导电纤维等等。
聚苯胺导电聚合物的研究数不胜数，虽已能制备出形貌良好的纳米级聚苯胺PANI，但其制备条件严格，易发生产物形貌尺寸不均、产物团聚、分布不均匀等现象，并且聚苯胺PANI材料本身具有难溶于一般溶液、难熔融、在高温条件下不稳定易分解等缺陷，极大地限制了其大规模的生产与应用。
目前制备聚苯胺导电聚合物的研究很多，例如：公开号CN104409222A的发明专利公开了一种石墨烯/二氧化锰纳米片/聚苯胺纳米棒三元复合材料的制备方法，该专利采用真空抽滤制备石墨纸，通过粘结剂使得聚苯胺涂覆于石墨纸上，但是此方法中添加粘结剂不利于导电离子的交换；公开号CN103205914A的发明专利公开了一种导电聚合物复合导电纸及其制备方法和应用，虽然该专利采用传统的共混原位聚合法使得聚苯胺原位生长在长纤维上，但是此方法存在聚苯胺附着不均匀问题与植物纤维酸水解问题，致使导电纸导电性不稳定；公开号CN107856657A的发明专利公开了一种以聚苯胺、氧化锌与碳纳米管通过湿部添加，以植物纤维为原料制备导电纸，但是此方法留着率低、分布不均，且植物纤维在酸性条件下易发生酸水解。这些均限制了导电聚苯胺复合材料的应用。
因此，需要提供一种聚苯胺附着均匀且导电性能稳定的聚苯胺导电复合材料的制备方法。
发明内容
为了解决上述至少一个问题，本发明提出一种碳纤维与耐酸腐蚀的浆粕混抄制备碳纤维纸基体，采用改进后的原位聚合法使得聚苯胺均匀生长在碳纤维纸基上，为聚苯胺复合材料拓宽应用范围。
导电聚苯胺聚合环境为酸性条件，采用造纸植物纤维，易发生酸水解，不利于导电纸的物理强度指标，传统的共混原位聚合法制备聚苯胺，都存在附着不均匀问题。而本发明采用耐酸腐蚀的浆粕以及改良的分步原位聚合法在基材上进行均匀生长导电聚合物聚苯胺，制备出一种导电性能良好的碳纤维复合材料，一方面克服了聚苯胺易发生形貌尺寸不均、团聚、分布不均匀现象；另一方面解决了模具压片法制备的导电材料具有刚性较强，不易折叠问题，有效提高了碳纤维纸的导电性与稳定性。
本发明的第一个目的是提供一种制备导电聚合物复合导电纸的方法，包括以下步骤：
(1)配置引发剂溶液，然后将碳纤维纸基体浸渍在引发剂溶液中，待吸附饱和后干燥，得到含有引发剂的碳纤维纸基体；
(2)配置苯胺单体/掺杂剂溶液，然后将步骤(1)中的含有引发剂的碳纤维纸基体浸渍于苯胺单体/掺杂剂溶液，待刚刚出现墨绿色物质时将基体从溶液中取出；之后将基体放入冰水浴冷风干燥，得到聚苯胺-碳纤维纸基复合材料；
(3)重复步骤(1)-(2)，即得到导电聚合物复合导电纸。
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述的引发剂溶液的浓度为0.375mol/L；苯胺单体/掺杂剂溶液中苯胺与掺杂剂的摩尔质量比为2：1，在冰水浴冷风干燥器(温度为5℃)中，放置12小时。
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述的引发剂溶液的浓度为0.187-1.5mol/L。
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述的引发剂为过硫酸铵、氯化铁、过氧化氢中的一种或者一种以上。
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述的引发剂溶液的制备方法为：将适量的引发剂直接溶于水，然后通过超声分散制备得到均匀分散的分散液，其中超声分散的参数为：超声功率为200W，超声时间为20min。
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述浸渍的时间为5min。
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述干燥具体为在60℃的通风干燥箱中进行干燥30min。
在本发明的一种实施方式中，步骤(2)所述冰水浴冷风干燥具体为：在冰水浴冷风干燥器(温度为5℃)中，放置8-14小时。
在本发明的一种实施方式中，步骤(2)所述的浸渍时间为1min。
