一種水基高分子摻雜作用下導電天然纖維的制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種水基高分子摻雜作用下導電天然纖維的制備方法。本發明首先以一定比例的硬性乙烯基單體和軟性乙烯基單體作為親油單體，以陽離子乙烯基單體和丙烯酰胺類單體作為親水單體，通過自由基溶液共聚合法制備了系列水基陽離子無規共聚物表面活性劑。然后以所制的水基共聚物為摻雜劑，以三氯化鐵為氧化劑，通過原位吸附化學氧化聚合法成功制備了聚吡咯/天然纖維復合導電天然纖維。本發明產品可直接通過傳統的造紙工藝制得系列導電紙，其在諸多領域如抗靜電材料、電磁屏蔽、儲能設備、傳感器和電子設備的包裝等均體現出誘人的優勢及應用前景。其亦可替代目前國內外市場上廣泛使用的靜電電磁屏蔽塑料包裝，緩解塑料對環境造成的壓力。
【專利說明】—種水基高分子摻雜作用下導電天然纖維的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種導電纖維的制備方法，特別涉及一種水基高分子摻雜作用下導電天然纖維的制備方法。
【背景技術】
[0002]以纖維為模板制備本征導電聚合物(ICP)/纖維復合導電材料，由于其優良的穩定性和加工性得到密切的關注，但主要集中于碳纖維、石墨纖維、聚氨酯和聚酰胺纖維等無機和聚合物纖維的研究。與無機纖維和聚合物纖維相比，天然纖維素纖維來源更為簡單廣泛，加之其可持續發展性、環境友好性和生物降解性等多種功能，而具備較強的市場競爭力；同時可減少對可耗竭石油資源的依賴性。且由于其多孔和表面富含羥基等功能性基團的特性，更有利于導電聚合物在其表面的高效吸附和沉積。目前，對ICP改性天然纖維的研究亦日益廣泛，主要有電化學鍍法、氣相聚合和導電聚合物/紙漿纖維原位吸附聚合法。前兩種方法價格昂貴，且所制得導電聚合物產率嚴重受限于電極的面積，且氧化劑難以回收，存在很大的應用局限性；原位吸附聚合法工藝相對簡單。從目前的研究來看，研究者主要集中于采用小分子和中分子摻雜劑制備導電天然纖維，采用大分子摻雜劑制備導電天然纖維的研究還未見報道，特別是水基陽離子聚合物。

【發明內容】

[0003]本發明的目的在于提供一種水基高分子摻雜作用下導電天然纖維的制備方法，所制得導電纖維素纖維可直接通過傳統的造紙工藝單獨或與原纖維素纖維復配制得系列導電紙，并且改善了導電性。
[0004]為實現上述目的，本發明采用的技術方案是:
[0005]通過原位吸附化學氧化聚合法制備聚吡咯/天然纖維復合導電天然纖維，制備的具體過程如下:
[0006]①在室溫下向反應器中加入100份天然纖維和500?9900份水，攪拌10?40分鐘，制得均勻分散的天然纖維懸浮液；
[0007]②向600?10000份均勻分散的天然纖維懸浮液中加入2.5?10份水基陽離子無規共聚物表面活性劑，攪拌10?60分鐘，得到體系A ；
[0008]③向體系A中加入15?35份催化劑和30?60份水的混合液，攪拌10?30分鐘，得到體系B;
[0009]④將體系B置于溫度為0°C的冰水浴中，恒溫后，向體系B中滴加5?50份吡咯和5?30份冰水的混合物，滴加時間為10?30分鐘，滴加完畢后，在0°C下繼續反應0.5?2小時，制得聚吡咯/天然纖維懸浮液；
[0010]⑤將聚吡咯/天然纖維懸浮液經過反復的洗滌和減壓過濾，制得聚吡咯/天然纖維復合導電天然纖維。
[0011]所述水基陽離子無規共聚物表面活性劑的具體制備過程為:將硬性乙烯基單體、軟性乙烯基單體、陽離子乙烯基單體、丙烯酰胺類單體、冰醋酸和有機助溶劑按(10?30):(10?30):(5?50):(0?10):(2?5): (5?25)的質量比加入到反應器中，在攪拌下加熱升溫至70?90°C，然后滴加0.05?2份引發劑和I?10份有機助溶劑的混合液，滴加時間為0.5?I小時，再在70?90°C條件下繼續保溫反應3?4小時，最后冷卻至室溫，制得黃色半透明的水基陽離子無規共聚物表面活性劑。
