聚吡咯在纺织中的应用
为改善涤纶材料的抗凝血性能，在涤纶织物表面涂覆具有良好生物相容性的聚吡咯。采用原位聚合的方法，利用不同的溶剂获得具有不同表面性能的聚吡咯涂层，通过动态凝血性能测试表征复合材料的抗凝血性能。结果表明：在不同溶剂和不同比例的混合溶剂中可得到具有不同表观形态和表观深度的聚吡咯涂层，在水溶液中得到的表观深度最小；腈水混合溶剂中，随着腈水比的增大，K/S值越大，在腈水比较小时所得聚吡咯复合织物的聚吡咯镀膜较光滑。抗凝血试验结果表明：十六烷基三甲基溴化铵与吡咯（CTAB/Py）量比为1：2条件下的抗凝血程度最好，5 min时所制得的试样抗凝血程度较未涂层的涤纶织物提高了140%；抗凝血程度与织物上聚吡咯的微观形态及表面性能有关。
为获得具备吸波特性的防电磁辐射织物，采用液相化学氧化法制备聚吡咯/棉高分子涂覆类织物，借助法兰同轴法测试织物电磁屏蔽效能，运用KES织物风格仪分析织物物理力学性能，在综合考察制备工艺对织物电磁屏蔽效能的影响以及织物经吡咯处理后的风格变化的基础上，获得最优制备工艺参数。同时，分析了织物电导率、厚度、电磁波频率以及表面孔洞面积对聚吡咯/棉复合织物电磁屏蔽效能的影响。在此基础上，建立了聚吡咯/棉复合织物及表面具有孔洞的复合织物的电磁屏蔽效能预测模型。结果表明：随着织物电导率、厚度的增加，屏蔽效能随之增加；随着电磁波频率的增加，电磁屏蔽效能呈现下降趋势；孔洞大小对电磁屏蔽效能影响显著。
为提高导电高聚物聚吡咯在涤纶长丝表面的黏附牢度,采用亚真空等离子体处理技术对涤纶表面进行改性处理,再通过原位聚合法制备聚吡咯/涤纶复合导电纱线,考察等离子体处理前后聚吡咯/涤纶复合导电纱线导电性能和耐久性变化。结果表明:利用亚真空等离子体处理产生的高能活性粒子在涤纶表面轰击产生微小凹坑,可有效增加涤纶表面粗糙度,但对涤纶力学性能无显著影响;该处理方式改善了聚吡咯薄膜的连续性、均匀度以及其与涤纶纱线基材的黏附牢度;复合导电纱线的导电性和耐久性均得到明显提高,等离子体处理前后复合导电纱线电导率分别为0.67 和1.16 S/cm。
为改善导电高聚物在涤纶经编针织物上的附着效果,采用常温常压等离子体预处理方法对涤纶织物进行表面改性处理,并通过原位聚合法制备了聚吡咯/涤纶导电针织物,研究了等离子体预处理对聚吡咯在涤纶针织物上附着效果的影响,借助扫描电子显微镜和电阻仪分析了导电织物的微观形貌以及平磨前后方阻值的变化。结果表明:等离子体预处理方法可增加聚吡咯在涤纶上的附着量,改善聚吡咯在涤纶上的附着牢度,提高导电织物导电层在平磨过程中的保持程度,且附着量与等离子体预处理次数存在相关性:当等离子体预处理次数为4时,聚吡咯在涤纶针织物上的附着效果最佳。
为将聚吡咯导电材料应用于纺织领域,开发具有优良导电性及导电稳定性的功能性纺织面料,利用氢氧化钠/尿素体系对棉针织物表面进行改性,通过原位聚合的方法将聚吡咯沉积于改性的棉针织物表面制备导电织物,探讨了吡咯单体浓度、氧化剂用量、掺杂剂浓度、掺杂剂种类、反应温度和时间等参数对织物导电性的影响。将织物在空气、水中的导电稳定性进行对比,筛选出合适的掺杂剂。结果表明:5-磺基水杨酸钠(浓度0.015 mol/L)为掺杂剂,吡咯浓度为0.3 mol/L,氯化铁浓度为0.4 mol/L,在0 ℃下聚合反应4 h时,聚吡咯涂层后棉织物的表面方阻可降为1.4 Ω/□,而且涂层织物在空气中的导电稳定性好于其在水中的稳定性。
为改善聚吡咯复合织物的导电性和疏水性,采用不同软模板制备聚吡咯复合棉及涤纶织物。借助扫描电子显微镜对聚吡咯复合材料的微观形貌进行表征,测试了聚吡咯/棉织物和聚吡咯/涤纶织物的表面电阻、电导率、接触角、K/S值、干摩擦等级以及断裂强力等性能变化。结果表明:制备聚吡咯/棉织物和聚吡咯/涤纶织物电导率最高的软模板均为蒽醌-2-磺酸钠盐,聚吡咯/棉织物电导率较大;棉织物以甲基橙为软模板,涤纶织物以木质素磺酸钠为软模板时疏水效果最好;棉织物以十二烷基苯磺酸钠和十六烷基三甲基溴化铵为软模板时耐摩擦等级效果最好,聚吡咯/涤纶织物的干摩擦等级均很低,需要进一步提高其耐摩擦性能。
