聚苯胺功能功能織物的制備與應(yīng)用

由于電導(dǎo)率高，可通過(guò)化或電氧化還原反應(yīng)將電導(dǎo)率提高到發(fā)熱或?qū)щ妳^(qū)域，引起研究人員的關(guān)注。例如，聚苯胺。11.1martramdirtid1987年,Macdiarmid等1.2聚苯胺酸摻雜聚苯胺反應(yīng)物系的合成在進(jìn)行電化學(xué)或化學(xué)摻雜時(shí),聚苯胺發(fā)生氧化還原反應(yīng),摻雜物中的離子會(huì)進(jìn)入聚苯胺高聚物,使其主鏈上的電子被中和,這個(gè)過(guò)程可以實(shí)現(xiàn)聚苯胺從絕緣態(tài)到導(dǎo)電態(tài)的可逆轉(zhuǎn)變。在質(zhì)子酸摻雜聚苯胺過(guò)程中,質(zhì)子酸發(fā)生離解,氫離子移動(dòng)到聚苯胺的分子鏈上,使亞胺上的氮原子發(fā)生質(zhì)子化反應(yīng),并生成荷電元激發(fā)態(tài)極化子。中間氧化態(tài)的聚苯胺經(jīng)質(zhì)子酸摻雜后,醌環(huán)從分子內(nèi)消失,電子云霞重新分布,正電荷離域從氮原子上轉(zhuǎn)移至共軛π鍵中,使得聚苯胺導(dǎo)電性增強(qiáng)22.1氧化劑原位聚苯胺法目前制備聚苯胺織物的方法主要為原位聚合法,首先將纖維或織物浸入苯胺酸性溶液中,使纖維或織物上沉積苯胺單體,接著加入氧化劑,此時(shí),苯胺在纖維或織物上發(fā)生原位聚合反應(yīng)生成聚苯胺。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于制備工藝流程簡(jiǎn)單,纖維或織物的機(jī)械性能保持良好,聚苯胺與織物結(jié)合面積大。但環(huán)境溫濕度會(huì)影響織物的電化學(xué)性能,包括導(dǎo)電性和電致變色性等。根據(jù)工藝途徑不同,該方法分為一步接枝聚合法2.1.1苯胺聚合反應(yīng)一步接枝聚合法通常是將織物浸入苯胺單體、氧化劑、摻雜劑等配置好的溶液中進(jìn)行苯胺聚合。聚苯胺在織物表面和溶液中同時(shí)進(jìn)行鏈增長(zhǎng)反應(yīng)。該方法操作簡(jiǎn)單,但由于聚苯胺分散不均勻,導(dǎo)致原料利用率低,而且聚苯胺與織物的結(jié)合不牢固2.1.2氧化劑溶液法分步接枝聚合法是先在織物表面沉積苯胺,然后加入氧化劑,引起苯胺的聚合,兩個(gè)步驟分步進(jìn)行。該方法是將織物浸于苯胺單體溶液中,使苯胺在織物表面吸附達(dá)到飽和并浸入纖維與纖維之間的空隙中。然后將織物轉(zhuǎn)移至氧化劑溶液中,使苯胺在織物表面與纖維之間發(fā)生聚合反應(yīng)。該方法同樣存在聚苯胺與織物結(jié)合牢度差的缺點(diǎn)2.2物紡絲液的制備通過(guò)配置聚苯胺紡絲液或聚苯胺高聚物紡絲液,進(jìn)行紡絲,并通過(guò)織造得到聚苯胺織物。制備聚苯胺高聚物紡絲液時(shí),通常是將堿式翠綠亞胺鹽(EB)溶于N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N,N-二甲基丙烯基脲(DMPU)等特殊有機(jī)溶劑,或?qū)⑺釗诫s的聚苯胺溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、甲苯、二甲基亞砜(DMSO)、間甲酚、聚乙烯醇(PVA)等溶液中形成紡絲溶液。2.2.1聚苯胺紡絲液法聚苯胺本體紡絲是以聚苯胺為溶質(zhì)制備紡絲液,通過(guò)濕法紡絲2.2.2由聚苯胺復(fù)合纖維制備的紡絲液聚苯胺共混紡絲法是將聚苯胺添加到高聚物紡絲液,然后進(jìn)行紡絲得到聚苯胺復(fù)合纖維,使其同時(shí)具有聚苯胺和原紡絲材料的性能。Umiati等Kalluri等王香琴等2.3通過(guò)設(shè)置直接涂覆纖維或織物表面涂層法是指將含有導(dǎo)電聚合物顆粒的分散液、熔融聚合物等直接涂覆在纖維或織物表面的方法,一般分為背涂層和面涂層Anand等3聚苯胺織物的制備聚苯胺復(fù)合織物具有較高的導(dǎo)電性,在電磁屏蔽、抗靜電、導(dǎo)電等領(lǐng)域有著良好的發(fā)展前途。