苯胺在紙漿纖維體系中原位聚合制備導(dǎo)電紙.pdf

1、本文嘗試一種新的制備導(dǎo)電紙的技術(shù)路線，即將苯胺單體在氧化劑和摻雜劑的作用下，使苯胺在紙漿纖維體系中原位吸附聚合制備導(dǎo)電紙。 對(duì)聚苯胺/紙漿纖維復(fù)合制備導(dǎo)電紙的吸聚條件(氧化劑種類及用量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間等)、摻雜條件(摻雜酸種類及濃度、二次摻雜時(shí)間、二次摻雜溫度、共摻雜等)、紙漿纖維(紙漿種類、磺化程度、脫木素程度、打漿程度等)進(jìn)行了探討，篩選出了合適的吸聚條件、摻雜條件以及較好的紙漿纖維原料，明確了吸聚條件、摻雜條件、紙漿纖

2、維與導(dǎo)電紙性能之間的關(guān)系。研究表明，制備導(dǎo)電紙的最佳吸聚條件是：過(guò)硫酸銨為氧化劑，氧化劑與苯胺質(zhì)量比3∶4、聚合時(shí)間105min、反應(yīng)溫度5℃；最佳摻雜條件是：有機(jī)磺酸(對(duì)甲苯磺酸)和無(wú)機(jī)酸(硫酸)為摻雜劑，二次摻雜溫度23℃、二次摻雜時(shí)間5h、摻雜酸濃度0.6mol·L-1。當(dāng)以硫酸為摻雜酸時(shí)，導(dǎo)電紙的表面電阻率為108Ω·cm-2；當(dāng)以對(duì)甲苯磺酸為摻雜劑時(shí)，導(dǎo)電紙的表面電阻率可達(dá)95Ω·cm-2。采用對(duì)甲苯磺酸和硫酸共摻雜，當(dāng)對(duì)甲苯

3、磺酸和硫酸的摩爾比為2∶1時(shí)，可獲得最佳的摻雜效應(yīng)，表面電阻率達(dá)85Ω·cm-2。研究發(fā)現(xiàn)，紙漿纖維的種類、化學(xué)熱磨機(jī)械漿的磺化程度及化學(xué)漿的脫木素程度對(duì)導(dǎo)電紙的表面電阻率均有較大影響。紙漿中的磺酸基促進(jìn)苯胺的吸聚，并可能對(duì)聚苯胺起自摻雜劑的作用；而紙漿中的木素阻礙苯胺的吸聚。紙漿的打漿度對(duì)苯胺的吸聚和導(dǎo)電紙的表面電阻率的影響可以忽略。 在此基礎(chǔ)上，研究了導(dǎo)電紙的逾滲行為。導(dǎo)電紙的上閾值在3.6％與4.2％之間，下閾值與氧化劑種

4、類關(guān)系密切，而與摻雜劑關(guān)系不大。對(duì)導(dǎo)電紙的電學(xué)性能和機(jī)械性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)。所研制的導(dǎo)電紙已達(dá)到靜電耗散材料級(jí)，接近于靜電導(dǎo)體材料級(jí)，導(dǎo)電紙的電學(xué)性能較穩(wěn)定，在5個(gè)月內(nèi)，其表面電阻率增加不超過(guò)20Ω·cm-2。導(dǎo)電紙的纖維自身強(qiáng)度下降不多，但結(jié)合強(qiáng)度下降較多，主要原因是聚苯胺在紙漿纖維表面的沉積覆蓋了羥基阻礙了氫鍵的形成。采用X-射線衍射(XRD)、X-射線光電子能譜(XPS)和掃描電子顯微鏡(SEM)對(duì)導(dǎo)電紙的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。紙漿纖維經(jīng)化