聚苯胺基導電功能性織物研究進展

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引言

現(xiàn)階段有關聚苯胺復合織物材料和聚苯胺纖維的制備方式經(jīng)過了不斷地改善，雖然仍舊存在一系列的問題，但是其應用效果夠能夠滿足當前的應用需求。由于聚苯胺和聚苯胺復合織物具有非常廣闊的應用前景，需要不斷對其進行研究，才能夠提高其整體的應用效果，真正的滿足科學探索發(fā)展的相關需求[2]。聚苯胺本身是一種優(yōu)良的導電功能材料，其自身的化學結(jié)構(gòu)相對于獨特并且具有良好的化學穩(wěn)定性以及熱穩(wěn)定性，在使用時經(jīng)濟成本相對較低，進而受到了廣泛的關注，由于其具有防靜電，抗腐蝕等不同的優(yōu)點，在催化材料、軍事偽裝等方面也具有明顯的應用價值[3]。為此，能夠進一步地提高這一系列內(nèi)容的整體應用效果，促使其本身具有良好的指導意義。

1.聚苯胺復合織物性能改進的方法

圖1 聚苯胺的化學結(jié)構(gòu)式

聚苯胺復合織物本身具有非常良好的導電性，其在導電、抗靜電等不同的領域中有著非常良好的發(fā)展前途，也成為了現(xiàn)階段我國在這幾方面研究過程中的主要材料之一[4]。但是聚苯胺與織物的結(jié)合中由于其結(jié)合的方式不同，也會導致復合織物存在不同的缺點以及優(yōu)點，例如通過原位聚合法所制作的聚苯胺織物存在著結(jié)合牢度低并且耐洗性差等不同的問題。為此，需要不斷改善聚苯胺復合織物在制作過程中的制作方式，并且分析其化學結(jié)構(gòu)如圖1所示，提高其導電性、電磁屏蔽等不同的性能，使得聚苯胺復合織物材料在我國相關領域中的應用質(zhì)量能夠得到顯著的提升[5]。

(1)基體材料表面改性

基體材料表面改性其能夠直接影響到聚苯胺復合織物材料在使用時的效果，在改性的過程中需要考慮到的包括堿減量處理、低溫離子處理等不同的方式，在分析堿減量處理時應考慮到堿減量處理本身是對聚苯胺復合織物的一種預處理方式，其能夠讓織物的表面發(fā)生一定的改性，提高織物的親水性，而接枝聚合法在制備聚苯胺復合織物時可以通過堿減量的方式對織物進行處理，直接增強了苯胺單體在織物或者是在纖維之間的附著能力，使得聚苯胺復合織物材料能夠更加平整，使得聚苯胺包薄膜能夠更加均勻，更加平整地覆蓋在織物的表面[6]。大量的研究人員對其進行研究和分析的過程中發(fā)現(xiàn)滌綸織物堿減量和低溫等離子處理前后對于聚苯胺復合織物的吸附效果進行分析，能發(fā)現(xiàn)如果是沒有經(jīng)過任何處理的滌綸纖維表面雖然是光滑的，但是也存在著由于加工的過程而造成的少量凸起，而經(jīng)過堿減量處理后的滌綸纖維，其實其表面所呈現(xiàn)的是非常明顯的刻蝕和坑洞現(xiàn)象。通過對這兩種不同的材料進行導電測試的處理，其結(jié)果顯示經(jīng)過堿減量處理后的聚苯胺復合織物表面其電阻更低，由此能夠得出堿減量處理可以直接增加聚苯胺復合織物的吸附量，并且改善聚苯胺復合織物的導電性能。但是在使用堿減量處理時也能發(fā)現(xiàn)，聚苯胺復合織物材料的導電率會隨著堿減量處理的時間而呈現(xiàn)，先增大后減小的變化趨勢，一定要確定其處理的時間變化，才能進一步提高處理的整體效果。選擇等離子體處理方式時，一定要考慮到這種方式首先也是要使用堿減量和低溫等離子處理技術(shù)。對滌綸織物表面進行預處理，在使用離子處理后的織物表面，其相對于堿減量處理后的織物表面而言，其表面的凹痕以及小裂紋和突起更為明顯，織物表面的電阻可以達到70Ω左右，聚苯胺復合織物材料的導電性能有著非常明顯的提高。由此可見，在使用這兩種不同的方式都能夠讓聚苯胺復合織物的導電率得到提升，滿足現(xiàn)階段對材料使用的相關需求。

(2)酸摻雜

聚苯胺所具有的獨特摻雜機制也引發(fā)了當前社會中很多學者的關注。酸摻雜是常見的一種摻雜方式，而這種摻雜方式所使用的是化學氧聚化合物制備的聚苯胺導電織物，這也是非常常見的摻雜方式之一，摻雜酸的種類以及參加酸的濃度會直接影響到聚苯胺的合成，進而影響到聚苯胺復合織物的導電性能。由于聚苯胺具有共軛體系，經(jīng)質(zhì)子酸摻雜，后期導電率有著非常明顯的提升，可以提高十個數(shù)量級，并且電化學的穩(wěn)定性也會隨之提高，而在制備聚苯胺復合織物導電層時一定要做到均勻且致密。大量的學者通過不同的實驗研究分析以后表明，在進行酸摻雜的過程中，選擇苯甲酸或者是甲苯磺酸在不同的浸泡時間和反應時間下都能夠制備出聚苯胺復合織物材料，但是通過大量的實驗表明，選擇甲苯磺酸所制備的織物其導電性能可以達到最佳，可以達到150Ω左右。

(3)金屬離子摻雜

在選擇摻雜時，除了常見的酸摻雜以外，也可以使用金屬納米顆粒和高價金屬鹽等無機材料。對于聚苯胺進行摻雜，比如說利用Mu等不同的金屬離子選擇原位聚合法來制備聚苯胺，在制備的過程中需要以硝酸鹽作為催化劑進而引發(fā)化學鍍銀，這種方式能夠讓聚苯胺復合織物的屏蔽效能得到提升，具有非常良好的電磁屏蔽效應，不同的學者也選擇了不同的方式對其進行分析，其最終得出的結(jié)論是選擇原位聚合法制備，能得出的聚苯胺復合織物材料及電磁屏蔽效能最高可以達到130db，如果織物經(jīng)過了處理后，其電磁屏蔽效能能夠提升至100db左右。

2.聚苯胺胺導電功能性織物的應用與發(fā)展

聚苯胺作為當前性價比高并且導電性良好的一種材料，一直以來是社會中各界學者所研究的具有潛在應用價值導電聚合物之一，其摻雜結(jié)構(gòu)相對獨特，是良好的導電材料之一，同時也是抗靜電材料、電子屏蔽材料、過濾材料等[7]。聚苯胺在制備的過程中其整體的工藝相對簡單，在我國當前的工業(yè)發(fā)展以及人們的日常生活，軍事領域等有著廣泛的應用前景，聚苯胺納米纖維在一定的pH值下容易分散于水中，并且十分容易滲入到基體，其所帶來的是更加良好的靜電耗散以及電磁干擾屏蔽性能，聚苯胺本身所具有的變色性能也使得其在紡織功能材料領域中有著非常大的潛在應用價值，能夠滿足我國不斷向前發(fā)展的科技，比如說利用聚苯胺來在夏季也可以制備防輻射等不同的織物、柔性顯示器等。不僅如此，聚苯胺在使用的過程中，其還具有可加工性良好、特殊功能性以及時微納米結(jié)構(gòu)等一系列的特點，使得其在傳感器、超級電容器等不同的領域中也具有非常廣闊的應用前景。再比如聚苯胺對于化學蒸汽本身的敏感度較高，聚苯胺納米纖維傳感器也能夠顯示出更加靈敏的反應度，其與其他的材料相比而言。靜電紡聚苯胺納米纖維更加容易加工，具有非常優(yōu)異的檢測性和成型性能，吸引了更多研究人員的關注和興趣，由此可見，聚苯胺在目前我國的社會發(fā)展中具有非常良好的應用前景。不僅如此，聚苯胺納米纖維所制成的超級電容器所表現(xiàn)出的使用效果、使用穩(wěn)定性、安全性。比起原本所使用的材料更加優(yōu)秀，而相關的研究人員也對靜電紡聚苯胺納米纖維以及復合纖維網(wǎng)作為電極制作了更多的超級電容器以及不對稱超級電容器，整體的使用效果能滿足現(xiàn)階段人們對超級電容器的相關需求，促使這一內(nèi)容在我國受到了更高的重視。

3.結(jié)語

綜上所述，隨著我國科技的飛速發(fā)展，近幾年有關不同的材料其使用效果已經(jīng)成為了研究人員的主要研究課題。在柔性基材中，紡織品適用于各種各樣不同的領域應用，而聚苯胺則是最具有應用價值的新型導電材料，能夠?qū)⑵渑c織物進行結(jié)合，既拓寬紡織品材料應用整體質(zhì)量與范圍，同時也能夠?qū)崿F(xiàn)我國不同材料所具有的多元化和智能化。