[0012]所述硬性乙烯基單體為甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯中的一種或兩種任意配比的混合物。
[0013]所述軟性乙烯基單體為丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯中的一種或兩種任意配比的混合物。
[0014]所述陽離子乙烯基單體為甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、甲基丙烯酰氧乙基二甲基芐基氯化銨、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、丙烯酰氧乙基二甲基芐基氯化銨、對-乙烯基芐基三甲基氯化銨、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯氯化芐季銨、二烯丙基二甲基氯化銨中的一種或兩種任意配比的混合物。
[0015]所述丙烯酰胺類單體為丙烯酰胺、羥甲基丙烯酰胺中的一種或兩種任意配比的混合物。
[0016]所述有機助溶劑為丙酮、N，N-二甲基甲酰胺中的一種或兩種任意配比的混合物。
[0017]所述引發劑為偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、過氧化二苯甲酰中的一種。
[0018]所述天然纖維為棉纖維、植物纖維、木纖維中的一種或兩種任意配比的混合物。
[0019]所述催化劑為三氯化鐵、過硫酸銨中的一種或兩種任意配比的混合物。
[0020]與現有技術相比，本發明具有的有益效果:本發明采用水基陽離子高分子作為制備聚吡咯/天然纖維復合導電天然纖維的摻雜劑，通過原位化學氧化聚合法制備導電天然纖維。陽離子基團如氨基的引入可適當地抑制聚吡咯不規則鏈的產生；同時亦可緩解改性纖維的絮聚問題，此外，大分子摻雜劑亦可改善導電高分子的導電和熱穩定性。本發明制備工藝簡單，所制得導電纖維素纖維可直接通過傳統的造紙工藝單獨或與原纖維素纖維復配制得系列導電(包裝)紙，其在諸多領域如抗靜電材料、電磁屏蔽、儲能設備、傳感器和電子設備的包裝等均體現出突出的優勢及應用前景，并且可替代目前國內外市場上廣泛使用的靜電電磁屏蔽塑料包裝，緩解塑料對環境造成的壓力。
【具體實施方式】
[0021]下面通過具體實施例對本發明進行詳細說明。
[0022]實施例1
[0023]水基高分子摻雜作用下導電天然纖維的制備方法:通過原位吸附化學氧化聚合法制備聚吡咯/天然纖維復合導電天然纖維，制備的具體過程如下:
[0024]①在室溫下向反應器中加入100份天然纖維和900份水，攪拌20分鐘，制得均勻分散的天然纖維懸浮液；
[0025]②向1000份均勻分散的天然纖維懸浮液體系中加入4.5份水基陽離子無規共聚物表面活性劑，攪拌30分鐘，得到體系A ；
[0026]③向體系A中加入20份催化劑和40份水的混合液，攪拌10?30分鐘，得到體系B ；[0027]④將體系B置于溫度為0°C的冰水浴中，恒溫5分鐘后，向體系B中滴加12份吡咯和15份冰水的混合物，滴加時間為20分鐘，滴加完畢后，在0°C下繼續反應I小時，制得聚吡咯/天然纖維懸浮液；
[0028]⑤將聚吡咯/天然纖維懸浮液通過反復三次的洗滌和減壓過濾，制得聚吡咯/天然纖維復合導電天然纖維。
[0029]所述水基陽離子無規共聚物表面活性劑的具體制備過程為:將硬性乙烯基單體、軟性乙烯基單體、陽離子乙烯基單體、丙烯酰胺類單體、冰醋酸和有機助溶劑按20:20:30:4:3:10的質量比加入到反應器中，在攪拌下加熱升溫至80°C。然后向體系中滴加I份引發劑和3份有機助溶劑的混合液，滴加時間為0.5小時，然后在70°C條件下繼續保溫反應3小時。最后將體系冷卻至室溫，制得黃色半透明的水基陽離子無規共聚物表面活性劑。
[0030]所述天然纖維為植物纖維；所述催化劑為三氯化鐵；
