基于聚(3,4-乙撑二氧噻吩)的电磁功能纤维的研制
基于导电聚合物的导电纤维,不仅可以用于消除静电、吸收电磁波、进行电信号的探测和传输,而且还保留了导电聚合物所具有的特殊机敏感应特征,例如电致变色、电致发光等功能,因而在新型柔性显示器件、信息存储器件和传感器等领域表现出巨大的应用潜力。聚对苯乙烯磺酸(PSS)掺杂的聚(3,4-乙撑二氧噻吩)(PEDOT)相对于其它导电高分子具有较高的导电性,良好化学、热稳定性及优异的成膜性,应用极为广泛。目前,在已成功合成的电磁复合材料中有关PEDOT/PSS和纳米四氧化三铁的电磁复合材料的报道较少。因而,我们对基于PEDOT/PSS的磁性导电聚合物进行了制备和研究。
本文通过将Massart水解法制备出纳米Fe3O4-PSS磁流体后,加入单体edot掺杂剂PSS氧化剂FeCl3等通过化学氧化法制备了具有核壳结构的PEDOT/PSS-Fe3O4纳米复合材料,进而用湿法纺丝制备出了基于聚(3,4)乙烯二氧噻吩的电磁功能纤维的研制。具体研究内容如下:
1.以聚对苯乙烯磺酸(PSS)为分散剂通过Massart水解法制备了分散性良好的四氧化三铁磁流体其中Fe3O4纳米粒子呈球形,直径大约为8nm。通过在磁流体中纳米微粒表面的原位聚合法制备出了100-200nm的Fe3O4-PEDOT/PSS纳米微粒复合物。电磁性能研究表明:复合材料具有优良的电性能和磁性能,随着磁性物质含量的增加,固体电导率先增加后减小,而其饱和磁化强度则正比例增加,在磁性物质质量分数为25％,固体导电率最高为1.28S/cm,此时固体饱和磁化强度为15.3Oemu/g。
2.通过将制备出的电磁功能溶液按一定比例与PVA共混熔融,再经过湿法纺丝纺制了具有一定电磁功能的PVA基聚(3,4-乙撑二氧噻吩)复合纤维。结果表明随着复合纤维中PEDOT/PSS含量的增加,复合纤维的电导率也随之增加,当纤维中PEDOT/PSS含量增至某一值时,复合纤维的电导率出现一个极值,之后电导率则呈现下降趋势。此外,随着拉伸倍数的增加,纤维表面的微纤结构越来越多,纤维的电导率也随之增大,且PEDOT/PSS-PVA复合导电纤维呈现出良好的力学性能。随着熔融纺丝原液中加入的磁流体的量的增加,纤维磁性能也增强。所得到的纤维的最高电导率为31.6S/cm,饱和磁化强度为0.43emu/g,断裂强度为5.36cN/dtex。
3.通过将制备出的磁性导电纤维置于磁流体中进行基于纤维表面的导电聚合反应,制备出了电导率为87S/cm,饱和磁化强度为1.78emu/g,断裂强度为4.73 cN/dtex的磁性导电纤维。
聚(3,4-乙撑二氧噻吩);聚对苯乙烯磺酸;纳米四氧化三铁;湿法纺丝;磁性导电纤维
北京服装学院
硕士
材料学
李昕
2011
中文
TS102.528.5
50
2012-04-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）