細(xì)菌纖維素-聚苯胺納米復(fù)合膜的制備與性能研究.pdf

1、聚苯胺作為研究最為廣泛的導(dǎo)電高分子之一，具有多樣的結(jié)構(gòu)、較高的電導(dǎo)率、良好的環(huán)境穩(wěn)定性、而且原料廉價易得。但是聚苯胺的溶解性差、力學(xué)性能不佳、這都限制了其加工應(yīng)用，于是改善其溶解性能、提高力學(xué)性能是現(xiàn)在許多研究集中關(guān)注的地方。
　　細(xì)菌纖維素(BC)是通過微生物發(fā)酵合成的生物質(zhì)纖維素，表面有很多活潑羥基，其反應(yīng)活性較高，具有很好的模板效應(yīng)，可以控制復(fù)合反應(yīng)時復(fù)合材料的形貌。其良好的力學(xué)性能、柔性以及可加工性，使BC可以作為模板，通

2、過復(fù)合功能材料獲得性能優(yōu)異的多功能復(fù)合膜。
　　本論文以細(xì)菌纖維素為基體，將聚苯胺與細(xì)菌纖維素復(fù)合制備導(dǎo)電復(fù)合膜，研究最佳復(fù)合方法，并探索使用最佳復(fù)合方法時，改變不同反應(yīng)條件，對復(fù)合膜導(dǎo)電性能的影響。在此基礎(chǔ)上，改變摻雜酸種類，并對其性能進(jìn)行表征。具體研究內(nèi)容如下:
　　1.以細(xì)菌纖維素為基體材料，將BC分別進(jìn)行壓水、冷凍干燥和打漿三種前處理，然后采用共混和原位聚合兩種方法制備BC/PANI復(fù)合膜。通過形貌、紅外、電導(dǎo)率和力

3、學(xué)性能等分析確定最佳復(fù)合方法。結(jié)果表明，將BC進(jìn)行壓水處理并使用原位聚合法制備出的BC/PANI復(fù)合膜不僅具有較高的電導(dǎo)率(0.19S/cm)，同時力學(xué)性能也十分優(yōu)異。
　　2.在確定的復(fù)合方法基礎(chǔ)上，通過對單體濃度、單體與氧化劑之比、摻雜酸濃度以及反應(yīng)溫度的調(diào)控，制備BC/PANI復(fù)合膜，探索最佳反應(yīng)條件。通過表征對不同條件所產(chǎn)生的影響及其機(jī)理進(jìn)行探討。當(dāng)單體濃度為0.20mol/L，單體與氧化劑物質(zhì)的量之比為1∶1，摻雜酸濃度

4、為1mol/L，溫度為0℃時，BC/PANI電導(dǎo)率可以達(dá)到0.76S/cm。
　　3.使用不同種類的摻雜酸，以最佳的復(fù)合方法和反應(yīng)條件制備BC/PANI復(fù)合膜，并比較其性能差異。當(dāng)HCl+SSA以物質(zhì)的量之比為25∶1混合作為摻雜酸摻雜制備的復(fù)合膜電導(dǎo)率達(dá)到1.18S/cm。導(dǎo)電復(fù)合膜的電導(dǎo)率隨著扭轉(zhuǎn)角以及拉伸應(yīng)力的增加呈現(xiàn)先增大后下降的趨勢。在40℃到60℃的范圍內(nèi)，復(fù)合膜電阻率隨著溫度的升高和降低，與溫度的變化呈現(xiàn)出線性關(guān)系。