[0031]所述硬性乙烯基單體為甲基丙烯酸甲酯；所述軟性乙烯基單體為丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯中的一種或兩種任意配比的混合物。所述陽離子乙烯基單體為甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨；所述丙烯酰胺類單體為丙烯酰胺；所述有機助溶劑為丙酮；所述引發劑為偶氮二異丁腈。
[0032]將本發明所制得導電天然纖維通過傳統造紙工藝制得的導電紙的表面電阻率為43 Ω.cm。
[0033]實施例2
[0034]水基高分子摻雜作用下導電天然纖維的制備方法:通過原位吸附化學氧化聚合法制備聚吡咯/天然纖維復合導電天然纖維，制備的具體過程如下:
[0035]①在室溫下向反應器中加入100份天然纖維和566份水，攪拌30分鐘，制得均勻分散的天然纖維懸浮液；
[0036]②向666份均勻分散的天然纖維懸浮液體系中加入4.5份水基陽離子無規共聚物表面活性劑，攪拌40分鐘，得到體系A ；
[0037]③向體系A中加入26份催化劑和45份水的混合液，攪拌30分鐘，得到體系B ；
[0038]④將體系B置于溫度為0°C的冰水浴中，恒溫5分鐘后，向體系B中滴加15份吡咯和26份冰水的混合物，滴加時間為20分鐘，滴加完畢后，在0°C下繼續反應1.5小時，制得聚吡咯/天然纖維懸浮液；
[0039]⑤將聚吡咯/天然纖維懸浮液通過反復三次的洗滌和減壓過濾，制得聚吡咯/天然纖維復合導電天然纖維。
[0040]所述水基陽離子無規共聚物表面活性劑的具體制備過程為:將硬性乙烯基單體、軟性乙烯基單體、陽離子乙烯基單體、丙烯酰胺類單體、冰醋酸和有機助溶劑按18:22:35:3:3:10的質量比加入到反應器中，在攪拌下加熱升溫至75°C。然后向體系中滴加1.5份引發劑和3份有機助溶劑的混合液，滴加時間為0.5小時，然后在75°C條件下繼續保溫反應4小時。最后將體系冷卻至室溫，制得黃色半透明的水基陽離子無規共聚物表面活性劑。
[0041]所述天然纖維為木纖維；所述催化劑為三氯化鐵；
[0042]所述硬性乙烯基單體為甲基丙烯酸甲酯；所述軟性乙烯基單體為甲基丙烯酸丁酯；所述陽離子乙烯基單體為甲基丙烯酰氧乙基二甲基芐基氯化銨；所述丙烯酰胺類單體為羥甲基丙烯酰胺；所述有機助溶劑為N，N-二甲基甲酰胺；所述引發劑為偶氮二異丁腈。[0043]將發明案所制得導電天然纖維通過傳統造紙工藝制得的導電紙的表面電阻率為32 Ω.cm。
[0044]實施例3
[0045]水基高分子摻雜作用下導電天然纖維的制備方法:通過原位吸附化學氧化聚合法制備聚吡咯/天然纖維復合導電天然纖維，制備的具體過程如下:
[0046]①在室溫下向反應器中加入100份天然纖維和1900份水，攪拌20分鐘，制得均勻分散的天然纖維懸浮液；
[0047]②向2000份均勻分散的天然纖維懸浮液體系中加入6份水基陽離子無規共聚物表面活性劑，攪拌40分鐘，得到體系A ；
[0048]③向體系A中加入28份催化劑和39份水的混合液，攪拌20分鐘，得到體系B ；
[0049]④將體系B置于溫度為0°C的冰水浴中，恒溫5分鐘后，向體系B中滴加16份吡咯和22份冰水的混合物，滴加時間為20分鐘，滴加完畢后，在0°C下繼續反應1.5小時，制得聚吡咯/天然纖維懸浮液；
[0050]⑤將聚吡咯/天然纖維懸浮液通過反復三次的洗滌和減壓過濾，制得聚吡咯/天然纖維復合導電天然纖維。
[0051]所述水基陽離子無規共聚物表面活性劑的具體制備過程為:將硬性乙烯基單體、軟性乙烯基單體、陽離子乙烯基單體、丙烯酰胺類單體、冰醋酸和有機助溶劑按15:26:32:2:4:12的質量比加入到反應器中，在攪拌下加熱升溫至80°C。然后向體系中滴加1.5份引發劑和5份有機助溶劑的混合液，滴加時間為I小時，然后在80°C條件下繼續保溫反應4小時。最后將體系冷卻至室溫，制得黃色半透明的水基陽離子無規共聚物表面活性劑。