在本发明的一种实施方式中，步骤(2)所述的苯胺单体/掺杂剂溶液的制备方法为：在1mol/L的掺杂剂水溶液中加入苯胺，其中苯胺与掺杂剂的摩尔质量比为(1-4)：1。
在本发明的一种实施方式中，步骤(2)所述的掺杂剂为有机酸(柠檬酸、酒石酸等)、无机酸(盐酸、磷酸、硫酸、次氯酸等)中的一种或者一种以上。
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述碳纤维纸基体的制备方法为：预设碳纤维纸基体(CF Matrix)的定量为60g/cm2，按照配比称取预处理之后的碳纤维与浆粕，分散均匀后通过纸页成型器抄造成纸，经压榨、干燥后保存以备后用。
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述碳纤维纸基体的制备方法中所述的碳纤维与浆粕的配比为2：8。
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述碳纤维纸基体的制备方法中所述的碳纤维的预处理过程为：先在马弗炉中灼烧，其中马弗炉温度为450℃，灼烧时间为0.5-1小时；之后使用10％氢氧化钠溶液浸泡2-3小时。
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述碳纤维纸基体的制备方法中所述的浆粕的预处理过程为：将浆粕均匀的分散在含有多巴胺的水溶液(多巴胺水溶液的浓度为1.2g/L，(3-羟基)氨基甲烷的浓度为2g/L)中，常温下中速搅拌8-12小时，搅拌速度为500-600rpm，得到表面裹覆聚多巴胺的浆粕。
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述碳纤维纸基体的制备方法中所述的浆粕为芳纶(AP)浆粕1313、芳纶浆粕1414、聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)沉析浆粕中的一种或者一种以上。
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述碳纤维纸基体的制备方法中所述的浆粕在使用之前需要对浆粕进行打浆处理，最终打浆度为45°SR，甩干、撕碎后分装，恒温恒湿处理24h。
在本发明的一种实施方式中，步骤(3)所述的重复次数为1-3次。
本发明的第二个目的是本发明的制备方法得到导电聚合物复合导电纸。
本发明的第三个目的是本发明的导电聚合物复合导电纸在传感器、锂电池、电磁屏蔽材料、防腐材料、导电材料中的应用。
本发明的有益效果：
(1)本发明提供了一种有效的、操作简单、工作环境稳定的分步原位聚合制备聚苯胺的方法，使得聚苯胺均匀分布在碳纤维基体上，从而得到具有良好导电性以及稳定性的导电复合材料；
(2)本发明使用耐酸腐蚀、耐高温浆粕制备导电纸进一步扩展了柔性导电材料的应用范围。
(3)本发明以改良的分步原位聚合法使聚苯胺均匀生长在碳纤维纸基体上，解决了聚苯胺絮聚、分布不均匀问题，为聚苯胺均匀生长在其他基体上提供了一种操作简单、可行的实验方法。
(4)本发明以具有良好透气性、柔软性、高导电的碳纤维纸为生长基材，解决了碳布中碳纤维固定不稳定致使导电网络不稳定问题，且解决了模具压片法制备的复合材料刚性强易折损问题。
(5)碳纤维纸基体由浆粕与碳纤维混抄而得，由于浆粕耐酸腐蚀，相对于传统的造纸植物纤维而言，解决了酸掺杂环境中，植物纤维酸水解问题。
附图说明
图1为实施例1和2得到的聚苯胺分布均匀、高导电复合碳纤维纸的抗张指数与体积电阻率的测试结果。
图2为实施例1和3得到的聚苯胺分布均匀、高导电复合碳纤维纸的抗张指数与体积电阻率的测试结果。
图3为实施例1和4得到的聚苯胺分布均匀、高导电复合碳纤维纸的抗张指数与体积电阻率的测试结果。
图4为实施例1和对照例1得到的聚苯胺分布均匀、高导电复合碳纤维纸的抗张指数与体积电阻率的测试结果。
图5为实施例1和对照例2得到的聚苯胺分布均匀、高导电复合碳纤维纸的抗张指数与体积电阻率的测试结果。
图6为实施例1和对照例5得到的聚苯胺分布均匀、高导电复合碳纤维纸的实物图。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解实施例是为了更好地解释本发明，不用于限制本发明。
