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原位聚合石墨烯/聚丙烯酸柔性导电纤维的开发与应用

2021-08-13张宇轩纪晓宇曾谷薇

纺织科学与工程学报 2021年3期

胥 宇,张宇轩,纪晓宇,曾谷薇,吴 钰,吴 雯

(嘉兴学院材料与纺织工程学院,浙江嘉兴314001)

柔性导电材料是既具备导电性,又有一定的柔韧性的一类材料,其中,柔性导电纤维结构类似于金属导线,并且其柔性可以很容易地通过编织得到具有良好拉伸性的导电材料[1]。高超等课题组首先利用湿法纺丝制备石墨烯纤维,获得导电性能良好的导电材料[2]。近年来,为改善石墨烯纤维的力学性能,研究者们在氧化石墨烯液晶结构优化、改性等方面做了很多研究工作[3-6]。基于有机聚合物改性石墨烯纤维,既能提高石墨烯纤维的力学性能,又可以从分子结构单元进行合成,从而调控石墨烯纤维的导电性能[7-8]。制备这类材料通常同时石墨烯与聚合物溶液共混后纺丝,但往往由于聚合物和石墨烯相容性差,导致石墨烯聚集,从而影响其导电性能。

原位聚合是从纳米复合材料发展而来的,它的作用是将单体溶液与石墨烯胶体色散混合,使单体分子在石墨烯层之间插入,然后引入引发剂引发聚合反应,从而在石墨烯薄片之间进行聚合反应,反应溶液可以经过处理后得到复合材料[9]。其具有工艺条件容易掌控,纤维导电性能优良,大幅度节约成本,可纺性好等特点。Wang等通过原位聚合法制备了氧化石墨烯/聚丙烯腈聚合物,采用水相成膜法制得氧化石墨烯/聚丙烯腈复合膜[10];周晓东等人采用原位聚合法制备聚苯胺/氧化石墨烯复合材料[11]。

本文利用GO的特征及其结构特点,采用原位聚合将GO与聚丙烯(AA)按不同质量配比制备纺丝液,经过湿法纺丝纺制成复合纤维再对其进行还原,制备出柔性导电纤维。……

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