苯胺在紙漿纖維體系中原位聚合制備導電紙.pdf

1、本文嘗試一種新的制備導電紙的技術路線，即將苯胺單體在氧化劑和摻雜劑的作用下，使苯胺在紙漿纖維體系中原位吸附聚合制備導電紙。 對聚苯胺/紙漿纖維復合制備導電紙的吸聚條件(氧化劑種類及用量、反應溫度、反應時間等)、摻雜條件(摻雜酸種類及濃度、二次摻雜時間、二次摻雜溫度、共摻雜等)、紙漿纖維(紙漿種類、磺化程度、脫木素程度、打漿程度等)進行了探討，篩選出了合適的吸聚條件、摻雜條件以及較好的紙漿纖維原料，明確了吸聚條件、摻雜條件、紙漿纖

2、維與導電紙性能之間的關系。研究表明，制備導電紙的最佳吸聚條件是：過硫酸銨為氧化劑，氧化劑與苯胺質量比3∶4、聚合時間105min、反應溫度5℃；最佳摻雜條件是：有機磺酸(對甲苯磺酸)和無機酸(硫酸)為摻雜劑，二次摻雜溫度23℃、二次摻雜時間5h、摻雜酸濃度0.6mol·L-1。當以硫酸為摻雜酸時，導電紙的表面電阻率為108Ω·cm-2；當以對甲苯磺酸為摻雜劑時，導電紙的表面電阻率可達95Ω·cm-2。采用對甲苯磺酸和硫酸共摻雜，當對甲苯

3、磺酸和硫酸的摩爾比為2∶1時，可獲得最佳的摻雜效應，表面電阻率達85Ω·cm-2。研究發(fā)現(xiàn)，紙漿纖維的種類、化學熱磨機械漿的磺化程度及化學漿的脫木素程度對導電紙的表面電阻率均有較大影響。紙漿中的磺酸基促進苯胺的吸聚，并可能對聚苯胺起自摻雜劑的作用；而紙漿中的木素阻礙苯胺的吸聚。紙漿的打漿度對苯胺的吸聚和導電紙的表面電阻率的影響可以忽略。 在此基礎上，研究了導電紙的逾滲行為。導電紙的上閾值在3.6％與4.2％之間，下閾值與氧化劑種

4、類關系密切，而與摻雜劑關系不大。對導電紙的電學性能和機械性能進行了評價。所研制的導電紙已達到靜電耗散材料級，接近于靜電導體材料級，導電紙的電學性能較穩(wěn)定，在5個月內(nèi)，其表面電阻率增加不超過20Ω·cm-2。導電紙的纖維自身強度下降不多，但結合強度下降較多，主要原因是聚苯胺在紙漿纖維表面的沉積覆蓋了羥基阻礙了氫鍵的形成。采用X-射線衍射(XRD)、X-射線光電子能譜(XPS)和掃描電子顯微鏡(SEM)對導電紙的結構進行了表征。紙漿纖維經(jīng)化