抗张强度的测试：使用IMT-Tensile 02材料抗张强度测试仪测试导电聚合物复合导电纸的抗张指数，然后分析测试结果.根据国家标准(GB/T 453-2002)将制备好的导电纸裁剪成规定尺寸(宽度15±0.1mm，长度长于所需的实验长度并方便夹持试样)，轻轻将试样拉直夹入钳口，进行测试.多次测样，求取平均值。
体积电阻率测定：采用FLUCK 8846A高精度表，测量时在两电极上施加2kg以上的压力以减小接触电阻，提高测量的准确性，体积电阻率计算公式如下式(1)：
式中：ρ—材料的体积电阻率，Ω·cm；R—样品电阻的测量值，Ω；h—所测样品截面宽度，cm；d—测样品截面厚度，cm；L—两测量电极之间距离，cm。
体积电阻率是一个与材料基本尺寸无关的常数，由材料本身性质决定，反映了材料间导电性能的差异。其值越小，材料在相同尺寸条件下的导电性就越高。
生长均匀性测试：所得导电聚苯胺的颜色呈翠绿色，碳纤维纸基体呈浅色，故通过K/S值判定导电聚合物复合导电纸翠绿色颜色强度的均匀性，从而从侧面反映聚苯胺生长在碳纤维纸基体上的均匀性。通过测定L*，a*，b*值通过公式(2)计算得总色差值DE来进一步判断颜色的均匀性。具体公式如式(2)：
式中：L*------标准样L值；a*------标准样a值；b*------标准样b值；L-------测试样L值；a-------测试样a值；b-------测试样b值。
具体测试步骤：首先将制备好的一张导电聚合物复合导电纸切成等大小的正方形小块，任意取其中一块作为标准样，剩下的作为测试样，采用配色仪测定所需数据。
实施例1
一种导电聚合物复合导电纸的制备步骤如下：
(1)芳纶浆粕1414预处理：配制浓度为1.2g/L的多巴胺水溶液，再加入2g/L(3-羟基)氨基甲烷作为引发剂，然后将芳纶浆粕1414分散在多巴胺的水溶液中，常温下中速(500rpm)搅拌12小时，得到表面裹覆聚多巴胺的芳纶1414浆粕，干燥后保存为以后备用；
(2)碳纤维预处理：将碳纤维在马弗炉450℃灼烧0.5h，之后在10％氢氧化钠溶液浸泡2小时，得到预处理的碳纤维；
(3)预设碳纤维纸基体的定量为60g/cm2，按照配比(碳纤维与芳纶浆粕1414的配比为2:8)称取预处理之后的碳纤维与芳纶浆粕，分散均匀后通过纸页成型器抄造成纸，经压榨、干燥后，得到碳纤维纸基体；保存以备后用；
(4)配制浓度为0.375mol/L的过硫酸铵溶液，超声分散(超声时间为20min，超声功率为200W)使其完全溶于水中；之后将步骤(3)得到的碳纤维纸基体浸渍其中，待纸页吸收至完全饱和后(浸渍5min)，取出；在60℃的通风干燥箱中进行干燥，得到含有过硫酸铵的碳纤维纸基体；
(5)在1mol/L的盐酸水溶液中加入苯胺(苯胺与盐酸的摩尔质量比为2：1)，分散均匀得到苯胺/盐酸溶液；然后将步骤(4)的含有过硫酸铵的碳纤维纸基体浸渍在苯胺/盐酸溶液中1min，取出；之后再放入冰水浴冷风干燥器(温度为5℃)中冷风干燥12小时；得到聚苯胺-碳纤维纸基复合材料；
(6)重复上述步骤(4)-(5)2次，得到聚苯胺分布均匀、高导电复合碳纤维纸。
实施例2：调整引发剂过硫酸铵的浓度
调整实施例1中过硫酸铵的浓度为0.187、0.75、1.5mol/L，其他参数保持不变，得到聚苯胺分布均匀、高导电复合碳纤维纸。
实施例3：调整苯胺与盐酸的摩尔质量比
调整实施例1中苯胺与盐酸的摩尔质量比为1：1、3：1、4：1，其他参数保持不变，得到聚苯胺分布均匀、高导电复合碳纤维纸。
实施例4：调整冷风干燥的反应时间
调整实施例1中冷风干燥的时间为8、10、13h，其他参数保持不变，得到聚苯胺分布均匀、高导电复合碳纤维纸。
实施例5：调整浆粕和酸
一种导电聚合物复合导电纸的制备步骤如下：
(1)芳纶浆粕1313预处理：配制浓度为1.2g/L的多巴胺溶液，再加入2g/L(3-羟基)氨基甲烷作为引发剂，然后将芳纶浆粕1313分散在多巴胺的水溶液中，常温下中速(500rpm)搅拌12小时，得到表面裹覆聚多巴胺的芳纶浆粕，干燥后保存为以后备用；