[0052]所述天然纖維為植物纖維；所述催化劑為三氯化鐵；
[0053]所述硬性乙烯基單體為甲基丙烯酸甲酯；所述軟性乙烯基單體為丙烯酸丁酯；所述陽離子乙烯基單體為丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨；所述丙烯酰胺類單體為丙烯酰胺；所述有機助溶劑為N，N-二甲基甲酰胺；所述引發劑為偶氮二異庚腈。
[0054]將本發明所制得導電天然纖維通過傳統造紙工藝制得的導電紙的表面電阻率為36 Ω.cm。
[0055]實施例4
[0056]水基高分子摻雜作用下導電天然纖維的制備方法:通過原位吸附化學氧化聚合法制備聚吡咯/天然纖維復合導電天然纖維，制備的具體過程如下:
[0057]①在室溫下向反應器中加入100份天然纖維和500份水，攪拌15分鐘，制得均勻分散的天然纖維懸浮液；
[0058]②向4000份均勻分散的天然纖維懸浮液體系中加入2.5份水基陽離子無規共聚物表面活性劑，攪拌50分鐘，得到體系A ；
[0059]③向體系A中加入18份催化劑和35份水的混合液，攪拌15分鐘，得到體系B ；
[0060]④將體系B置于溫度為0°C的冰水浴中，恒溫5分鐘后，向體系B中滴加5份吡咯和10份冰水的混合物，滴加時間為10分鐘，滴加完畢后，在0°C下繼續反應0.5小時，制得聚吡咯/天然纖維懸浮液；
[0061]⑤將聚吡咯/天然纖維懸浮液通過反復三次的洗滌和減壓過濾，制得聚吡咯/天然纖維復合導電天然纖維。[0062]所述水基陽離子無規共聚物表面活性劑的具體制備過程為:將硬性乙烯基單體、軟性乙烯基單體、陽離子乙烯基單體、丙烯酰胺類單體、冰醋酸和有機助溶劑按10:28:50:10:2.5:15的質量比加入到反應器中，在攪拌下加熱升溫至90°C。然后向體系中滴加I份引發劑和7份有機助溶劑的混合液，滴加時間為0.5小時，然后在90°C條件下繼續保溫反應3小時。最后將體系冷卻至室溫，制得黃色半透明的水基陽離子無規共聚物表面活性劑。
[0063]所述天然纖維為棉纖維；所述催化劑為過硫酸銨；
[0064]所述硬性乙烯基單體為苯乙烯；所述軟性乙烯基單體為甲基丙烯酸丁酯；所述陽離子乙烯基單體為丙烯酰氧乙基二甲基芐基氯化銨；所述丙烯酰胺類單體為羥甲基丙烯酰胺；所述有機助溶劑為丙酮；所述引發劑為過氧化二苯甲酰。
[0065]實施例5
[0066]水基高分子摻雜作用下導電天然纖維的制備方法:通過原位吸附化學氧化聚合法制備聚吡咯/天然纖維復合導電天然纖維，制備的具體過程如下:
[0067]①在室溫下向反應器中加入100份天然纖維和4000份水，攪拌10分鐘，制得均勻分散的天然纖維懸浮液；
[0068]②向600份均勻分散的天然纖維懸浮液體系中加入7.5份水基陽離子無規共聚物表面活性劑，攪拌60分鐘，得到體系A ；
[0069]③向體系A中加入30份催化劑和30份水的混合液，攪拌10分鐘，得到體系B ；
[0070]④將體系B置于溫度為0°C的冰水浴中，恒溫5分鐘后，向體系B中滴加50份吡咯和18份冰水的混合物，滴加時間為25分鐘，滴加完畢后，在0°C下繼續反應1.5小時，制得聚吡咯/天然纖維懸浮液；
[0071]⑤將聚吡咯/天然纖維懸浮液通過反復三次的洗滌和減壓過濾，制得聚吡咯/天然纖維復合導電天然纖維。
[0072]所述水基陽離子無規共聚物表面活性劑的具體制備過程為:將硬性乙烯基單體、軟性乙烯基單體、陽離子乙烯基單體、丙烯酰胺類單體、冰醋酸和有機助溶劑按22:30:10:5:2:20的質量比加入到反應器中，在攪拌下加熱升溫至85°C。然后向體系中滴加0.05份引發劑和8份有機助溶劑的混合液，滴加時間為I小時，然后在70°C條件下繼續保溫反應4小時。最后將體系冷卻至室溫，制得黃色半透明的水基陽離子無規共聚物表面活性劑。
[0073]所述天然纖維為植物纖維和棉纖維任意比例的混合物；所述催化劑為三氯化鐵和過硫酸銨任意比例的混合物；
