基于纖維素納米纖絲的聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合物的制備.pdf

1、指導(dǎo)教師姓名：申請學(xué)位級別：論文提交日期：授予學(xué)位單位：學(xué)校代碼：10225學(xué)號：S13513學(xué)位論文基于纖維素納米纖絲的聚苯胺導(dǎo)電復(fù)合物的制備陳鵬劉一星教授于海鵬教授東北林業(yè)大學(xué)碩士學(xué)科專業(yè)：木材科學(xué)與技術(shù)2013年4月論文答辯日期：2013年6月東北林業(yè)大學(xué)授予學(xué)位日期：2013年6月答辯委員會主席：邵廣義論文評閱人：聾多厶櫛景大學(xué)摘要摘要纖維素納米纖絲(cNF)具有原材料來源廣泛、可生物降解、易化學(xué)改性、可自組裝等優(yōu)點(diǎn)，是一種理想

2、的導(dǎo)電復(fù)合物基底材料。隨著電子設(shè)備需求的不斷提高，輕便、低污染和高性能的纖維素基導(dǎo)電復(fù)合物已逐漸引起國內(nèi)外研究人員的關(guān)注。本論文以楊木木粉為原材料，通過化學(xué)預(yù)處理與超聲處理相結(jié)合的方法制得相互纏繞成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的CNF，然后利用原位聚合法，在CNF表面生成聚苯胺(PANI)導(dǎo)電聚合物，在賦予纖維素納米纖絲導(dǎo)電性能的同時，改善了聚苯胺自身難以成膜和不易加工等缺點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)性能互補(bǔ)。采用透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡、X射線衍射、旋轉(zhuǎn)流變儀、

3、四探針測試儀等設(shè)各對合成過程中各組分的微觀形貌、晶型結(jié)構(gòu)、動態(tài)流變、電導(dǎo)率等性能進(jìn)行表征和分析，探索各試驗(yàn)因素的影響，確定了較佳的合成工藝。主要結(jié)論如下：(1)木粉經(jīng)化學(xué)處理與超聲處理后可制得納米尺度的CNF，這些CNF多數(shù)以數(shù)根基原纖絲聚集體的形式存在于水懸浮液之中。隨著超聲時間、超聲功率和纖維素濃度的提高，處理得到CNF的直徑變得更為精細(xì)。但當(dāng)纖維素濃度超過12wt％時，由于懸浮液流動性能變差，超聲處理后CNF直徑分布不均勻。(2)

4、超聲處理可對纖維素的結(jié)晶區(qū)造成破壞，但對纖維素的晶型結(jié)構(gòu)并沒有影響，纖維素始終保持纖維素I型結(jié)構(gòu)。隨著超聲時間和超聲功率提高，CNF的相對結(jié)晶度不斷下降。與之不同的是，隨著纖維素濃度的提高，超聲處理后CNF相對結(jié)晶度的減少量降低。(3)超聲時間越長、超聲功率越大、纖維素濃度越高，則CNF所形成的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定，存儲模量和損耗模量越大。當(dāng)超聲時問或超聲功率發(fā)生改變時，其存儲模量在loo~102Pa，損耗模量在100~101Pa之間變化

5、，CNF懸浮液在動態(tài)流變性能測試中始終保持彈性行為。與超聲時間或超聲功率相比，纖維素濃度的影響要顯著得多。當(dāng)纖維素濃度發(fā)生改變時，其存儲模量在10～～102Pa，損耗模量在102～101Pa之問變化，并且當(dāng)纖維素濃度低于o8wt％時，CNF懸浮液在動態(tài)流變性能測試中發(fā)生粘彈性改變。(4)在CNF／PANI導(dǎo)電復(fù)合物合成過程中，苯胺與CNF的質(zhì)量比、CNF濃度和反應(yīng)溫度對合成后導(dǎo)電復(fù)合物中PANI的含量有著極顯著的影響：當(dāng)CNF濃度為05

6、wt％、苯胺與CNF質(zhì)量比為2：l、(NH4)2S208與苯胺摩爾比為15：1、HCI濃度為05mol／L、反應(yīng)溫度為0。C時，制備的導(dǎo)電復(fù)合物中的PANI含量最高，為691％。(5)在CNF／PANI導(dǎo)電復(fù)合物合成過程中，苯胺與CNF的質(zhì)量比、CNF濃度對合成后導(dǎo)電復(fù)合物的導(dǎo)電率分別有極顯著、顯著的影響；當(dāng)CNF濃度為05wt％、苯胺與CNF質(zhì)量比為2、(NH4)2S208與苯胺摩爾比為125、HCI濃度為15mol／L、溫度為0。C