(2)碳纤维预处理：将碳纤维在马弗炉450℃灼烧0.5h，之后在10％氢氧化钠溶液浸泡2小时，得到预处理的碳纤维；
(3)预设碳纤维纸基体的定量为60g/cm2，按照配比(碳纤维与芳纶浆粕1313的配比为2:8)称取预处理之后的碳纤维与芳纶浆粕，分散均匀后通过纸页成型器抄造成纸，经压榨、干燥后，得到碳纤维纸基体；保存以备后用；
(4)配制浓度为0.375mol/L的过硫酸铵溶液，超声分散(超声时间为20min，超声功率为200W)使其完全溶于水中；将步骤(3)得到的碳纤维纸基体浸渍其中，待纸页吸收至完全饱和后(浸渍5min)，取出；在60℃的通风干燥箱中进行干燥，得到含有过硫酸铵的碳纤维纸基体；
(5)在1mol/L的硫酸水溶液中加入苯胺(苯胺与硫酸的摩尔质量比为2：1)，分散均匀得到苯胺/硫酸溶液；然后将步骤(4)的含有过硫酸铵的碳纤维纸基体浸渍在苯胺/硫酸溶液中1min，取出；之后再放入冰水浴冷风干燥器(温度为5℃)中冷风干燥12小时；得到聚苯胺-碳纤维纸基复合材料；
(6)重复上述步骤2次，得到聚苯胺分布均匀、高导电复合碳纤维纸。
实施例6：调整酸和引发剂
一种导电聚合物复合导电纸的制备步骤如下：
(1)芳纶浆粕1414预处理：配制浓度为1.2g/L的多巴胺溶液，再加入2g/L(3-羟基)氨基甲烷作为引发剂,然后将芳纶浆粕1414分散在多巴胺的水溶液中，常温下中速(500rpm)搅拌12小时，得到表面裹覆聚多巴胺的芳纶浆粕，干燥后保存为以后备用；
(2)碳纤维预处理：将碳纤维在马弗炉450℃灼烧0.5h，之后在10％氢氧化钠溶液浸泡2小时，得到预处理的碳纤维；
(3)预设碳纤维纸基体的定量为60g/cm2，按照配比(碳纤维与芳纶浆粕1414的配比为2:8)称取预处理之后的碳纤维与芳纶浆粕，分散均匀后通过纸页成型器抄造成纸，经压榨、干燥后，得到碳纤维纸基体；保存以备后用；
(4)配制浓度为0.375mol/L的氯化铁溶液，超声分散(超声时间为20min，超声功率为200W)使其完全溶于水中；将步骤(3)得到的碳纤维纸基体浸渍其中，待纸页吸收至完全饱和后(浸渍5min)，取出；在60℃的通风干燥箱中进行干燥，得到含有氯化铁的碳纤维纸基体；
(5)在1mol/L的磷酸水溶液中加入苯胺(苯胺与磷酸的摩尔质量比为2：1)，分散均匀得到苯胺/磷酸溶液；然后将步骤(4)的含有氯化铁的碳纤维纸基体浸渍在苯胺/磷酸溶液中1min，取出；之后再放入冰水浴冷风干燥器(温度为5℃)中冷风干燥12小时；得到聚苯胺-碳纤维纸基复合材料；
(6)重复上述步骤2次，得到聚苯胺分布均匀、高导电复合碳纤维纸。
对照例1：调整浸渍苯胺/盐酸溶液的时间
调整实施例1中苯胺/盐酸溶液的时间为0.5、1.5、3min，其他参数保持不变，得到聚苯胺分布均匀、高导电复合碳纤维纸。
对照例2：调整碳纤维与芳纶浆粕的配比
调整实施例1中碳纤维与芳纶浆粕1414的配比为1：9、1.5：8.5、3：7，其他参数保持不变，得到聚苯胺分布均匀、高导电复合碳纤维纸。
对照例3：碳纤维纸基体
采用实施例1的(1)-(3)步骤制备得到碳纤维纸基体。
对照例4：芳纶浆粕不用多巴胺进行处理
删除实施例1中的步骤(1)，其他参数保持不变，得到聚苯胺分布均匀、高导电复合碳纤维纸。
对照例5：采用原位聚合法
采用实施例1的(1)-(3)步骤制备得到碳纤维纸基体，配置0.375mol/L的过硫酸铵溶液，再配置苯胺单体/掺杂剂溶液{1mol/L的盐酸水溶液中加入苯胺(苯胺与盐酸的摩尔质量比为2：1)}，上述配置完成的两种溶液混合均匀后将碳纤维纸基体置于其中浸渍5min，取出后放入冰水浴冷风干燥器(温度为5℃)中冷风干燥12小时；得到导电聚合物复合导电纸。
图1为实施例1和2得到的聚苯胺分布均匀、高导电复合碳纤维纸的抗张指数与体积电阻率的测试结果。从图中可以看出：随着引发剂过硫酸铵的用量逐渐增加，纸基复合材料的抗张指数下降，这是由于过硫酸铵是一种较强的氧化剂，其量增加使得纸页化学键破坏降低了纤维间的结合力从而致使物理强度受损，同时，当用量为0.375mol/L时，纸页导电性能最佳。