[0074]所述硬性乙烯基單體為甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯任意比例的混合物；所述軟性乙烯基單體為丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸丁酯任意比例的混合物；所述陽離子乙烯基單體為對-乙烯基芐基三甲基氯化銨和甲基丙烯酸二甲胺基乙酯氯化芐季銨任意比例的混合物；所述丙烯酰胺類單體為丙烯酰胺和羥甲基丙烯酰胺任意比例的混合物；所述有機助溶劑為丙酮和N，N-二甲基甲酰胺任意比例的混合物；所述引發劑為過氧化二苯甲酰。
[0075]實施例6
[0076]水基高分子摻雜作用下導電天然纖維的制備方法:通過原位吸附化學氧化聚合法制備聚吡咯/天然纖維復合導電天然纖維，制備的具體過程如下:[0077]①在室溫下向反應器中加入100份天然纖維和9900份水，攪拌25分鐘，制得均勻分散的天然纖維懸浮液；
[0078]②向8000份均勻分散的天然纖維懸浮液體系中加入8.5份水基陽離子無規共聚物表面活性劑，攪拌20分鐘，得到體系A ；
[0079]③向體系A中加入15份催化劑和55份水的混合液，攪拌35分鐘，得到體系B ；
[0080]④將體系B置于溫度為0°C的冰水浴中，恒溫5分鐘后，向體系B中滴加20份吡咯和30份冰水的混合物，滴加時間為15分鐘，滴加完畢后，在0°C下繼續反應2小時，制得聚吡咯/天然纖維懸浮液；
[0081]⑤將聚吡咯/天然纖維懸浮液通過反復三次的洗滌和減壓過濾，制得聚吡咯/天然纖維復合導電天然纖維。
[0082]所述水基陽離子無規共聚物表面活性劑的具體制備過程為:將硬性乙烯基單體、軟性乙烯基單體、陽離子乙烯基單體、丙烯酰胺類單體、冰醋酸和有機助溶劑按30:16:20:7:5:23的質量比加入到反應器中，在攪拌下加熱升溫至70°C。然后向體系中滴加1.8份引發劑和9份有機助溶劑的混合液，滴加時間為0.5小時，然后在70°C條件下繼續保溫反應3.5小時。最后將體系冷卻至室溫，制得黃色半透明的水基陽離子無規共聚物表面活性劑。
[0083]所述天然纖維為植物纖維和木纖維任意比例的混合物；所述催化劑為三氯化鐵和過硫酸銨任意比例的混合物；
[0084]所述硬性乙烯基單體為甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯任意比例的混合物；所述軟性乙烯基單體為丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸丁酯任意比例的混合物；所述陽離子乙烯基單體為甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和二烯丙基二甲基氯化銨任意比例的混合物；所述丙烯酰胺類單體為丙烯酰胺和羥甲基丙烯酰胺任意比例的混合物；所述有機助溶劑為丙酮和N, N- 二甲基甲酰胺任意比例的混合物；所述引發劑為偶氮二異丁腈。
[0085]實施例7
[0086]水基高分子摻雜作用下導電天然纖維的制備方法:通過原位吸附化學氧化聚合法制備聚吡咯/天然纖維復合導電天然纖維，制備的具體過程如下:
[0087]①在室溫下向反應器中加入100份天然纖維和6200份水，攪拌40分鐘，制得均勻分散的天然纖維懸浮液；
[0088]②向6000份均勻分散的天然纖維懸浮液體系中加入10份水基陽離子無規共聚物表面活性劑，攪拌10分鐘，得到體系A ；
[0089]③向體系A中加入35份催化劑和50份水的混合液，攪拌25分鐘，得到體系B ；
[0090]④將體系B置于溫度為0°C的冰水浴中，恒溫5分鐘后，向體系B中滴加30份吡咯和5份冰水的混合物，滴加時間為30分鐘，滴加完畢后，在(TC下繼續反應I小時，制得聚吡咯/天然纖維懸浮液；
[0091]⑤將聚吡咯/天然纖維懸浮液通過反復三次的洗滌和減壓過濾，制得聚吡咯/天然纖維復合導電天然纖維。