为拓展聚吡咯/银(PPy/Ag)导电涤纶织物的应用领域,在等离子体预处理涤纶织物的条件下,以硝酸银为氧化剂,采用一锅法制备PPy/Ag导电涤纶织物。借助傅里叶红外光谱仪、X 射线衍射仪和扫描电子显微镜等对导电织物进行表征,通过电阻仪测试导电织物的方阻值,采用琼脂平皿法测试其抑菌效果。结果表明:制备的PPy/Ag导电涤纶织物具有良好的导电性,并对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有明显的抑制作用;导电织物的导电性与等离子体预处理涤纶织物的次数呈正相关,且在等离子体预处理4次时,其方阻达到最小值0.22 kΩ/□。
为得到导电性能优良的涤纶织物,在紫外线辐照下通过原位聚合法制备聚吡咯/银导电涤纶织物。探讨了AgNO3浓度、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)浓度、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)浓度和反应时间对聚吡咯/银(PPy/Ag)导电涤纶织物导电性能的影响,并探究其最佳制备工艺。结果表明:当低温真空等离子体处理功率为220 W,处理时间为4 min,AgNO3浓度为0.4 mol/L,SDBS浓度为0.02 mol/L,PVP浓度为0.8 mol/L,反应时间为8 h时,所制得的导电涤纶织物表面方阻最小,为61.54 Ω/□,且表面具有1层连续的聚吡咯导电薄膜;导电涤纶织物表面存在纳米银颗粒,其具有良好的抗菌性,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌带宽度均大于1 mm。
为赋予棉针织物导电和储电的新功能并将其用于可穿戴器件中,将吡咯单体原位聚合到棉针织物上。借助扫描电子显微镜和红外光谱仪对棉针织物和聚吡咯的微观形貌以及化学结构进行表征,并测试了聚吡咯/棉针织物在不同拉伸应变时的表面电阻及电化学性能。结果表明:聚吡咯充分附着在针织棉纤维上;当拉伸应变从0%增至40%时,织物电阻值从429.2 Ω降至231.4 Ω;织物在5 mV/s条件下的储电面积容量为680.6 mF/cm 2,在2 mA/cm2 条件下为1 014.2 mF/cm2;由聚吡咯/棉针织物组装成的对称型超级电容器在1、5 mA/cm2时的面积容量分别为229.8、161.5 mF/cm2,经过10 000次恒流充放电循环后容量保留率为76.3%。
为研究等离子体处理时间对铜/聚吡咯/羊毛复合织物的导电性能,拓展羊毛织物在柔性传感器领域的应用,利用等离子体气相沉积技术对羊毛进行去鳞片化处理,依次对羊毛织物预处理300、600、900、1 200 s,然后在羊毛织物表面原位聚合构建聚吡咯膜层,并用磁控溅射沉积铜薄膜增强纤维表面的导电网络;借助扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪和热重分析仪等手段表征了铜/聚吡咯/羊毛导电织物的结构和导电性,同时研究了铜/聚吡咯/羊毛导电复合织物的力学性能。结果表明:等离子体处理时间为1 200 s时制备的铜/聚吡咯涂层毛织物具有良好的导电性和力学性能,平均方阻为67.32 Ω/□;经水洗2 h后,铜/聚吡咯涂层毛织物的方阻优于未经等离子体处理的聚吡咯/羊毛织物,耐水洗性能较稳定。
为改善聚吡咯(PPy)导电层与织物基底的结合牢度,提高应变传感器的稳定性,以聚多巴胺为粘合剂,采用原位聚合法制备聚吡咯/聚多巴胺(PPy/PDA)导电涤纶/氨纶织物,探究PPy/PDA导电涤纶/氨纶织物的导电性能和应变传感性能。用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱分析其表面形貌与结构,采用实验室自制的KTC传感器测试盒,测试其灵敏度和稳定性。结果表明,与PPy导电涤纶/氨纶织物相比,PPy/PDA导电涤纶/氨纶织物表面导电层更均匀,导电填料与基底的结合牢度更高,制得的传感元件灵敏度高,在500次重复应变后的稳定性更好,可应用于人体运动检测和康复训练等领域。
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