聚苯胺復(fù)合導(dǎo)電纖維的制備與應(yīng)用基礎(chǔ)研究.pdf

1、瀝青混凝土被廣泛應(yīng)用于高速公路、機(jī)場跑道、橋面鋪裝和城市主干道。與發(fā)達(dá)國家相比，我國的瀝青路面破損問題依然嚴(yán)重。為了提高瀝青路面使用壽命，對瀝青路面進(jìn)行損壞監(jiān)測和公路交通智能化管理，本文結(jié)合遼寧省科技基金項(xiàng)目(20062147)“聚苯胺/聚丙烯導(dǎo)電纖維混凝土復(fù)合材料研究”和遼寧省教育廳項(xiàng)目(20040099)“聚苯胺/聚丙烯導(dǎo)電復(fù)合纖維研究”，以聚苯胺復(fù)合導(dǎo)電纖維為導(dǎo)電相材料，采用瀝青瑪蹄脂碎石混合料SMA-16非連續(xù)密級配，制備了聚

2、苯胺復(fù)合導(dǎo)電纖維瀝青混凝土。 以聚丙烯纖維為基質(zhì)，以苯胺單體為原料，采用現(xiàn)場吸附聚合法，制備了聚苯胺/聚丙烯(PANI/PP)復(fù)合導(dǎo)電纖維。對比研究了摻雜酸種類及其濃度、氧化劑種類及其濃度、苯胺單體含量、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度等因素對聚合反應(yīng)的影響，得出了最佳反應(yīng)條件。聚苯胺含量達(dá)2.5％即可在基質(zhì)纖維表面形成連續(xù)的導(dǎo)電沉積層，使纖維的電導(dǎo)率由原來的10-13S/cm增大到10-1S/cm數(shù)量級。 利用紅外光譜(FT-IR)

3、、掃描電鏡(SEM)、熱重分析(TG)、拉伸試驗(yàn)等手段對PANI/PP復(fù)合導(dǎo)電纖維的結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行了測試。結(jié)果表明：復(fù)合纖維是聚丙烯與聚苯胺的共混體系，具有典型的皮芯型結(jié)構(gòu)，皮層為墨綠色的聚苯胺沉積層，形成連續(xù)的導(dǎo)電通道，芯層為白色的聚丙烯基質(zhì)纖維，提供物理機(jī)械性能；導(dǎo)電改性后纖維的強(qiáng)度、強(qiáng)力和伸長率均有下降，但熱穩(wěn)定性得到提高；復(fù)合纖維的耐酸性比耐堿性好，以對甲苯磺酸做摻雜酸比鹽酸摻雜聚苯胺熱穩(wěn)定性好，脫摻雜后的復(fù)合纖維，可用其它無機(jī)

4、酸或有機(jī)酸進(jìn)行再摻雜；復(fù)合導(dǎo)電纖維的電導(dǎo)率隨溫度升高降低幅度較大，但幾乎不受濕度影響；基質(zhì)纖維細(xì)旦化、截面異形化、表面等離子體處理或共混COPET等改性處理均能提高纖維的吸附性，進(jìn)而提高復(fù)合纖維表面聚苯胺含量、電導(dǎo)率和耐久性。經(jīng)表面等離子體處理的纖維，聚苯胺含量可達(dá)到7.9％，電導(dǎo)率為0.17S/cm，耐水洗次數(shù)可達(dá)到55次以上，導(dǎo)電纖維的電導(dǎo)率在6個(gè)月內(nèi)沒有變化。 采用馬歇爾試驗(yàn)法對摻混復(fù)合纖維前后的瀝青混合料的力學(xué)性能進(jìn)行了

5、測試，研究表明：聚苯胺復(fù)合導(dǎo)電纖維瀝青混凝土的力學(xué)性能得到了明顯改善，在纖維分散均勻時(shí)，隨著纖維摻量的增加，穩(wěn)定度、流值、空隙率均有增大趨勢；對瀝青混合料力學(xué)性能的提高程度由高到低依次為混配復(fù)合導(dǎo)電纖維、PANI/PP復(fù)合纖維、PANI/PET復(fù)合纖維、PP纖維和PET纖維；導(dǎo)電纖維瀝青混合料試件的穩(wěn)定度比摻原絲的高，這與導(dǎo)電改性后纖維強(qiáng)度明顯降低的變化規(guī)律不同。 摻混導(dǎo)電纖維的瀝青混凝土電性能得到明顯改善，研究表明：復(fù)合導(dǎo)電纖

6、維瀝青混合料電導(dǎo)率提高了5～6個(gè)數(shù)量級，滲流閾值為0.2％。在復(fù)合纖維拌和分散均勻的情況下，相同摻量下，12mm長導(dǎo)電纖維的導(dǎo)電改性效果要好于6mm長導(dǎo)電纖維；將碳黑導(dǎo)電母粒與復(fù)合纖維混配摻入時(shí)，能顯著提高瀝青混合料的電導(dǎo)率，增大幅度達(dá)1個(gè)數(shù)量級。 纖維瀝青混合料的電導(dǎo)率隨時(shí)間的變化呈現(xiàn)良好的穩(wěn)定性。壓敏性和溫敏性試驗(yàn)表明，隨著壓力增大電導(dǎo)率先快后慢逐漸增大，最后趨于導(dǎo)電纖維的電導(dǎo)率，電導(dǎo)率隨溫度的升高緩慢上升，呈現(xiàn)正溫度系數(shù)效