[发明专利]一种基于竹纤维掺杂聚苯胺的不锈钢纤维及其制备方法

说明书

本发明提供一种基于竹纤维掺杂聚苯胺的不锈钢纤维及其制备方法，包括表面含有点阵结构不锈钢纤维和壳核结构的竹纤维掺杂聚苯胺的薄膜，制备方法为：将苯胺单体与表面活化后的竹纤维相混合溶于掺杂酸溶液，形成溶液A；将过硫酸铵溶于另一份掺杂酸溶液中，记为溶液B；将两者分别搅拌均匀后冷却至0℃，待用；将高氯酸和乙二醇的混合物作为电解液，采用四电极电化学电池铂对电极对不锈钢纤维进行电化学处理蚀刻，将不锈钢纤维取出冲洗，置于氢氟酸中腐蚀，氮气干燥；将溶液B搅拌30min，插入不锈钢纤维，滴加溶液A，在0℃下氧化聚合反应，反应完毕后，将不锈钢纤维取出，洗涤干燥，即得到基于竹纤维掺杂聚苯胺的不锈钢纤维。

技术领域

本发明属于导电高分子材料技术领域，具体涉及一种基于竹纤维掺杂聚苯胺的不锈钢纤维及其制备方法。

背景技术

导电高分子也称导电聚合物，具有特殊的分子结构和优异的物理化学性能，在电容器、传感器、燃料电池、金属防腐蚀和有机物半导体光催化降解等领域具有广泛的应用前景。

导电高分子按结构和制备方法可分为：结构型导电高分子和复合型导电高分子。结构型导电高分子根据导电载流子的种类又可将分为离子型导电高分子和电子型导电高分子。离子型导电高分子的载流子主要是正负离子；电子型导电高分子的载流子是电子或空穴，主要是共轭高分子，这类导电高分子大多含有芳香单环、多环和杂环，主要有聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩等，是导电高分子材料研究开发的重点。复合型导电高分子是指在高分子聚合物中加入相当数量的金属或碳等导电物质，通过分散、层积、表面镀层等复合而成，具有金属导电性，在导电涂料、导电橡胶、抗静电材料和电磁屏蔽材料等方面有重要应用。

随着研究发现聚苯胺能使不锈钢纤维的电位维持在稳定钝化区域，使其处于阳极保护状态，聚苯胺在金属防腐工程领域的应用和研究越来越多。中国专利CN 104451826A公开的一种不锈钢表面聚苯胺-聚乙烯吡咯烷酮复合膜及其制备方法，将含有苯胺和聚乙烯吡咯烷酮的硫酸水溶液为电解液，采用循环伏安法在不锈钢表面电化学沉积一层聚苯胺-聚乙烯吡咯烷酮复合膜，以提高不锈钢基底的腐蚀防护作用。中国专利CN 102876037B公开的电化学原位聚合制备金属/聚苯胺/塑料复合膜的方法，将微孔塑料膜包裹的不锈钢板为阳极，以苯胺-酸溶液为电解液，经电化学沉积得到聚苯胺/塑料导电复合膜，在将聚苯胺/塑料导电复合膜为阴极，含银离子溶液为电解液，经电化学沉积得到金属/聚苯胺/塑料复合膜，最后在惰性气体或者真空环境下，经加热保温得到导电复合膜。由上述现有技术可知，目前基于聚苯胺在不锈钢表面的整理都是单纯的利用苯胺单体在不锈钢表面聚合，聚苯胺对不锈钢的功能性能提高很有限，因此，针对不锈钢纤维和聚苯胺薄膜的改性将有利于赋予不锈钢材料更多的功能性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于竹纤维掺杂聚苯胺的不锈钢纤维及其制备方法，采用原位化学氧化聚合法制备形成壳核结构的竹纤维掺杂聚苯胺的薄膜，电化学腐蚀制备形成表面含有点阵结构不锈钢纤维，将竹纤维掺杂聚苯胺的薄膜覆盖于不锈钢纤维的表面，提高不锈钢纤维的吸附能力、电磁屏蔽性能和防腐蚀性能。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种基于竹纤维掺杂聚苯胺的不锈钢纤维，所述基于竹纤维掺杂聚苯胺的不锈钢纤维包括不锈钢纤维和竹纤维掺杂聚苯胺的薄膜，所述竹纤维掺杂聚苯胺的薄膜为壳核结构，所述壳核结构的核层为竹纤维，所述壳层为聚苯胺，所述不锈钢纤维表面含有点阵结构。

作为上述技术方案的优选，所述竹纤维掺杂聚苯胺的薄膜是采用原位化学氧化聚合法制备而成，所述不锈钢纤维是由电化学腐蚀制备而成。

本发明还提供一种基于竹纤维掺杂聚苯胺的不锈钢纤维的制备方法，包括以下步骤：

(1)以硫酸、盐酸、磷酸和十二烷基苯磺酸中的一种作为原料，配置掺杂酸溶液，将其均匀分成两份，备用；