[0092]所述水基陽離子無規共聚物表面活性劑的具體制備過程為:將硬性乙烯基單體、軟性乙烯基單體、陽離子乙烯基單體、冰醋酸和有機助溶劑按25:10:40:3.5:25的質量比加入到反應器中，在攪拌下加熱升溫至90°C。然后向體系中滴加2份引發劑和I份有機助溶劑的混合液，滴加時間為I小時，然后在85°c條件下繼續保溫反應4小時。最后將體系冷卻至室溫，制得黃色半透明的水基陽離子無規共聚物表面活性劑。
[0093]所述天然纖維為木纖維；所述催化劑為三氯化鐵；
[0094]所述硬性乙烯基單體為甲基丙烯酸甲酯；所述軟性乙烯基單體為丙烯酸丁酯。所述陽離子乙烯基單體為甲基丙烯酰氧乙基二甲基芐基氯化銨；所述有機助溶劑為丙酮；所述引發劑為偶氮二異庚腈。
[0095]實施例8
[0096]水基高分子摻雜作用下導電天然纖維的制備方法:通過原位吸附化學氧化聚合法制備聚吡咯/天然纖維復合導電天然纖維，制備的具體過程如下:
[0097]①在室溫下向反應器中加入100份天然纖維和8500份水，攪拌35分鐘，制得均勻分散的天然纖維懸浮液；
[0098]②向10000份均勻分散的天然纖維懸浮液體系中加入3份水基陽離子無規共聚物表面活性劑，攪拌25分鐘，得到體系A ；
[0099]③向體系A中加入33份催化劑和60份水的混合液，攪拌30分鐘，得到體系B ；
[0100]④將體系B置于溫度為0°C的冰水浴中，恒溫5分鐘后，向體系B中滴加40份吡咯和28份冰水的混合物，滴加時間為10分鐘，滴加完畢后，在0°C下繼續反應2小時，制得聚吡咯/天然纖維懸浮液；
[0101]⑤將聚吡咯/天然纖維懸浮液通過反復三次的洗滌和減壓過濾，制得聚吡咯/天然纖維復合導電天然纖維。
[0102]所述水基陽離子無規共聚物表面活性劑的具體制備過程為:將硬性乙烯基單體、軟性乙烯基單體、陽離子乙烯基單體、冰醋酸和有機助溶劑按27:13:5:4.5:5的質量比加入到反應器中，在攪拌下加熱升溫至80°C。然后向體系中滴加0.07份引發劑和10份有機助溶劑的混合液，滴加時間為I小時，然后在75°C條件下繼續保溫反應3小時。最后將體系冷卻至室溫，制得黃色半透明的水基陽離子無規共聚物表面活性劑。
[0103]所述天然纖維為木纖維和植物纖維任意比例的混合物；所述催化劑為三氯化鐵和過硫酸銨任意比例的混合物；
[0104]所述硬性乙烯基單體為甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯任意比例的混合物；所述軟性乙烯基單體為丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸丁酯任意比例的混合物。所述陽離子乙烯基單體為甲基丙烯酰氧乙基二甲基芐基氯化銨和丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨任意比例的混合物；所述有機助溶劑為丙酮和N，N- 二甲基甲酰胺任意比例的混合物；所述引發劑為偶氮二異丁腈。
[0105]本發明的關鍵在于采用水基陽離子高分子作為制備聚吡咯/天然纖維復合導電天然纖的摻雜劑，陽離子基團如氨基的引入可適當地抑制聚吡咯不規則鏈的產生；同時亦可緩解改性纖維的絮聚問題。此外，大分子摻雜劑亦可改善導電高分子的導電和熱穩定性。本發明產品采用原位化學氧化聚合方法制備，工藝簡單，所制得導電纖維素纖維可直接通過傳統的造紙工藝單獨或與原纖維素纖維復配制得系列導電(包裝)紙，其在諸多領域如抗靜電材料、電磁屏蔽、儲能設備、傳感器和電子設備的包裝等均體現出誘人的優勢及應用前景。其亦可替代目前國內外市場上廣泛使用的靜電電磁屏蔽塑料包裝，緩解塑料對環境造成的壓力。
【權利要求】