图2为实施例1和3得到的聚苯胺分布均匀、高导电复合碳纤维纸的抗张指数与体积电阻率的测试结果。从图中可以看出：当苯胺与盐酸的摩尔质量比为2：1时，导电性能最佳，但是抗张强度却不佳，这与聚苯胺的物理性能与碳纤维分布有关。
图3为实施例1和4得到的聚苯胺分布均匀、高导电复合碳纤维纸的抗张指数与体积电阻率的测试结果。从图中可以看出：随着反应时间的增加，导电性与抗张强度都呈现先增后减的趋势，主要是因为一定量聚苯胺的生成有助于导电性能与物理强度的增加，但超过一定量时，聚苯胺分布不均，反而会影响纸基复合材料的性能，因此，最佳反应时间为12h。
图4为实施例1和对照例1得到的聚苯胺分布均匀、高导电复合碳纤维纸的抗张指数与体积电阻率的测试结果。从图中可以看出：最佳浸渍时间为1min，随着浸渍时间的增长，由于引发剂的流失，致使聚苯胺的生成量减少，从而使得导电性能降低，由于聚苯胺本身物理性质，使得纸页抗张强度有所增加。
图5为实施例1和对照例2得到的聚苯胺分布均匀、高导电复合碳纤维纸的抗张指数与体积电阻率的测试结果。从图中可以看出：随着碳纤维含量的增加，导电性能增加，且当碳纤维含量由15％增至20％时，导电性能显著增加，但增至30％时，导电性能增加不明显，这是因为导电网络结构已经形成，过量的碳纤维并不会增加导电性，还会因碳纤维表面光滑，无亲水基团而导致纤维结合力不足，降低物理强度。所以，碳纤维与芳纶浆粕的最优配比为2：8。
图6为实施例1和对照例5得到的聚苯胺分布均匀、高导电复合碳纤维纸的实物图。从图中可以看出：实施例1中经过改良后的分步原位聚合法使得聚苯胺更加均匀的生长在碳纤维纸基体上，而对照例5采用常规的原位聚合法得到的聚苯胺生长不均匀。
表1为实施例1、5、6和对照例3、4的抗张强度与体积电阻率的测试结果，具体如下：
表1实施例1、5、6和对照例3、4的抗张强度与体积电阻率的测试结果
| 例 | 抗张强度(N·m/g) | 体积电阻率(Ω·cm) |
| 实施例1 | 27.219 | 0.184 |
| 实施例5 | 24.346 | 0.218 |
| 实施例6 | 22.366 | 0.247 |
| 对照例3 | 19.145 | 0.644 |
| 对照例4 | 21.597 | 0.314 |
实施例1和对照例5的均匀度测试结果如表2、表3所示：
表2实施例1的均匀度测试结果
表3对照例5的均匀度测试结果
从表2、表3可以看出：实施例1采用改良后的原位聚合法制备的导电纸的平均总色差DE值由对照例5(采用常规的原位聚合法)的2.936缩小至0.998，说明了颜色色差很小，肉眼观察不是很明显，从而说明聚苯胺生长的均匀性。(总色差DE值越小，生长越均匀，DE值与视觉关系为：0～0.5时几乎没感觉；0.5～1.5时稍有感觉；1.5～3.0时明显感觉；3.0～6.0显著感觉；6.0～12.0非常显著感觉)
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。
Claims (10)
1.一种制备导电聚合物复合导电纸的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)配置引发剂溶液，然后将碳纤维纸基体浸渍在引发剂溶液中，待吸附饱和后干燥，得到含有引发剂的碳纤维纸基体；
(2)配置苯胺单体/掺杂剂溶液，然后将步骤(1)中的含有引发剂的碳纤维纸基体浸渍于苯胺单体/掺杂剂溶液，待刚刚出现墨绿色物质时将基体从溶液中取出；之后将基体放入冰水浴冷风干燥，得到聚苯胺-碳纤维纸基复合材料；
(3)重复步骤(1)-(2)，即得到导电聚合物复合导电纸。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，步骤(1)所述的引发剂溶液的浓度为0.187-1.5mol/L。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于，步骤(2)所述冰水浴冷风干燥具体为：在冰水浴冷风干燥器中，放置8-14小时。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于，步骤(2)所述的浸渍时间为1min。
