离子液体辅助苯胺原位聚合制备导电阻燃皮革的创新研究

《Synthetic Metals》：Fabrication of Electrically Conductive and Flame-Retardant Leather through Ionic Liquid Assisted In-Situ Polymerization of Aniline

本研究通过离子液体(IL)辅助苯胺原位聚合，成功制备了兼具导电性(电阻从389.4 MΩ降至1.5 MΩ)和阻燃性(易燃度降低82.8%)的多功能皮革。咪唑类ILs可调控聚苯胺(PANI)粒径，促进其在皮革基质中的均匀分布。该技术为可穿戴电子、汽车内饰等领域提供了可规模化生产的智能皮革解决方案。

　　

¹Highlight¹

尺寸调控的PANI合成

尽管PANI以其导电性闻名，但其在皮革应用中的适用性受限于粒径大小，这阻碍了导电聚合物在皮革基质横截面区域的渗透和分布[28]。因此，本研究尝试采用尺寸调控方法，在PANI合成过程中使用不同的离子液体(ILs)作为软模板，并通过zeta电位仪测量粒径来研究其对PANI形成尺寸的影响。特别值得注意的是，与使用盐酸(HCl)的传统酸性介质中形成的PANI相比，使用ILs合成的PANI粒径显著减小。在传统酸性介质中，PANI形成不规则且团聚的颗粒，而ILs的存在通过阴离子部分吸附在带正电荷的PANI表面，阳离子部分移动到外层形成保护层，从而在聚合过程中调控PANI尺寸。这种尺寸调控有望实现PANI在皮革基质中更好的渗透和均匀分布。

²Conclusion²

结论

皮革虽以耐用性和多功能性著称，但其固有特性限制了在某些领域的应用。其中之一是皮革的绝缘行为，这限制了其在触摸操作系统中的使用。为解决这一问题，本研究尝试通过苯胺原位聚合法在皮革基质中引入导电性。离子液体辅助工艺有助于PANI聚合物更好地渗透和分布在皮革基质中，从而显著降低电阻。此外，由于PANI的高氮含量和有机核心促进致密炭层的形成，改性皮革还表现出优异的阻燃性能。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)表征证实了PANI在皮革基质横截面区域的均匀分布。这些发现表明，IL辅助的PANI沉积为制备具有多功能特性的智能皮革提供了一种可扩展、成本效益高的方法，拓宽了其在可穿戴电子、战略领域、汽车内饰和防护装备中的应用前景。