改性炭黑-水性聚氨酯涂層紡織品的導(dǎo)電性能研究.pdf

1、摻雜型水性聚氨酯導(dǎo)電涂料具有導(dǎo)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(yīng)用。涂料中導(dǎo)電填料的導(dǎo)電性能及其在涂料中的分散性是決定涂料各項性能的關(guān)鍵因素，在眾多研究中，通過對填料的結(jié)構(gòu)性能進(jìn)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(dǎo)電炭黑(CB)進(jìn)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(jié)構(gòu)性能，將改性填料應(yīng)用于水性聚氨酯(WPU)導(dǎo)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(yīng)用于織物的涂層整理，探討其對涂層織物的導(dǎo)電性能與拉伸性能的影響，得出結(jié)論如下:
　　1.研究表明，CB經(jīng)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(yīng)條件下得到的改性粒子具有較好的包覆結(jié)構(gòu)，粒子直徑約為50～180nm;改性粒子中CB所占質(zhì)量比約為37％，粒子電導(dǎo)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(fù)合導(dǎo)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(jié)構(gòu)較為疏松。PANI-CB的導(dǎo)電性能

4、較未改性的CB有一定提高（PANI-CB電導(dǎo)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(yīng)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(yán)重，相對而言，PU-CB在涂膜中的聚集較少，PANI-CB次之。涂膜的導(dǎo)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(dá)

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(yīng)的m(PU-CB)％=10％;PANI-CB/WPU涂膜則為8.00×102Ω·cm，對應(yīng)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(yīng)力，但隨著填料百分比的增大，涂膜的斷裂應(yīng)力下降加快，其中，通過改性能減小填料對涂膜拉伸性