聚砜酰胺-PEDOT導(dǎo)電復(fù)合紗線(xiàn)的制備及其性能研究.pdf

1、聚砜酰胺（PSA）纖維是我國(guó)自主研發(fā)并擁有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的耐高溫有機(jī)纖維，擁有耐熱性、熱穩(wěn)定性和阻燃性等優(yōu)良的性能，但常規(guī)的PSA纖維存在體積比電阻高的問(wèn)題，容易產(chǎn)生靜電，對(duì)其后續(xù)加工以及在防護(hù)類(lèi)服裝領(lǐng)域的應(yīng)用存在一定的影響。而聚3,4-乙烯二氧噻吩（PEDOT）是一種新型的導(dǎo)電聚合物材料，具有分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能隙小、電導(dǎo)率高等優(yōu)點(diǎn)。
　　因此，本論文嘗試?yán)肞EDOT的導(dǎo)電性與聚砜酰胺的耐高溫性能，制備一種性能優(yōu)良的功能復(fù)合型導(dǎo)電紗

2、線(xiàn)，提出以聚砜酰胺短纖紗作為基底，自行搭建氣相沉積裝置，通過(guò)氣相沉積聚合的方法在聚砜酰胺紗線(xiàn)表面原位聚合PEDOT，制備得到聚砜酰胺/PEDOT導(dǎo)電復(fù)合紗線(xiàn)。
　　本課題運(yùn)用掃描電子顯微鏡（SEM）、傅里葉變換紅外光譜分析（FTIR）及熱重分析（TG）等手段對(duì)制備得到的導(dǎo)電復(fù)合紗線(xiàn)進(jìn)行系列測(cè)試表征，對(duì)其力學(xué)性能、導(dǎo)電性能、環(huán)境穩(wěn)定性和電熱性能進(jìn)行綜合分析。在氣相沉積實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，研究氧化劑(FeCl3)濃度、沉積時(shí)間、浸漬時(shí)間對(duì)導(dǎo)

3、電復(fù)合紗線(xiàn)導(dǎo)電性能的影響，嘗試探索PSA/PEDOT導(dǎo)電復(fù)合紗線(xiàn)的導(dǎo)電機(jī)理和電熱機(jī)理，以及PSA/PEDOT導(dǎo)電復(fù)合紗線(xiàn)在勾連、絞紗、串聯(lián)、并聯(lián)模式下的電熱行為。
　　除此之外，為研究不同纖維材料的紗線(xiàn)性質(zhì)、同種材料不同基底結(jié)構(gòu)對(duì)導(dǎo)電復(fù)合紗線(xiàn)的性能影響，選擇常規(guī)的聚酰胺6長(zhǎng)絲紗、聚酯短纖紗、聚砜酰胺織物作為基底進(jìn)行PEDOT的氣相沉積實(shí)驗(yàn)，與聚砜酰胺（PSA）/PEDOT沉積復(fù)合紗線(xiàn)的導(dǎo)電性能進(jìn)行比較。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果和研究表

4、明：
　　1）選定三氯化鐵為氧化劑，并得出氣相沉積反應(yīng)條件的改變對(duì)導(dǎo)電復(fù)合紗線(xiàn)質(zhì)量比電阻的影響曲線(xiàn)，以此確定在本實(shí)驗(yàn)條件下制備聚砜酰胺/PEDOT導(dǎo)電復(fù)合紗線(xiàn)的最佳工藝流程和氣相沉積聚合反應(yīng)條件：以三氯化鐵為氧化劑，在濃度為80g/L、氣相沉積的時(shí)間為10min、氧化浸漬時(shí)間為60min的工藝參數(shù)條件下，可制得導(dǎo)電復(fù)合紗線(xiàn)的質(zhì)量比電阻最低，其值為0.94Ω·g·cm2。
　　2）SEM和FTIR分析結(jié)果表明，本實(shí)驗(yàn)條件下在聚

5、砜酰胺基底紗線(xiàn)表面形成了一層連續(xù)、致密的薄膜狀聚3,4-乙烯二氧噻吩導(dǎo)電層，構(gòu)成導(dǎo)電通路，賦予聚砜酰胺紗線(xiàn)優(yōu)良的導(dǎo)電性能。TG的分析結(jié)果顯示，以聚砜酰胺紗線(xiàn)為基底，可以使得表面沉積的PEDOT導(dǎo)電層的熱穩(wěn)定性能有一定程度的提高。
　　3）力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明，PEDOT在紗線(xiàn)表面的沉積使得聚砜酰胺紗線(xiàn)的力學(xué)性能有所降低，并且隨著氧化劑濃度的增加呈下降趨勢(shì)；但當(dāng)氧化劑濃度到達(dá)一定的數(shù)值后，制備得到的導(dǎo)電復(fù)合紗線(xiàn)的強(qiáng)力趨于穩(wěn)定。

6、>　　4）基底紗線(xiàn)的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)對(duì)導(dǎo)電復(fù)合紗線(xiàn)的導(dǎo)電性能有一定的影響，本實(shí)驗(yàn)制備得到的導(dǎo)電復(fù)合紗線(xiàn)的導(dǎo)電性能從高到低的順序?yàn)椋壕垌旷０?聚酯>聚酰胺6。此外，聚砜酰胺/PEDOT導(dǎo)電復(fù)合紗線(xiàn)具有良好的耐環(huán)境穩(wěn)定性，隨著時(shí)間、溫度及水洗次數(shù)的改變，導(dǎo)電復(fù)合紗線(xiàn)的質(zhì)量比電阻不斷增加，導(dǎo)電性能不斷降低，并最終趨于穩(wěn)定。
　　5）由循環(huán)伏安法分析可得，本實(shí)驗(yàn)條件下制備得到的聚砜酰胺/PEDOT導(dǎo)電復(fù)合紗線(xiàn)的導(dǎo)電性能符合歐姆定律，在直流穩(wěn)壓條

7、件下，可將導(dǎo)電復(fù)合紗線(xiàn)視為純電阻材料。當(dāng)對(duì)聚砜酰胺/PEDOT導(dǎo)電復(fù)合紗線(xiàn)兩端加諸一定的電壓時(shí)，其發(fā)熱溫度隨著電壓的增大而持續(xù)增加，而隨著加壓時(shí)間的延長(zhǎng)出現(xiàn)先增加后逐漸趨于穩(wěn)定的現(xiàn)象；
　　6）通過(guò)勾連、絞紗、串聯(lián)及并聯(lián)等結(jié)構(gòu)模式組合得到的聚砜酰胺/PEDOT導(dǎo)電復(fù)合紗線(xiàn)具有良好的電熱性能；以聚砜酰胺織物為基底，直接在織物表面進(jìn)行氣相沉積反應(yīng)得到的導(dǎo)電復(fù)合織物也具有良好的導(dǎo)電及電熱性能，織物沉積后抽取單根紗線(xiàn)，發(fā)現(xiàn)織物內(nèi)紗線(xiàn)級(jí)別的