聚苯胺復合納米材料的制備及應用.pdf

1、靜電紡絲技術是一種利用高壓靜電為驅(qū)動力來制備高分子納米纖維材料相對簡單的方法。對聚苯胺（PANI）靜電紡絲納米纖維材料的微觀結構和電學性能進行研究有助于加速導電聚合物納米纖維材料在電子、能源以及傳感器等領域的應用。本論文結合國內(nèi)外的文獻和研究經(jīng)驗，嘗試將PANI與海藻酸鈉（SA）結合，采用靜電紡絲的方法制備一種導電性能和力學性能良好的導電聚合物納米纖維材料。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴在水相中采用原位聚合的方式合成PANI，以PA

2、NI、SA和聚乙烯醇（PVA）為主要原料，通過靜電紡絲的方法制備了PANI/SA/PVA納米纖維膜。主要探究了紡絲液中PANI濃度和SA/PVA配比等對納米纖維膜纖維形貌和尺寸的影響，確定了最佳紡絲工藝條件為：PANI濃度0.4 wt%，SA/PVA配比3:7，紡絲距離22-24 cm，負壓-2 kV、正壓14-16 kV。采用XRD、FTIR、TG、耐水性能測試、力學性能測試和電導率測試等手段對制備的納米纖維膜的基本結構和性能進行表征

3、，結果表明納米纖維膜中各原料的混合對其晶體結構產(chǎn)生了一定的影響，分子間作用力發(fā)生一定的變化，形成了新的氫鍵；PANI和 SA的加入使納米纖維膜的熱穩(wěn)定性變化更加穩(wěn)定，引入PANI有利于熱分解溫度的提高；納米纖維膜的耐水性能、力學性能和導電性能較差。⑵為了改善PANI/SA/PVA納米纖維膜的力學性能和耐水性能，對其進行交聯(lián)改性處理。采用交聯(lián)劑CaCl2進行交聯(lián)改性處理，研究了交聯(lián)條件如CaCl2濃度、交聯(lián)時間等對納米纖維膜結構和性能的影

4、響，確定了最佳工藝條件為：CaCl2濃度3wt%，交聯(lián)時間24 h。納米纖維膜經(jīng)交聯(lián)改性處理后，耐水性能得到顯著提高，溶脹率和溶失率降低，接觸角增大。此外，交聯(lián)改性處理后的納米纖維膜的力學性能得到一定的改善，導電性能基本沒有發(fā)生變化。XRD和FTIR測試結果表明，交聯(lián)時間較短（≤24 h）時，交聯(lián)改性處理后的納米纖維膜的結晶度稍有降低，交聯(lián)時間較長（＞24 h）時，紅外特征峰峰強和峰型有較大程度變化。TG和DTG分析結果表明交聯(lián)改性處理

5、后，納米纖維膜的熱穩(wěn)定性稍有提高。⑶為了改善PANI/SA/PVA納米纖維膜的導電性能，在紡絲液中添加分散劑NNO。以水分散性PANI、SA和PVA為主要原料，通過靜電紡絲法制備了PANI-NNO/SA/PVA納米纖維膜。探究紡絲液中PANI-NNO/SA-PVA配比對納米纖維膜纖維形貌的影響，確定了最佳紡絲工藝條件為：PANI-NNO/SA-PVA配比4:6，紡絲距離22-24cm、負壓-2kV、正壓16-18kV。XRD和FTIR的