1.一種水基高分子摻雜作用下導電天然纖維的制備方法，其特征在于:通過原位吸附化學氧化聚合法制備聚吡咯/天然纖維復合導電天然纖維，制備的具體過程如下: ①在室溫下向反應器中加入100份天然纖維和500~9900份水，攪拌10~40分鐘，制得均勻分散的天然纖維懸浮液； ②向600~10000份均勻分散的天然纖維懸浮液中加入2.5~10份水基陽離子無規共聚物表面活性劑，攪拌10~60分鐘，得到體系A ； ③向體系A中加入15~35份催化劑和30~60份水的混合液，攪拌10~30分鐘，得到體系B ； ④將體系B置于溫度為0°C的冰水浴中,恒溫后，向體系B中滴加5~50份吡咯和5~30份冰水的混合物，滴加時間為10~30分鐘，滴加完畢后，在0°C下繼續反應0.5~2小時，制得聚吡咯/天然纖維懸浮液； ⑤將聚吡咯/天然纖維懸浮液經過反復的洗滌和減壓過濾，制得聚吡咯/天然纖維復合導電天然纖維。
2.根據權利要求1所述的一種水基高分子摻雜作用下導電天然纖維的制備方法，其特征在于:所述水基陽離子無規共聚物表面活性劑的具體制備過程為:將硬性乙烯基單體、軟性乙烯基單體、陽離子乙烯基單體、丙烯酰胺類單體、冰醋酸和有機助溶劑按(10~30):(10~30):(5~50):(0~10):(2~5): (5~25)的質量比加入到反應器中，在攪拌下加熱升溫至70~90°C，然后滴加0.05~2份引發劑和I~10份有機助溶劑的混合液，滴加時間為0.5~I小時，再在70~90°C條件下繼續保溫反應3~4小時，最后冷卻至室溫，制得黃色半透明的水基陽離子無規共聚物表面活性劑。
3.根據權利要求2所述的一種水基高分子摻雜作用下導電天然纖維的制備方法，其特征在于:所述硬性乙烯基單體為甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯中的一種或兩種任意配比的混合物。
4.根據權利要求2所述的一種水基高分子摻雜作用下導電天然纖維的制備方法，其特征在于:所述軟性乙烯基單體為丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯中的一種或兩種任意配比的混合物。
5.根據權利要求2所述的一種水基高分子摻雜作用下導電天然纖維的制備方法，其特征在于:所述陽離子乙烯基單體為甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、甲基丙烯酰氧乙基二甲基芐基氯化銨、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、丙烯酰氧乙基二甲基芐基氯化銨、對-乙烯基芐基三甲基氯化銨、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯氯化芐季銨、二烯丙基二甲基氯化銨中的一種或兩種任意配比的混合物。
6.根據權利要求2所述的一種水基高分子摻雜作用下導電天然纖維的制備方法，其特征在于:所述丙烯酰胺類單體為丙烯酰胺、羥甲基丙烯酰胺中的一種或兩種任意配比的混合物。
7.根據權利要求2所述的一種水基高分子摻雜作用下導電天然纖維的制備方法，其特征在于:所述有機助溶劑為丙酮、N，N-二甲基甲酰胺中的一種或兩種任意配比的混合物。
8.根據權利要求2所述的一種水基高分子摻雜作用下導電天然纖維的制備方法，其特征在于:所述引發劑為偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、過氧化二苯甲酰中的一種。
9.根據權利要求1所述的一種水基高分子摻雜作用下導電天然纖維的制備方法，其特征在于:所述天然纖維為棉纖維、植物纖維、木纖維中的一種或兩種任意配比的混合物。
10.根據權利要求1所述的一種水基高分子摻雜作用下導電天然纖維的制備方法，其特征在于:所述催化 劑為三氯化鐵、過硫酸銨中的一種或兩種任意配比的混合物。
【文檔編號】D06M101/06GK104005229SQ201410240726
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月30日 優先權日:2014年5月30日
【發明者】王海花, 范潔, 費貴強, 汪麗, 牟靜 申請人:陜西科技大學