5.根据权利要求1的方法，其特征在于，步骤(2)所述的苯胺单体/掺杂剂溶液的制备方法为：在1mol/L的掺杂剂水溶液中加入苯胺，其中苯胺与掺杂剂的摩尔质量比为(1-4)：1。
6.根据权利要求1的方法，其特征在于，步骤(1)所述碳纤维纸基体的制备方法为：预设碳纤维纸基体的定量为60g/cm2，按照配比称取预处理之后的碳纤维与浆粕，分散均匀后通过纸页成型器抄造成纸，经压榨、干燥后保存以备后用。
7.根据权利要求1的方法，其特征在于，步骤(3)所述重复的次数为1-3次。
8.根据权利要求1的方法，其特征在于，步骤(1)所述的引发剂溶液的浓度为0.375mol/L；苯胺单体/掺杂剂溶液中苯胺与掺杂剂的摩尔质量比为2：1，在冰水浴冷风干燥器中放置12小时。
9.权利要求1-8任一项所述的方法制备得到的导电聚合物复合导电纸。
10.权利要求9所述的导电聚合物复合导电纸在传感器、锂电池、电磁屏蔽材料、防腐材料、导电材料中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010628964.6A CN111705545B (zh) | 2020-06-29 | 2020-06-29 | 一种导电聚合物复合导电纸及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010628964.6A CN111705545B (zh) | 2020-06-29 | 2020-06-29 | 一种导电聚合物复合导电纸及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111705545A true CN111705545A (zh) | 2020-09-25 |
| CN111705545B CN111705545B (zh) | 2022-06-21 |
Family
ID=72546092
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010628964.6A Active CN111705545B (zh) | 2020-06-29 | 2020-06-29 | 一种导电聚合物复合导电纸及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111705545B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113241428A (zh) * | 2021-04-19 | 2021-08-10 | 西安建筑科技大学 | 一种复合气凝胶电极材料、制备方法及浸渍装置 |
| CN114045707A (zh) * | 2021-11-24 | 2022-02-15 | 太原工业学院 | 一种负载硅烯掺杂聚苯胺的储氢纤维纸 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20120034853A (ko) * | 2010-10-04 | 2012-04-13 | 부산대학교 산학협력단 | 커패시터 전극 물질을 위한 폴리아닐린/활성탄 복합재료의 제조방법 |
| CN103205914A (zh) * | 2013-04-08 | 2013-07-17 | 广东轻工职业技术学院 | 一种导电聚合物复合导电纸及其制备方法和应用 |
| CN106009513A (zh) * | 2016-06-13 | 2016-10-12 | 杭州超探新材料科技有限公司 | 碳纤维/聚苯胺吸波电磁屏蔽复合材料的制备方法 |
| CN107820382A (zh) * | 2017-09-14 | 2018-03-20 | 天津工业大学 | 一种制备超轻电磁屏蔽复合材料的方法 |
-
2020
- 2020-06-29 CN CN202010628964.6A patent/CN111705545B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20120034853A (ko) * | 2010-10-04 | 2012-04-13 | 부산대학교 산학협력단 | 커패시터 전극 물질을 위한 폴리아닐린/활성탄 복합재료의 제조방법 |
