[发明专利]一种聚苯胺/芳纶纳米纤维导电复合薄膜及其制备方法

说明书

本发明提供一种聚苯胺/芳纶纳米纤维导电复合薄膜及其制备方法，所述方法选用聚苯胺和芳纶纳米纤维为原料，聚苯胺为导电复合薄膜电导率提升的主要材料，包括以下步骤，步骤1，将聚苯胺分散液和酸化的芳纶纳米纤维分散液混合后超声分散，得到混合体系A，其中聚苯胺的质量为聚苯胺和芳纶纳米纤维总质量的30％～60％；步骤2，将混合体系A依次真空辅助过滤和热压干燥，得到聚苯胺/芳纶纳米纤维导电复合薄膜。本发明将芳纶纳米纤维和导电的聚苯胺进行了复合，制备出电导率可控的导电复合薄膜，有望应用于电磁屏蔽材料和抗静电材料领域。

技术领域

本发明属于膜制备技术和造纸技术的交叉领域，具体为一种聚苯胺/芳纶纳米纤维导电复合薄膜及其制备方法。

背景技术

随着时代的发展，对于电子器件而言，轻质柔性导电材料需求越来越大，但复杂的自然环境对于这一类材料具有较高的要求，如低密度、高强度、耐腐蚀、耐潮湿环境和不易燃等。芳纶纤维是一种人工合成纤维，机械性能优异、极限氧指数(LOI)大于28，不易燃，极具耐温性能，对苛刻环境具有很好的适应性。2019年陕西科技大学的杨斌等提出辅助化学裂解法，由该辅助化学裂解法得到的芳纶纳米纤维可以稳定存在于水、乙醇或甲醇等绿色溶剂中，具有环保、绿色且易加工等特点，因此芳纶纳米纤维薄膜的研究逐渐受到关注，芳纶纳米纤维薄膜不仅继承了芳纶纤维材料极好的性能，如高强度、耐腐蚀、耐潮湿、不易燃等，同时兼备了纳米材料的特性，如较大的长径比、较大的比表面积。

虽然芳纶纳米纤维各类薄膜材料报道甚多，但具有导电芳纶纳米纤维薄膜却很少有人提及，这是由于之前认为芳纶纳米纤维薄膜属于高绝缘材料，但随着时代的发展和人们对于材料认知的深入，某些材料的性能逐渐被拓宽。比如，以树脂或橡胶等绝缘材料为基体，通过添加碳纳米管、石墨烯、二硫化钼等纳米导电填料，实现可控的电导率。同样的道理，对于芳纶纳米纤维而言，通过添加一定的导电填料赋予其特殊的导电性能，从理论上讲是可以实现的。此外，聚苯胺是至今为止发现的导电聚合物之一，具有低密度、低成本和易制备等特性，广泛应用于传感器、电磁屏蔽等领域。

综上所述，将芳纶纳米纤维与聚苯胺复合，从而实现可控的电导率从理论上讲是可以实现的，但目前还未见报道。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种聚苯胺/芳纶纳米纤维导电复合薄膜及其制备方法，将轻质导电的聚苯胺引入到芳纶纳米纤维中，在不改变轻质的特性下，提升了芳纶纳米纤维复合薄膜的电导率。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种聚苯胺/芳纶纳米纤维导电复合薄膜的制备方法，包括以下步骤，

步骤1，将聚苯胺分散液和酸化的芳纶纳米纤维分散液混合后超声分散，得到混合体系A，其中聚苯胺的质量为聚苯胺和芳纶纳米纤维总质量的30％～60％；

步骤2，将混合体系A依次真空辅助过滤和热压干燥，得到聚苯胺/芳纶纳米纤维导电复合薄膜。

优选的，步骤1中酸化芳纶纳米纤维分散液的酸是盐酸、硫酸或硝酸，所述酸中H⁺与芳纶纳米纤维分散液的比例为(0.01～0.02)mol：400ml。

优选的，步骤1中所述的超声进行10min～20min。

优选的，步骤2中所述真空辅助过滤的压力为0.4MPa～0.7MPa。

优选的，步骤2中所述的热压干燥在90℃～120℃下进行10min～20min。

优选的，步骤1中所述的聚苯胺分散液按如下步骤得到，

步骤1a，将苯胺和无机酸A混合，得到苯胺分散液，其中的无机酸A为盐酸、硫酸或硝酸，苯胺与无机酸A中H⁺的比例为(1.0～2.0)ml：0.2mol；