聚苯胺功能功能织物的制备与应用

聚苯胺功能功能织物的制备与应用

由于电导率高，可通过化或电氧化还原反应将电导率提高到发热或导电区域，引起研究人员的关注。例如，聚苯胺。11.1martramdirtid1987年,Macdiarmid等1.2聚苯胺酸掺杂聚苯胺反应物系的合成在进行电化学或化学掺杂时,聚苯胺发生氧化还原反应,掺杂物中的离子会进入聚苯胺高聚物,使其主链上的电子被中和,这个过程可以实现聚苯胺从绝缘态到导电态的可逆转变。在质子酸掺杂聚苯胺过程中,质子酸发生离解,氢离子移动到聚苯胺的分子链上,使亚胺上的氮原子发生质子化反应,并生成荷电元激发态极化子。中间氧化态的聚苯胺经质子酸掺杂后,醌环从分子内消失,电子云霞重新分布,正电荷离域从氮原子上转移至共轭π键中,使得聚苯胺导电性增强22.1氧化剂原位聚苯胺法目前制备聚苯胺织物的方法主要为原位聚合法,首先将纤维或织物浸入苯胺酸性溶液中,使纤维或织物上沉积苯胺单体,接着加入氧化剂,此时,苯胺在纤维或织物上发生原位聚合反应生成聚苯胺。该方法的优点在于制备工艺流程简单,纤维或织物的机械性能保持良好,聚苯胺与织物结合面积大。但环境温湿度会影响织物的电化学性能,包括导电性和电致变色性等。根据工艺途径不同,该方法分为一步接枝聚合法2.1.1苯胺聚合反应一步接枝聚合法通常是将织物浸入苯胺单体、氧化剂、掺杂剂等配置好的溶液中进行苯胺聚合。聚苯胺在织物表面和溶液中同时进行链增长反应。该方法操作简单,但由于聚苯胺分散不均匀,导致原料利用率低,而且聚苯胺与织物的结合不牢固2.1.2氧化剂溶液法分步接枝聚合法是先在织物表面沉积苯胺,然后加入氧化剂,引起苯胺的聚合,两个步骤分步进行。该方法是将织物浸于苯胺单体溶液中,使苯胺在织物表面吸附达到饱和并浸入纤维与纤维之间的空隙中。然后将织物转移至氧化剂溶液中,使苯胺在织物表面与纤维之间发生聚合反应。该方法同样存在聚苯胺与织物结合牢度差的缺点2.2物纺丝液的制备通过配置聚苯胺纺丝液或聚苯胺高聚物纺丝液,进行纺丝,并通过织造得到聚苯胺织物。制备聚苯胺高聚物纺丝液时,通常是将碱式翠绿亚胺盐(EB)溶于N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N,N-二甲基丙烯基脲(DMPU)等特殊有机溶剂,或将酸掺杂的聚苯胺溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、甲苯、二甲基亚砜(DMSO)、间甲酚、聚乙烯醇(PVA)等溶液中形成纺丝溶液。2.2.1聚苯胺纺丝液法聚苯胺本体纺丝是以聚苯胺为溶质制备纺丝液,通过湿法纺丝2.2.2由聚苯胺复合纤维制备的纺丝液聚苯胺共混纺丝法是将聚苯胺添加到高聚物纺丝液,然后进行纺丝得到聚苯胺复合纤维,使其同时具有聚苯胺和原纺丝材料的性能。Umiati等Kalluri等王香琴等2.3通过设置直接涂覆纤维或织物表面涂层法是指将含有导电聚合物颗粒的分散液、熔融聚合物等直接涂覆在纤维或织物表面的方法,一般分为背涂层和面涂层Anand等3聚苯胺织物的制备聚苯胺复合织物具有较高的导电性,在电磁屏蔽、抗静电、导电等领域有着良好的发展前途。但聚苯胺与织物的结合方式不同会导致复合织物存在不同的缺点,例如通过原位聚合法制备的聚苯胺织物存在结合牢度低、耐洗性差等缺点。因此,为了改善相应方法制备的复合织物并改善其导电3.13.1.1接枝聚合法制备聚苯胺织物碱减量处理是对织物的一种预处理方法,使织物表面发生改性,提高其亲水性。接枝聚合法制备聚苯胺织物时,对织物进行碱减量处理可增强苯胺单体在织物或纤维之间附着能力,使聚苯胺薄膜更加均匀平整地形成于织物表面。徐守飞等周兆懿等3.1.2“三自”结构的应用徐守飞等3.2聚苯胺导电织物的酸掺杂聚苯胺独特的掺杂机制引起了研究者的广泛关注。酸掺杂是采用化学氧化聚合法制备聚苯胺导电织物中常用的掺杂方法之一。而掺杂酸的种类和浓度均能影响聚苯胺的合成,进而影响其导电性能3.3无机材料掺杂除了酸掺杂,也可采用金属纳米颗粒和高价金属盐等无机材料对聚苯胺进行掺杂。Mu等3.4机械改性在织物表面沉积聚苯胺薄膜的过程中,超声辅助不仅可以使聚苯胺均匀地沉积在织物表面,还可以加快苯胺溶液的流动速度,充分撞击织物,降低织物的表面能,使聚苯胺薄膜和织物接触更加充分。狄剑锋等以上方法虽然在一定程度上改善了聚苯胺织物的性能,但还存在一定缺陷,如聚苯胺薄膜与织物的结合牢度差、电化学性能受环境温湿度影响大,进而影响聚苯胺织物的实际应用;而且,聚苯胺纤维的成纤能力和机械性能也有待提高。因此,进一步改善聚苯胺基导电织物的性能,是使其在商业产品中得到广泛应用的重要课题之一。4聚苯胺在纺织品功能材料中的应用聚苯胺作为研究热点和具有潜在应用价值的导电聚合物之一,其制备工艺简单,导电性良好和掺杂结构独特,可用作良好的导电材料、抗静电材料、电磁屏蔽材料、过滤材料、电致变色材料和防腐蚀材料,在生产、生活及军事领域具有广泛的应用前景。聚苯胺纳米纤维在一定的pH值下易分散于水中和易于渗入基体,可得到更好的静电耗散和电磁干扰屏蔽性能。聚苯胺变色性能使其在纺织功能材料领域具有多种潜在的应用价值,例如制备可吸收光和热的织物、夏季防辐射的织物及柔性显示器。此外,聚苯胺具有良好的可加工性、特殊功能性和一维纳米结构,使其在传感器、电致变色、超级电容器和太阳能电池等领域中也拥有广阔的应用前景。例如,聚苯胺对化学蒸汽的高度敏感性,聚苯胺纳米纤维传感器显示出更快的响应和更高的灵敏度,与其他化学或模板路线相比,静电纺聚苯胺纳米纤维易于加工,且其优异的检测性和成型均匀吸引了研究人员的兴趣,进而研究出PANI纳米纤维5聚苯胺织物的制备方法在柔性基材中,纺织品适用于不同领域的应用。聚苯胺是一种具有潜在应用价值的新型导电材料,将其与织物结合可以扩展纺织品和材料的应用范围与提升其应用价值,实现多元化、智能化。目前,已有研究报道了改善聚苯胺织物和聚苯胺纤维的制备方法,从而改善其导电性能,但仍存在一定的问题尚未解决。例如,原位聚合法的制备工艺对聚苯胺织物的稳定性能、电致变色耐持久性能的影响。由于聚苯胺织物的电化学稳定性能较差,因此,