羟丙基甲基纤维素/聚苯胺复合导电薄膜的制备与性能研究

《Journal of Applied Polymer Science》：Preparation and Performance Study of Hydroxypropyl Methylcellulose/Polyaniline Composite Conductive Films

高导电聚苯胺复合材料薄膜的制备及其性能研究。通过环氧氯丙烷桥接将苯胺接枝到羟丙基甲基纤维素上，形成聚苯胺接枝羟丙基甲基纤维素（PANI-g-HMPC）复合材料。进一步引入3-氯-2-羟基丙基三甲基铵氯化物（QA）进行内掺杂，并采用戊二醛（GA）处理消除亲水性。优化后的薄膜导电性达1.582 S/cm，拉伸强度120 MPa，显著优于传统聚苯胺复合薄膜。

　　

摘要

本研究开发了一种高导电性的聚苯胺（PANI）复合薄膜。合成过程首先将环氧氯丙烷（ECIP）与羟丙基甲基纤维素（HMPC）上的羟基反应，生成活性位点。随后，通过ECIP桥接将苯胺（An）接枝到HMPC的主链上，再经过氧化聚合得到聚苯胺接枝羟丙基甲基纤维素（PANI-g-HMPC）。进一步通过将3-氯-2-羟丙基三甲基铵氯化物（QA）接枝到PANI-g-HMPC上来实现对PANI的内部掺杂。这种方法有效克服了传统聚苯胺的诸多缺陷，包括稳定性差、成膜能力弱、薄膜强度低、PANI在复合薄膜中的分散性差以及导电性低等问题。此外，本研究首次采用戊二醛（GA）通过醛醇反应消耗HMPC上的羟基，从而解决了PANI-g-QA/HMPC薄膜的吸湿性问题，成功制备出疏水性的PANI-g-QA/HMPC/GA复合薄膜。优化后的复合薄膜具有1.582 S/cm的高导电性和120 MPa的拉伸强度，约为传统原位聚合PANI复合薄膜的两倍。该PANI-g-QA/HMPC/GA复合薄膜在导电薄膜、导电涂层、导电浆料等领域具有广泛的应用前景。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。

数据可用性声明

支持本研究结果的数据可向通讯作者提出合理请求后获得。