聚苯胺復(fù)合納米材料的制備及應(yīng)用.pdf

1、靜電紡絲技術(shù)是一種利用高壓靜電為驅(qū)動(dòng)力來(lái)制備高分子納米纖維材料相對(duì)簡(jiǎn)單的方法。對(duì)聚苯胺（PANI）靜電紡絲納米纖維材料的微觀(guān)結(jié)構(gòu)和電學(xué)性能進(jìn)行研究有助于加速導(dǎo)電聚合物納米纖維材料在電子、能源以及傳感器等領(lǐng)域的應(yīng)用。本論文結(jié)合國(guó)內(nèi)外的文獻(xiàn)和研究經(jīng)驗(yàn)，嘗試將PANI與海藻酸鈉（SA）結(jié)合，采用靜電紡絲的方法制備一種導(dǎo)電性能和力學(xué)性能良好的導(dǎo)電聚合物納米纖維材料。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴在水相中采用原位聚合的方式合成PANI，以PA

2、NI、SA和聚乙烯醇（PVA）為主要原料，通過(guò)靜電紡絲的方法制備了PANI/SA/PVA納米纖維膜。主要探究了紡絲液中PANI濃度和SA/PVA配比等對(duì)納米纖維膜纖維形貌和尺寸的影響，確定了最佳紡絲工藝條件為：PANI濃度0.4 wt%，SA/PVA配比3:7，紡絲距離22-24 cm，負(fù)壓-2 kV、正壓14-16 kV。采用XRD、FTIR、TG、耐水性能測(cè)試、力學(xué)性能測(cè)試和電導(dǎo)率測(cè)試等手段對(duì)制備的納米纖維膜的基本結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行表征

3、，結(jié)果表明納米纖維膜中各原料的混合對(duì)其晶體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了一定的影響，分子間作用力發(fā)生一定的變化，形成了新的氫鍵；PANI和 SA的加入使納米纖維膜的熱穩(wěn)定性變化更加穩(wěn)定，引入PANI有利于熱分解溫度的提高；納米纖維膜的耐水性能、力學(xué)性能和導(dǎo)電性能較差。⑵為了改善PANI/SA/PVA納米纖維膜的力學(xué)性能和耐水性能，對(duì)其進(jìn)行交聯(lián)改性處理。采用交聯(lián)劑CaCl2進(jìn)行交聯(lián)改性處理，研究了交聯(lián)條件如CaCl2濃度、交聯(lián)時(shí)間等對(duì)納米纖維膜結(jié)構(gòu)和性能的影

4、響，確定了最佳工藝條件為：CaCl2濃度3wt%，交聯(lián)時(shí)間24 h。納米纖維膜經(jīng)交聯(lián)改性處理后，耐水性能得到顯著提高，溶脹率和溶失率降低，接觸角增大。此外，交聯(lián)改性處理后的納米纖維膜的力學(xué)性能得到一定的改善，導(dǎo)電性能基本沒(méi)有發(fā)生變化。XRD和FTIR測(cè)試結(jié)果表明，交聯(lián)時(shí)間較短（≤24 h）時(shí)，交聯(lián)改性處理后的納米纖維膜的結(jié)晶度稍有降低，交聯(lián)時(shí)間較長(zhǎng)（＞24 h）時(shí)，紅外特征峰峰強(qiáng)和峰型有較大程度變化。TG和DTG分析結(jié)果表明交聯(lián)改性處理

5、后，納米纖維膜的熱穩(wěn)定性稍有提高。⑶為了改善PANI/SA/PVA納米纖維膜的導(dǎo)電性能，在紡絲液中添加分散劑NNO。以水分散性PANI、SA和PVA為主要原料，通過(guò)靜電紡絲法制備了PANI-NNO/SA/PVA納米纖維膜。探究紡絲液中PANI-NNO/SA-PVA配比對(duì)納米纖維膜纖維形貌的影響，確定了最佳紡絲工藝條件為：PANI-NNO/SA-PVA配比4:6，紡絲距離22-24cm、負(fù)壓-2kV、正壓16-18kV。XRD和FTIR的