基于过氧化氢氧化和木素磺酸盐掺杂的导电聚合物/纤维素纤维复合材料原位形成机理

原位化学聚合法制备聚合物包覆型导电纸复合材料不但能赋予纸特定的功能，而且还可为导电聚合物的加工利用开辟新的途径，因而倍受关注。但其在环境友好性和经济有效性方面尚存严重不足，亟待改善。本项目基于绿色化学和循环经济的理念，以苯胺、吡咯等为单体，在纤维素纤维的存在下，采用过氧化氢氧化和木素磺酸盐掺杂方法原位制备导电聚合物/纤维素纤维复合材料，揭示复合材料的原位形成机理。探讨过氧化氢催化氧化的方法和机理，推演导电聚合物在纤维素纤维上沉积的历程和动力学；明晰木素磺酸盐掺杂的空间位阻效应，探索木素磺酸盐高效掺杂的途径；考察过氧化氢氧化与木素磺酸盐掺杂的工艺兼容性和反应竞争性；表征导电聚合物在纤维素纤维上的沉积行为。研究成果将为实现纤维素纤维的环境友好、经济有效的功能化和高值化利用提供重要的理论支撑，为导电纸复合材料的研究与开发构建新知，并为其它功能性纤维复合材料的开发提供有益的借鉴。

本项目基于绿色化学和循环经济的理念，以苯胺、吡咯为单体，在纤维素纤维的存在下，采用过氧化氢氧化和木素磺酸盐掺杂方法原位制备具有良好导电性、吸附性及导电阻燃或导电抑菌双功能性的导电聚合物/纤维素纤维复合材料。重点攻破导电聚合物的过氧化氢催化氧化合成和木素磺酸盐高水平掺杂两大关键的理论和技术难题，揭示复合材料的原位形成机理。所提出的导电聚合物/纤维素纤维复合材料的形成机理为：在三氯化铁及羟基自由基的协同催化作用下，苯胺或吡咯单体被过氧化氢氧化成聚苯胺或聚吡咯并沉积于纤维素纤维表面。发现木素磺酸盐的酚羟基对苯胺有阻聚作用，而三氯化铁能抑制阻聚。导电聚合物/纤维素纤维复合材料的抗张强度得到改善，这是经木素磺酸盐掺杂的导电聚合物的熔融温度降低的缘故。木素磺酸盐的较高纯度和较高相对分子质量是实现导电聚合物/纤维素纤维复合材料高水平掺杂及性能优化的前提条件。基于掺杂剂的酸性，能够制得具有导电阻燃双功能的导电聚合物/纤维素纤维复合材料。有机磺酸和植酸掺杂比无机酸掺杂具有更好的阻燃性能，而间氨基苯磺酸自掺杂拥有更优异的耐脱掺杂性能。基于苯胺或吡咯单体的还原性和硝酸银的氧化性，能够一步法制得具有导电抑菌双功能的导电聚合物/纤维素纤维复合材料。研究成果可为实现纤维素纤维的环境友好、经济有效的功能化和高值化利用提供重要的理论支撑，为导电聚合物/纤维素纤维复合材料的研究与开发构建新知，并为其它功能性纤维复合材料的开发提供有益的借鉴。已发表期刊论文9篇，会议论文13篇，其中SCI收录8篇，ISTP收录3篇。1篇博士学位论文和5篇硕士学位论文被收入中国优秀博士硕士学位论文全文数据库（CDMD）。