| CN103205914A (zh) * | 2013-04-08 | 2013-07-17 | 广东轻工职业技术学院 | 一种导电聚合物复合导电纸及其制备方法和应用 |
| CN106009513A (zh) * | 2016-06-13 | 2016-10-12 | 杭州超探新材料科技有限公司 | 碳纤维/聚苯胺吸波电磁屏蔽复合材料的制备方法 |
| CN107820382A (zh) * | 2017-09-14 | 2018-03-20 | 天津工业大学 | 一种制备超轻电磁屏蔽复合材料的方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 李志强等: "碳纤维纸基发热复合材料的制备及性能", 《纺织报告》 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113241428A (zh) * | 2021-04-19 | 2021-08-10 | 西安建筑科技大学 | 一种复合气凝胶电极材料、制备方法及浸渍装置 |
| CN114045707A (zh) * | 2021-11-24 | 2022-02-15 | 太原工业学院 | 一种负载硅烯掺杂聚苯胺的储氢纤维纸 |
| CN114045707B (zh) * | 2021-11-24 | 2023-01-31 | 太原工业学院 | 一种负载硅烯掺杂聚苯胺的储氢纤维纸 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111705545B (zh) | 2022-06-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111705545B (zh) | 一种导电聚合物复合导电纸及其制备方法 | |
| Leijonmarck et al. | Flexible nano-paper-based positive electrodes for Li-ion batteries—Preparation process and properties | |
| Zhou et al. | A novel electrospun PVDF/PMMA gel polymer electrolyte with in situ TiO2 for Li-ion batteries | |
| Shi et al. | High performance fiber-shaped supercapacitors based on core–shell fiber electrodes with adjustable surface wrinkles and robust interfaces | |
| CN103205914B (zh) | 一种导电聚合物复合导电纸及其制备方法和应用 | |
| CN105355450A (zh) | 一种氮掺杂碳纤维/氮掺杂石墨烯/细菌纤维素膜材料的制备方法及其应用 | |
| Ding et al. | Reduced graphene oxide/gC 3 N 4 modified carbon fibers for high performance fiber supercapacitors | |
| CN107742583A (zh) | 一种木基复合电极材料及其制备方法 | |
| JP2006257580A (ja) | 炭素繊維前駆体繊維用ポリアクリロニトリル系重合体および炭素繊維前駆体繊維、炭素繊維の製造方法 | |
| Zhou et al. | Sandwich nanocomposites of polyaniline embedded between graphene layers and multi-walled carbon nanotubes for cycle-stable electrode materials of organic supercapacitors | |
