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聚苯胺超细复合纤维的制备与表征-服装设计与工程专业论文
上海工程技术大学学位论文原创性声明本人郑重声明:所递交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作 所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已 经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中 以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名: 日期:年月日上海工程技术大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人 授权上海工程技术大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。必威体育官网网址□,在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于不必威体育官网网址□。(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名:指导教师签名:日期:年月日日期:年月日聚苯胺超细复合纤维的制备与表征摘要聚苯胺是一种典型的共轭高分子聚合物,属于导电高分子材料,因其具有良好的 热稳定性、化学稳定性、电化学可逆性和掺杂机理的独特性等性能,是高科技领域中 广泛使用的高性能高分子导电材料之一。近现代对聚苯胺复合膜结构,湿法和熔融法 制备复合纤维的研究和报道相对较多,而对静电纺聚苯胺超细复合纤维的制备与表征 的探讨较少,因此在本文中尝试运用乳液聚合法制备复合乳液,并直接用于静电纺丝,制备聚苯胺/聚乙烯醇(PANI/PVA)超细复合纤维。本文通过乳液聚合的化学方法制备出具有一定黏度、聚苯胺颗粒在微米乃至纳米 范围内的PANI/PVA复合乳液,选用十二烷基苯磺酸(DBSA)为掺杂质子酸,聚乙 烯醇为表面活性剂,使制备好的聚苯胺颗粒均匀分分散在乳液中。通过正交实验研究 掺杂质子酸浓度、聚合温度及氧化剂浓度三个参数对聚苯胺乳液聚合工艺的影响,在 本文实验条件下,根据实验结果分析得到:影响PANI导电性能的主次顺序依次是氧 化剂、质子酸浓度、聚合温度;最佳摩尔比[DBSA]:[AN]:[APS]为 1.03:1:1。以PANI/PVA复合乳液为纺丝液,运用静电纺丝技术制备出导电PANI/PVA超 细复合纤维,并对影响纤维形貌、结构及性能的主要参数进行分析,研究结果发现,纺丝液中PANI的固含量、接受距离及纺丝电压等对PANI/PVA超细复合纤维的性能 均有影响。通过扫描电子显微镜对铝箔纸上的纤维形貌进行观察,纺丝液中PANI的固含量 不仅影响纤维的直径还影响纤维的外观形态。当纺丝距离为14cm时,串珠结构基本 消失,纤维直径增大,当纺丝距离为18cm时,纤维上PANI颗粒分布均匀且多,纤 维形态和分布较稳定;随着纺丝电压的增加,超细复合纤维的直径增大到578nm,直径分布缩小到144nm。XRD测试数据显示PANI/PVA超细复合纤维的聚集态结构。研究结果表明,PANI固含量的增加,对纤维结晶度的影响比较明显;随着纺丝电压的增加,PANI/PVA超 细复合纤维的结晶度先缓慢增加后急剧下降;接受距离在10-20cm逐渐增加,对应试样的结晶度变化比较大,当接受距离为18cm时,结晶度相对比较高;而PANI固 含量的增加,在一定程度上改善了PANI/PVA超细复合纤维的热稳定性能。通过电化学工作站对PANI/PVA复合材料进行循环伏安法测试,发现其电致变色 行为表现在宏观上的主色变化是绿色—蓝色—黄色,低温下聚合制备的 PANI/PVA复合膜的变色效果不及常温下的试样。从CV曲线来看,其氧化还原峰也没有常温下 聚合的材料明显。对PANI/PVA超细复合纤维毡以5mV/s、20mV/s、50mV/s、100mV/s不同扫描速率进行电化学性能表征,发现实验组系列的曲线整体走向一致,氧 化还原峰值基本消失,通过对PANI颗粒在PVA纤维中分布模型的构建,推断影响 电致变色效果因素可能与PANI颗粒之间的距离以及纤维的方向性有关。由 PANI/PVA超细复合纤维毡构成的电致变色层厚度远小于人工制备的薄膜厚度,故超 细复合纤维毡呈现出比较浅的色彩变化。关键词:聚苯胺,乳液聚合,静电纺丝,超细复合纤维,电化学性能PREPARATIONANDCHARACTERIZATIONOFPANIULTRAFINECOMPOSITEFIBERSABSTRACTPolyaniline(PANI),whichisakindoftypicalconjugatedpolymer,belongstotheconductivepolymermaterials.PANIisconsideredasoneofthethemostpromisingfunctionalpolymersfor theindustrialized applicationprospect
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