但聚苯胺與織物的結(jié)合方式不同會(huì)導(dǎo)致復(fù)合織物存在不同的缺點(diǎn),例如通過(guò)原位聚合法制備的聚苯胺織物存在結(jié)合牢度低、耐洗性差等缺點(diǎn)。因此,為了改善相應(yīng)方法制備的復(fù)合織物并改善其導(dǎo)電3.13.1.1接枝聚合法制備聚苯胺織物堿減量處理是對(duì)織物的一種預(yù)處理方法,使織物表面發(fā)生改性,提高其親水性。接枝聚合法制備聚苯胺織物時(shí),對(duì)織物進(jìn)行堿減量處理可增強(qiáng)苯胺單體在織物或纖維之間附著能力,使聚苯胺薄膜更加均勻平整地形成于織物表面。徐守飛等周兆懿等3.1.2“三自”結(jié)構(gòu)的應(yīng)用徐守飛等3.2聚苯胺導(dǎo)電織物的酸摻雜聚苯胺獨(dú)特的摻雜機(jī)制引起了研究者的廣泛關(guān)注。酸摻雜是采用化學(xué)氧化聚合法制備聚苯胺導(dǎo)電織物中常用的摻雜方法之一。而摻雜酸的種類和濃度均能影響聚苯胺的合成,進(jìn)而影響其導(dǎo)電性能3.3無(wú)機(jī)材料摻雜除了酸摻雜,也可采用金屬納米顆粒和高價(jià)金屬鹽等無(wú)機(jī)材料對(duì)聚苯胺進(jìn)行摻雜。Mu等3.4機(jī)械改性在織物表面沉積聚苯胺薄膜的過(guò)程中,超聲輔助不僅可以使聚苯胺均勻地沉積在織物表面,還可以加快苯胺溶液的流動(dòng)速度,充分撞擊織物,降低織物的表面能,使聚苯胺薄膜和織物接觸更加充分。狄劍鋒等以上方法雖然在一定程度上改善了聚苯胺織物的性能,但還存在一定缺陷,如聚苯胺薄膜與織物的結(jié)合牢度差、電化學(xué)性能受環(huán)境溫濕度影響大,進(jìn)而影響聚苯胺織物的實(shí)際應(yīng)用;而且,聚苯胺纖維的成纖能力和機(jī)械性能也有待提高。因此,進(jìn)一步改善聚苯胺基導(dǎo)電織物的性能,是使其在商業(yè)產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用的重要課題之一。4聚苯胺在紡織品功能材料中的應(yīng)用聚苯胺作為研究熱點(diǎn)和具有潛在應(yīng)用價(jià)值的導(dǎo)電聚合物之一,其制備工藝簡(jiǎn)單,導(dǎo)電性良好和摻雜結(jié)構(gòu)獨(dú)特,可用作良好的導(dǎo)電材料、抗靜電材料、電磁屏蔽材料、過(guò)濾材料、電致變色材料和防腐蝕材料,在生產(chǎn)、生活及軍事領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。聚苯胺納米纖維在一定的pH值下易分散于水中和易于滲入基體,可得到更好的靜電耗散和電磁干擾屏蔽性能。聚苯胺變色性能使其在紡織功能材料領(lǐng)域具有多種潛在的應(yīng)用價(jià)值,例如制備可吸收光和熱的織物、夏季防輻射的織物及柔性顯示器。此外,聚苯胺具有良好的可加工性、特殊功能性和一維納米結(jié)構(gòu),使其在傳感器、電致變色、超級(jí)電容器和太陽(yáng)能電池等領(lǐng)域中也擁有廣闊的應(yīng)用前景。例如,聚苯胺對(duì)化學(xué)蒸汽的高度敏感性,聚苯胺納米纖維傳感器顯示出更快的響應(yīng)和更高的靈敏度,與其他化學(xué)或模板路線相比,靜電紡聚苯胺納米纖維易于加工,且其優(yōu)異的檢測(cè)性和成型均勻吸引了研究人員的興趣,進(jìn)而研究出PANI納米纖維5聚苯胺織物的制備方法在柔性基材中,紡織品適用于不同領(lǐng)域的應(yīng)用。聚苯胺是一種具有潛在應(yīng)用價(jià)值的新型導(dǎo)電材料,將其與織物結(jié)合可以擴(kuò)展紡織品和材料的應(yīng)用范圍與提升其應(yīng)用價(jià)值,實(shí)現(xiàn)多元化、智能化。目前,已有研究報(bào)道了改善聚苯胺織物和聚苯胺纖維的制備方法,從而改善其導(dǎo)電性能,但仍存在一定的問(wèn)題尚未解決。例如,原位聚合法的制備工藝對(duì)聚苯胺織物的穩(wěn)定性能、電致變色耐持久性能的影響。由于聚苯胺織物的電化學(xué)穩(wěn)定性能較差,因此,