隨著電熱材料慢慢進(jìn)入人們的日常生活中,人們對電熱材料的要求也越來越高,因此研究人員正在積極探尋發(fā)熱效果優(yōu)異且對人體健康有益的發(fā)熱材料。碳纖維導(dǎo)電紙和聚吡咯（PPY）都具有良好的導(dǎo)電發(fā)熱效果,且碳纖維導(dǎo)電紙發(fā)熱產(chǎn)生的遠(yuǎn)紅外線能夠促進(jìn)人體血液流通,但其很難做到發(fā)熱均勻且發(fā)熱溫度較高。因此本研究的目的就是采用少量的碳纖維（CF）與其他纖維制備得到碳纖維分散均勻的碳紙前驅(qū)體（CPP）,然后讓PPY均勻分布在CPP上,最終得到發(fā)熱均勻且發(fā)熱溫度較高的電熱紙基復(fù)合材料。本文先通過濕法造紙成型技術(shù)得到碳纖維分散均勻的CPP,然后再采用液相聚合法和氣相聚合法,使吡咯（PY）單體的亞胺鍵與芳綸漿粕的酰胺鍵形成氫鍵,并在氧化劑和摻雜劑作用下,在CPP上分別聚合得到液相聚吡咯/碳纖維（LPPY/CF）紙基復(fù)合材料和氣相聚吡咯/碳纖維（GPPY/CF）紙基復(fù)合材料。并探討它們最佳制備工藝,分別得到各自最低的電阻率。結(jié)果表明:CF含量為10wt%時,抄造的CPP效果最佳;選用90wt%的芳綸漿粕（AR）和10wt%的CF制備CPP,并在過硫酸銨（APS）為氧化劑,蒽醌-2-磺酸鈉（AQS）為摻雜劑,吡咯（PY）... 

【文章來源】：江南大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：61 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

聚丙烯腈(PAN)均聚物的化學(xué)結(jié)構(gòu)

江南大學(xué)碩士學(xué)位論文6通過以下簡單的化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為碳纖維，反應(yīng)式如圖3。圖1-2人造絲的化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig.1-2chemicalstructureofRayon圖1-3人造絲轉(zhuǎn)化為碳纖維反應(yīng)式Fig.1-3Reactionformulaofrayonintocarbonfiber主要的反應(yīng)通過以下簡化的機(jī)制來描述：(1)25~150°C時吸附水的物理去除。(2)150~240°C下纖維素環(huán)的脫水反應(yīng)。(3)240~400下，自由基反應(yīng)，C=O和C-C鍵斷裂。(4)400–700°C下進(jìn)行芳香化。(5)碳化至1500°C。(6)石墨化至2900℃�？紤]到粘膠基前驅(qū)體復(fù)雜的加工條件，碳纖維制造商將其作為生產(chǎn)碳纖維前驅(qū)體的可行來源之前，還需要進(jìn)一步的研究[52]。1.2聚吡咯1.2.1導(dǎo)電聚合物導(dǎo)電聚合物，又稱導(dǎo)電高分子，是通過摻雜引入一對陰離子（p－型摻雜）或者一對陽離子（n－型摻雜），同時具有高分子鏈結(jié)構(gòu)的物質(zhì)。聚吡咯(PPY)、聚苯胺(PANi)和聚噻吩(PEDOT)都是π共軛導(dǎo)電聚合物，并被稱為內(nèi)在導(dǎo)電聚合物。這些共軛聚合物的用途是由于它們能夠作為薄膜沉積在基體或襯底上。它們通常是氧化聚合或者使用電化學(xué)技術(shù)在溶液中摻雜。由于其在天然纖維、人造纖維、合成纖維或復(fù)合材料中的潛在應(yīng)用，因此受到了各個領(lǐng)域研究人員的高度關(guān)注。它們具有良好的導(dǎo)電性、高穩(wěn)定性和良好的成膜性[53-55]。導(dǎo)電聚合物的導(dǎo)電性歸因于π鍵電子在聚合物主鏈上的遷移，使得具有電子性能，并具有低電離電勢和高電子親和力[56]，因此導(dǎo)電聚合物作為電子導(dǎo)體，近年來在科學(xué)活動中引起了廣泛的關(guān)注。而在π共軛體系的導(dǎo)電聚合物（PPY、PANi和PEDOT）中，聚吡咯最受關(guān)注，這是由PPY具有優(yōu)異的導(dǎo)電

第一章緒論7性、良好的環(huán)境穩(wěn)定性和易于制備等特性，因此被研究人員廣泛開發(fā)應(yīng)用于商業(yè)用途[57-60]。1.2.2導(dǎo)電聚合物聚合方法導(dǎo)電聚合物有三種聚合方法。分別是濕式化學(xué)氧化法、電化學(xué)聚合法和氣相聚合法。前面兩種方法較為常用，這里主要介紹氣相聚合法。氣相聚合是一種引入單體的技術(shù)，以蒸氣形式沉積到氧化劑涂覆的基材上。然后聚合反應(yīng)在含有氧化劑的蒸汽界面發(fā)生，如圖1-4所示，氣相聚合可以是化學(xué)氣相聚合或電化學(xué)氣相聚合�；瘜W(xué)氣相聚合是一個無溶劑工藝，用于在不同基材上獲得均勻且薄的導(dǎo)電聚合物層。Stussi等人[61]將氣相聚合法描述為一種創(chuàng)新的技術(shù)方法，可以在基材上形成均勻厚度的任何所需形式的導(dǎo)電聚合物層。氣相沉積工藝相比其他工藝方法，由于單體以蒸氣而不是溶液的形式施加，并且沒有液體顆粒充當(dāng)傳輸介質(zhì)，能夠在基材上形成更高電導(dǎo)率的導(dǎo)電層。Lawal等人[62]設(shè)計的氣相聚合裝置如圖1-4所示。其電極是通過鉑濺射在玻璃外壁上噴涂而制成的。鉑電極在微粉布上使用0.3μm氧化鋁拋光，并進(jìn)行超聲處理。將Nafion澆鑄到工作圓盤電極上，并在室溫下蒸發(fā)乙醇，然后在氣相中進(jìn)行電化學(xué)聚合。將電極放在電解池中，并在其中將氮氣鼓泡到吡咯單體中以產(chǎn)生蒸汽（圖1-4），隨后進(jìn)行氣相電化學(xué)聚合。圖1-4氣相聚合室原理圖[62]Fig.1-4Schematicdiagramofvapourphasepolymerisationcel[62]1.2.3聚吡咯應(yīng)用領(lǐng)域聚吡咯(PPY)具有較高的電導(dǎo)率、長期的環(huán)境穩(wěn)定性以及易于通過化學(xué)或電化學(xué)手段合成等優(yōu)點，使得被用于構(gòu)建化學(xué)傳感器，生產(chǎn)光伏電池、致動器和電化學(xué)電池等。且PPY的比表面積大、表面反應(yīng)活性高、表面活性中心多、吸附能力強(qiáng)、催化效率高等優(yōu)點，因此PPY經(jīng)常應(yīng)用于酶、抗體或單鏈DNA的生物傳感器的設(shè)計。由于PPY的?

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本文編號：3284037