陽(yáng)離子水性聚氨酯-聚吡咯-天然纖維復(fù)合導(dǎo)電材料的制備及性能.pdf

1、本文主要研究?jī)?nèi)容是以陽(yáng)離子水性聚氨酯表面活性劑（CPUS）作為摻雜劑，制備聚吡咯/天然纖維復(fù)合導(dǎo)電材料。采用預(yù)聚體法合成了陽(yáng)離子水性聚氨酯表面活性劑，并通過(guò)硅烷偶聯(lián)劑γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）對(duì)其進(jìn)行改性，將聚氨酯接枝到聚吡咯與天然纖維上，合成導(dǎo)電纖維，并將其抄造成導(dǎo)電紙。本課題主要內(nèi)容如下：
　?。?）改變親水?dāng)U鏈劑N-甲基二乙醇胺（MDEA）的含量，以預(yù)聚體法合成了一系列陽(yáng)離子水性聚氨酯表面活性劑，利用紅外光譜（FT

2、IR）和核磁共振譜（NMR）對(duì) CPUS的化學(xué)結(jié)構(gòu)和組成進(jìn)行了分析。并通過(guò)動(dòng)態(tài)光散射(DLS)、透射電鏡（TEM）、表面張力儀、粘度儀及熒光光譜法等系統(tǒng)研究了MDEA用量對(duì)CPUS表面張力、臨界膠束濃度、流變性、膠束的尺寸、微極性和聚集狀態(tài)的作用。TEM表明，CPUS膠束呈球形核殼結(jié)構(gòu)。隨著MDEA含量的增加，CPUS水溶液表面張力和臨界膠束濃度（cmc）呈先減小后增大的趨勢(shì)，其最低值分別為39.54 mN/m和1.99 g/L，膠束的

3、平均粒徑和分布系數(shù)逐漸減小。當(dāng)濃度低于 cmc時(shí)，光散射強(qiáng)度較低且變化緩慢，當(dāng)濃度高于 cmc時(shí)，光散射強(qiáng)度呈現(xiàn)逐漸增長(zhǎng)趨勢(shì)，膠束聚集數(shù)逐漸增加。隨著MDEA含量的增加，乳液粘度增加，膠束間的相互作用增強(qiáng)，假塑行為減弱。熒光光譜法表明隨著CPUS濃度增加，I1與I3的比值從1.8減小到1.3，I338與I334的比值從0.5增大到1.7，表明膠束內(nèi)部的微環(huán)境發(fā)生了很大的改變，越來(lái)越多的芘探針進(jìn)入到CPUS膠束內(nèi)部。隨著MDEA含量的增加

4、，膠束微極性和形成難度先減小后增加。
　?。?）改變KH550的含量，通過(guò)預(yù)聚體法合成了KH550改性陽(yáng)離子水性聚氨酯表面活性劑（KCPUS），利用紅外光譜和核磁共振譜對(duì)KCPUS的結(jié)構(gòu)和組成進(jìn)行了分析。并通過(guò)動(dòng)態(tài)光散射、透射電鏡、表面張力儀、粘度儀及熒光光譜法等系統(tǒng)研究了 KH550用量對(duì) KCPUS表面張力、臨界膠束濃度、流變性、膠束的尺寸、微極性和聚集狀態(tài)的作用。TEM表明，KCPUS膠束有粘連，有核殼結(jié)構(gòu)。隨著KH550含

5、量的增加，KCPUS溶液的表面張力和臨界膠束濃度逐漸減小，其最低值分別為39.68 mN/m和1.32 g/L，膠束平均粒徑及分布系數(shù)先減小后增大。當(dāng)濃度低于 cmc時(shí)，光散射強(qiáng)度較低且變化緩慢，當(dāng)濃度高于 cmc時(shí)，光散射強(qiáng)度呈現(xiàn)逐漸增長(zhǎng)趨勢(shì)，膠束聚集數(shù)逐漸增加。隨著KH550含量的增加，乳液粘度增大。熒光光譜法表明隨KCPUS濃度增加，I1與I3的比值從1.8減小到1.14，I338與I334的比值從0.45增大到1.64，表明膠束

6、內(nèi)部的微環(huán)境發(fā)生了很大的改變，越來(lái)越多的芘探針進(jìn)入到KCPUS膠束內(nèi)部。
　　（3）紅外光譜、元素分析以及X-射線電子能譜（XPS）結(jié)果表明CPUS2和 KCPUS2分子已成功接枝到聚吡咯分子鏈上。聚氨酯表面活性劑在纖維中的吸附行為表明隨著電荷密度的增大，聚氨酯表面活性劑的飽和吸附量降低。與原紙（NF）相比，SEM和AFM結(jié)果表明導(dǎo)電紙表面明顯有聚吡咯。熱重結(jié)果表明導(dǎo)電紙熱穩(wěn)定性稍有提高。通過(guò)測(cè)導(dǎo)電紙電阻率發(fā)現(xiàn) CF3和KCF3的