[發明專利]一種導電聚合物復合導電紙及其制備方法

有效

• 申請號: 202010628964.6
• 申請日: 2020-06-29
• 公開（公告）號: CN111705545B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 王士華;令旭霞;龍柱;胡愛林;李志強;郭帥;李廣斌
• 申請（專利權）人: 江蘇奧神新材料股份有限公司;連云港市工業投資集團有限公司;江南大學;連云港纖維新材料研究院有限公司
• 主分類號: D21H27/00
• 分類號: D21H27/00;D21H23/22;D21H25/06
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 彭素琴

本發明公開了一種導電聚合物復合導電紙及其制備方法，屬于造紙技術領域。本發明的導電聚合物復合導電紙的制備方法，包括以下步驟：(1)配置引發劑溶液，然后將碳纖維紙基體浸漬在引發劑溶液中，待吸附飽和后干燥，得到含有引發劑的碳纖維紙基體；(2)配置苯胺單體/摻雜劑溶液，然后將含有引發劑的碳纖維紙基體浸漬于苯胺單體/摻雜劑溶液1min，取出；之后將基體放入冰水浴冷風干燥，得到聚苯胺?碳纖維紙基復合材料；(3)重復(1)?(2)，即得到聚苯胺分布均勻、高導電復合碳纖維紙。本發明采用改良的分步原位聚合法在基體上進行均勻生長聚苯胺，為聚苯胺在基體材料上均勻生長提供一種有效、簡單可行的方法。

技術領域

本發明涉及一種導電聚合物復合導電紙及其制備方法，屬于造紙技術領域。

背景技術

碳纖維是一種新型非金屬碳材料，含碳量90％以上，碳纖維產品主要包括高強型的PNA基碳纖維和高彈性的瀝青基碳纖維兩種。碳纖維的質量輕，其密度值大小(1.5-2.0g/cm³)只有鋁合金的1/2；碳纖維具有優異的力學性能，比表面積大、耐化學腐蝕、高強高模、導電性強、吸附能力強、熱膨脹系數小、熱穩定性優良等一系列優異的性能和特點，當碳纖維處于惰性氣氛中時，溫度升高到2000℃其強度也不下降。

聚苯胺導電聚合物因具備高度可逆的氧化還原性、高比電容、良好的柔韌性、高導電性、穩定的理化性質、合成原料價格低廉及合成工藝簡單等優點而備受研究者的青睞，近幾年研究者對聚苯胺的研究橫跨多個領域，包括傳感器、鋰電池、電磁屏蔽材料、防腐材料、導電纖維等等。

聚苯胺導電聚合物的研究數不勝數，雖已能制備出形貌良好的納米級聚苯胺PANI，但其制備條件嚴格，易發生產物形貌尺寸不均、產物團聚、分布不均勻等現象，并且聚苯胺PANI材料本身具有難溶于一般溶液、難熔融、在高溫條件下不穩定易分解等缺陷，極大地限制了其大規模的生產與應用。

目前制備聚苯胺導電聚合物的研究很多，例如：公開號CN104409222A的發明專利公開了一種石墨烯/二氧化錳納米片/聚苯胺納米棒三元復合材料的制備方法，該專利采用真空抽濾制備石墨紙，通過粘結劑使得聚苯胺涂覆于石墨紙上，但是此方法中添加粘結劑不利于導電離子的交換；公開號CN103205914A的發明專利公開了一種導電聚合物復合導電紙及其制備方法和應用，雖然該專利采用傳統的共混原位聚合法使得聚苯胺原位生長在長纖維上，但是此方法存在聚苯胺附著不均勻問題與植物纖維酸水解問題，致使導電紙導電性不穩定；公開號CN107856657A的發明專利公開了一種以聚苯胺、氧化鋅與碳納米管通過濕部添加，以植物纖維為原料制備導電紙，但是此方法留著率低、分布不均，且植物纖維在酸性條件下易發生酸水解。這些均限制了導電聚苯胺復合材料的應用。

因此，需要提供一種聚苯胺附著均勻且導電性能穩定的聚苯胺導電復合材料的制備方法。

發明內容

為了解決上述至少一個問題，本發明提出一種碳纖維與耐酸腐蝕的漿粕混抄制備碳纖維紙基體，采用改進后的原位聚合法使得聚苯胺均勻生長在碳纖維紙基上，為聚苯胺復合材料拓寬應用范圍。

導電聚苯胺聚合環境為酸性條件，采用造紙植物纖維，易發生酸水解，不利于導電紙的物理強度指標，傳統的共混原位聚合法制備聚苯胺，都存在附著不均勻問題。而本發明采用耐酸腐蝕的漿粕以及改良的分步原位聚合法在基材上進行均勻生長導電聚合物聚苯胺，制備出一種導電性能良好的碳纖維復合材料，一方面克服了聚苯胺易發生形貌尺寸不均、團聚、分布不均勻現象；另一方面解決了模具壓片法制備的導電材料具有剛性較強，不易折疊問題，有效提高了碳纖維紙的導電性與穩定性。

本發明的第一個目的是提供一種制備導電聚合物復合導電紙的方法，包括以下步驟：

(1)配置引發劑溶液，然后將碳纖維紙基體浸漬在引發劑溶液中，待吸附飽和后干燥，得到含有引發劑的碳纖維紙基體；