| Jia et al. | A strategy to prepare activated carbon fiber membranes for flexible solid-state supercapacitor applications | |
| CN113454815A (zh) | 负极复合材料、负极、电子化学装置和电子装置 | |
| CN110563887A (zh) | 一种复合导电水凝胶的制备方法 | |
| JP5544960B2 (ja) | 固体高分子型燃料電池用多孔質炭素シートおよびその製造方法 | |
| Gao et al. | Polyaniline nanorods random assembly on sugarcane bagasse pith-based carbon sheets with promising capacitive performance | |
| LIN et al. | Preparation and application of polyaniline doped with different sulfonic acids for supercapacitor | |
| CN116446186A (zh) | 静电纺丝聚乳酸/聚苯胺导电纤维膜、其制备方法及柔性压力传感器 | |
| CN109786132A (zh) | 一种电容器隔膜及其制备方法 | |
| JP3442061B2 (ja) | 扁平炭素繊維紡績糸織物構造材 | |
| JP2003045443A (ja) | 高分子電解質型燃料電池電極材用炭素繊維不織布、及びその製造方法 | |
| JP4974700B2 (ja) | 炭素繊維シート及びその製造方法 | |
| CN107799785B (zh) | 一种细菌纤维素膜基双极板及其制备方法 | |
| CN112002459A (zh) | 柔性导电材料制备方法及用该方法制备的柔性导电材料 | |
| JP2007031912A (ja) | ポリアクリロニトリル系酸化繊維フェルト、炭素繊維フェルト、及びそれらの製造方法 | |
| CN117039018A (zh) | 一种碳薄膜、其制备方法及应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20220530 Address after: 222000 No. 20, Dapu Road, Dapu Industrial Zone, Lianyungang Economic and Technological Development Zone, Jiangsu Province Applicant after: JIANGSU AOSHEN HI-TECH MATERIALS Co.,Ltd. Applicant after: LIANYUNGANG INDUSTRY INVESTMENT GROUP CO.,LTD. Applicant after: Jiangnan University Applicant after: LIANYUNGANG QIANWEI NEW MATERIAL RESEARCH INSTITUTE CO.,LTD. Address before: 222002 No. 1, Haichang South Road, Haizhou District, Lianyungang City, Jiangsu Province Applicant before: LIANYUNGANG INDUSTRY INVESTMENT GROUP CO.,LTD. Applicant before: Jiangnan University Applicant before: LIANYUNGANG QIANWEI NEW MATERIAL RESEARCH INSTITUTE CO.,LTD. |
|
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |