聚吡咯复合导电织物的制备及电热性能研究

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随着科技水平和人们生活质量的关注度不断提高,纺织品的作用和功能将要替代传统的遮羞蔽体、保暖美化的思想,正在逐步演变为功能化和智能化的复合织物,而导电织物是制备功能性纺织品的重要组成部分。因此,开发具有优异导电性能的复合织物即可以加快推动纺织品智能化进程的步伐,也在不断促进纺织产业的转型升级。本课题采用聚吡咯作为导电功能项,碳纳米管作为协同导电剂,利用湿法成型、化学聚合的方法对织物进行表面改性,从而赋予原始织物优良的导电性能。主要研究内容分为三个方面:(1)以织物为基体,以吡咯为单体,以三氯化铁为氧化剂,通过简单的原位氧化聚合,使纤维表面以及纤维与纤维之间均匀附着聚吡咯颗粒,制备了聚吡咯/棉导电复合织物。所制备的聚吡咯/棉复合导电织物表现出良好的力学性能,拉伸强度能达到58 MPa,还具有优异的导电性能,其中聚吡咯/棉织物表面电阻最低是7.9?·sq-1,最重要的是,还被赋予良好的电热性能,在施加5 V电压后,聚吡咯复合导电织物的表面温度最高可升至168.3℃,温度在观察时间3 min内保持稳定,电加热效果良好。(2)采用聚氨酯作为柔性基体的原材料,壳聚糖作为致孔剂,盐酸作为凝固剂,利用湿法成型的方法,制备柔性的聚氨酯薄膜。然后再以吡咯为原料,三氯化铁为氧化剂,利用原位聚合的方法,制备了柔性的聚氨酯/聚吡咯复合导电复合膜,所制备的聚吡咯复合导电膜具有优异的导电性能和良好的电热性能,其中聚氨酯/聚吡咯的表面电阻是10.5?·sq-1,在施加7 V电压28 s后,温度便可以升高且稳定在110℃。除此之外,当外加电压6 V,复合膜加热器在1-10周期几乎显示出重合的温度曲线。因此,优异的加热性能和完美的循环稳定性进一步扩大了这些复合材料的应用范围。(3)以聚氨酯-壳聚糖溶液作为柔性材料的原液,再以羧基化碳纳米管溶液作为掺杂剂和导电剂添加至聚氨酯-壳聚糖溶液中,将聚氨酯-壳聚糖-碳纳米管溶液涂覆在织物上,用盐酸凝固浴湿法成型,再利用原位聚合的方法在复合织物上聚合聚吡咯,得到的具有良好导电通路的碳纳米管/聚氨酯/聚吡咯复合导电织物,展示了优良的导电性能,其表面电阻达到11.3?·sq-1,在施加6 V电压30 s后,温度可以快速升高且稳定在101.6℃,电加热效果良好。
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