[发明专利]静电纺丝聚苯胺/纤维素导电复合膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种静电纺丝聚苯胺/纤维素导电复合膜及其制备方法和应用。该方法包括如下步骤：(1)将氢氧化钠、尿素与水混合，得到氢氧化钠/尿素水溶液；(2)将步骤(1)中得到的氢氧化钠/尿素水溶液预冷至‑5～‑15℃，再添加浆料，搅拌溶解，得到纤维素溶液；(3)在‑5～‑15℃条件下，向步骤(2)中得到的纤维素溶液中加入磷酸酯掺杂的聚苯胺溶液和粘合剂，搅拌均匀，得到聚苯胺/纤维素溶液；(4)将步骤(3)中得到的聚苯胺/纤维素溶液进行静电纺丝，得到静电纺丝聚苯胺/纤维素导电复合膜。本发明制得的复合膜比表面积大，力学性能和导电性能好，能广泛应用于导电材料、防静电材料、电池屏蔽材料和压电传感器等领域。

技术领域

本发明属于功能材料领域，特别涉及一种静电纺丝聚苯胺/纤维素导电复合膜及其制备方法和应用。

背景技术

随着煤、石油、天然气等不可再生资源的逐渐枯竭以及日益严重的环境问题，如“白色污染”，科学技术已趋向于研究可再生、环境友好以及可持续发展的功能材料。纤维素是地球上最丰富、最易获得的可再生、可降解资源，研究纤维素基功能材料具有广阔的应用前景。由于纤维素骨架结构中分布着大量的氢键，导致纤维素的直接加工变得极其困难。武汉大学张俐娜团队开发出一套低温快速有效溶解纤维素的碱/尿素体系，此体系被评价为无毒、低成本、环境友好的新一类溶剂体系，由此为制备纤维素功能材料提供科学依据。

聚苯胺是一种具有良好导电性能的高聚物，其具有优良的环境稳定性，易于合成，原料便宜等特点。然而，聚苯胺的溶解性和加工性都较差，这在很大程度上限制了它在工业中的应用。根据武汉大学张俐娜团队的研究可知，聚苯胺能够很好地溶解在低温碱尿素体系的纤维素溶液中，并且聚苯胺和纤维素分子之间能够通过氢键诱导作用互相结合并形成聚苯胺/纤维素溶液，这为纤维素基功能复合材料的再加工提供了可能。

目前使用的大多数电子器件均基于导电高聚物及高聚物复合材料而构建的。这些高分子聚合物在自然环境中极难降解，将会对环境产生严重的污染，并且破坏人类赖以生存的生态环境。以纤维素为载体，构建新型电子器件能降低环境的污染。以往构建聚苯胺/纤维素复合材料只是简单的将纤维素纸基浸渍在聚苯胺溶液中，所得复合材料结合性能差，强度不够。因此，提供一种具有高强度，导电性能优良的复合材料具有重要意义。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种静电纺丝聚苯胺/纤维素导电复合膜的制备方法。

本发明的另一目的在于提供所述方法制备得到的静电纺丝聚苯胺/纤维素导电复合膜。

本发明的又一目的在于提供所述静电纺丝聚苯胺/纤维素导电复合膜的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种静电纺丝聚苯胺/纤维素导电复合膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)将氢氧化钠、尿素与水混合，得到氢氧化钠/尿素水溶液；

(2)将步骤(1)中得到的氢氧化钠/尿素水溶液预冷至-5～-15℃，再添加浆料，搅拌溶解，得到纤维素溶液；

(3)在-5～-15℃条件下，向步骤(2)中得到的纤维素溶液中加入磷酸酯掺杂的聚苯胺溶液和粘合剂，搅拌均匀，得到聚苯胺/纤维素溶液；

(4)将步骤(3)中得到的聚苯胺/纤维素溶液进行静电纺丝，得到静电纺丝聚苯胺/纤维素导电复合膜。

步骤(1)中所述的水优选为去离子水。

步骤(1)中所述的氢氧化钠/尿素水溶液中氢氧化钠的质量分数为5％～12％，尿素的质量分数为5％～15％。

步骤(2)中所述的加入磷酸酯掺杂的聚苯胺溶液和粘合剂的温度优选为-7～-12℃。

步骤(2)中所述的预冷为在低温冷却循环泵中进行预冷。