基本信息
- 项目名称：
- 溶液法制备PAN/PANI复合纤维及其抗静电性能研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本文主要用苯胺(ANI) 与聚丙烯腈(PAN)纤维接枝聚合的方法制备PAN/PANI复合纤维，并研究了其抗静电性能。分别讨论了预处理和苯胺用量对复合纤维增重率、断裂强力和拉伸率、纤维质量比电阻的影响。
- 详细介绍：
- 本文主要用苯胺(ANI) 与聚丙烯腈(PAN)纤维接枝聚合的方法制备PAN/PANI复合纤维，并研究了其抗静电性能。分别讨论了预处理和苯胺用量对复合纤维增重率、断裂强力和拉伸率、纤维质量比电阻的影响。大庆PAN常规纤维的质量比电阻为1011Ω·cm，PAN/PANI纤维的质量比电阻可以降低到106-108Ω·cm，说明苯胺改性PAN纤维成功的改善了PAN纤维的抗静电性能。与聚丙烯腈原纤维材料相比，PAN/PANI纤维的断裂强度和断裂伸长率略有降低。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 聚丙烯腈纤维(PAN)作为一种重要的高分子材料，其疏水性，易于积聚静电的性质限制了它的使用范围。利用聚苯胺(PANI)可调的导电性、优异的化学稳定性等特点，对PAN纤维进行抗静电改性，降低其表面电阻，减少静电发生，以改善PAN纤维的使用性能。
科学性、先进性及独特之处
- 对防止PAN及其制品带静电，主要采取的方法有添加表面活性剂法、涂层法、接枝法、共混法低温等离子体处理法、导入金属盐等方法。直接利用PANI对市售PAN纤维进行改性处理的研究还很少。所以此研究有很大的发展空间。
应用价值和现实意义
- 聚苯胺PANI是众多导电高分子中最具有商业前景的一种。价格低廉，且具有很多优异的性能。用PANI改性PAN纤维制备PAN/PANI抗静电纤维，无论从经济角度还是从技术角度都有很高的可行性，PAN纤维的抗静电性差的问题如能很好的解决，将使我国腈纶业及纺织服装业有一个质的飞跃。
学术论文摘要
- 本文主要用苯胺(ANI) 与聚丙烯腈(PAN)纤维接枝聚合的方法制备PAN/PANI复合纤维，并研究了其抗静电性能。分别讨论了预处理和苯胺用量对复合纤维增重率、断裂强力和拉伸率、纤维质量比电阻的影响。大庆PAN常规纤维的质量比电阻为1011Ω·cm，PAN/PANI纤维的质量比电阻可以降低到106-108Ω·cm，说明苯胺改性PAN纤维成功的改善了PAN纤维的抗静电性能。与聚丙烯腈原纤维材料相比，PAN/PANI纤维的断裂强度和断裂伸长率略有降低。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1] Baozong Zhao, K. G. Neoh,* F. T. Liu, E. T. Kang, K. L. Tan. N-Alkylation of Polyaniline with Simultaneous Surface Graft Copolymerization for Inducing and Maintaining a Conductive State : 2000,JP,10540:10546[P]; [2] 任斌，余成．导电聚苯胺的合成及其性能研究[J].光谱实验室，2005,22(1)：36-39； [3] 潘玮，赵金安．聚苯胺/聚丙烯腈导电纤维的结构与性能[J].纺织学报，2006，27(10)：32-34; [4] 赵青青，左保齐 ，赵晓．碱减量处理对腈纶性能影响的研究[J].江苏纺织，2009，(3):55- 56． [5] 张广平，毕先同．聚苯胺在一些有机溶剂中的溶解性[J].高分子学报，1994（1）：55-59． [6] 王雅珍，闫海报，宋武. 丙烯腈-聚丙烯接枝共聚物的制备[J].高分子材料科学与工程，2008, 24(6), 62-64
同类课题研究水平概述
- 对于防止聚丙烯腈及其制品带电，最早、最广泛采用的是使用表面活性剂进行表面处理。二十世纪50年代初广泛采用阳离子表面活性剂对聚丙烯腈进行表面抗静电处理，但由于易脱落，只能保持暂时的抗静电性能。后来开发了可形成牢固表面膜的非离子表面活性剂法、树脂涂层法和接枝法及共混型抗静电聚丙烯腈等。 在耐久性抗静电聚丙烯腈的生产领域，世界上比较先进的聚丙烯腈生产厂家一般选用高分子表面活性剂作为制备耐久性抗静电纤维的抗静电剂，根据纤维的生产工艺的不同一般选用共混改性法和表面处理法进行抗静电聚丙烯腈的生产。还有采用冻胶纺丝法，以水溶解性差的长链烷基磺酸盐离子型表面活性剂为抗静电剂，使聚丙烯腈纤维的抗静电性能具有一定的持久性。由于在冻胶纺丝过程中形成了很多孔洞，且抗静电剂本身的溶解性低，能长久地存在于纤维中，提高了聚丙烯腈的抗静电耐久性。再如，将腈纶初生纤维的表面用非离子表面活性剂聚乙二醇（PEG）处理，然后在高温、酸性介质下，使纤维干燥致密化，将PEG包缠在纤维的微孔中；以及在纤维冻胶状态下加入PEG，也能赋予纤维抗静电耐久性。另外将初生冻胶纤维在CaC12、K2SO4、Li2SO4、Na2SO4、LiCl 溶液中处理，使碱土金属浸渍到聚丙烯腈纤维上，通过这些物质所具有的潮解特性，提高纤维表面的吸湿性，从而改善抗静电性能。 波兰Okoniewskim等人将腈纶浸于铜盐溶液中，使其吸附Cu2+，再用还原剂使Cu2+还原为Cu+，Cu+与腈纶上的氰基(－CN)络合并生成硫化物，在纤维表面形成导电层。 日本三菱人造丝公司制备了具有优良白度和强度的抗静电皮－芯结构聚丙烯腈纤维，皮层是丙烯腈的共聚体有机溶液；中心以丙烯腈的共聚体为基体，其中含有15%-70% 的导电材料TiO2，按一定的比例共纺，然后拉伸，进行热收缩得到持久性好的抗静电腈纶。该纤维可用于抗静电的运动衫。 目前，对于防止PAN及其制品带静电，最早、最广泛采用的是使用表面活性剂进行表面处理，后来开发了可形成牢固表面膜的非离子表面活性剂法、离子型树脂涂层法、接枝法、共混法、低温等离子体处理法、导入金属盐等方法制备抗静电PAN纤维等。目前，直接利用PANI对市售的PAN纤维进行改性处理的研究还很少，大多是对聚丙烯腈纤维采用低温等离子处理后接枝聚苯胺，所以此研究有很大的发展空间。
