改性炭黑-水性聚氨酯涂層紡織品的導電性能研究.pdf

1、摻雜型水性聚氨酯導電涂料具有導電性能與成膜性能優(yōu)良，制備工藝簡單及對環(huán)境友好等優(yōu)點，在織物的涂層整理中得到廣泛應用。涂料中導電填料的導電性能及其在涂料中的分散性是決定涂料各項性能的關鍵因素，在眾多研究中，通過對填料的結構性能進行改性修飾成為改善填料在涂料中的分散性的重要方法。
　　本論文以兩種途徑對導電炭黑(CB)進行改性處理:以CB為芯材，以異氰酸酯(IPDI)為原料合成的聚氨酯(PU)為壁材，制備聚氨酯包覆炭黑的改性粒子(PU

2、-CB);采用原位聚合的方法使聚苯胺(PANI)在聚合過程中沉積于CB表面，采用傅里葉紅外光譜儀、掃描電子顯微鏡、能譜儀、透射電子顯微鏡、熱重分析儀、X-射線衍射儀、激光粒度分析儀等測試填料改性前后的結構性能，將改性填料應用于水性聚氨酯(WPU)導電涂料的制備，研究了不同填料類型、填料百分比對涂料性能的影響，并將涂料應用于織物的涂層整理，探討其對涂層織物的導電性能與拉伸性能的影響，得出結論如下:
　　1.研究表明，CB經改性后得到

3、聚氨酯包覆的炭黑改性粒子，在m(CB)∶m(IPDI)=6∶8反應條件下得到的改性粒子具有較好的包覆結構，粒子直徑約為50～180nm;改性粒子中CB所占質量比約為37％，粒子電導率為1.2×10-2S/cm。相較于未改性CB，改性粒子的分散性能大大改善。
　　2.PANI在聚合過程中沉積于CB表面，制得PANI與CB的復合導電填料，相較于PANI與CB單一材料的大量聚集狀態(tài)，PANI-CB的結構較為疏松。PANI-CB的導電性能

4、較未改性的CB有一定提高（PANI-CB電導率為8.4×10-2S/cm），其在水中的分散性較單一的CB與PANI的亦有所提升。
　　3.相比于未改性的CB填料，改性后的填料在應用于水性聚氨酯涂料時，涂料具備更低的沉降率、更優(yōu)的附著性能以及成膜性能。涂膜的SEM圖顯示，CB在涂膜中的聚集現(xiàn)象亦十分嚴重，相對而言，PU-CB在涂膜中的聚集較少，PANI-CB次之。涂膜的導電性能均隨著涂料中填料百分比的增大而提高，CB/WPU涂膜能達

5、到的最小體積電阻率為3.41×103Ω·cm，此時的m(CB)％=15％);PU-CB/WPU則為1.42×104Ω·cm，對應的m(PU-CB)％=10％;PANI-CB/WPU涂膜則為8.00×102Ω·cm，對應的m(PU-CB)％=8％)。填料的添加使得涂膜的拉伸性能較WPU涂膜有所下降。較低(＜5％)填料的含量能在一定程度上增強涂膜的斷裂應力，但隨著填料百分比的增大，涂膜的斷裂應力下降加快，其中，通過改性能減小填料對涂膜拉伸性