تولید و بررسی خواص مکانیکی و الکتریکی الیاف پلی پروپیلن/پلی آنیلین به روش ذوب ریسی

کاربرد الیاف و ساختارهای منسوج با خاصیت رسانایی الکتریکی در زمینه های صنعتی مانند حسگرها، حفاظت از مداخله امواج الکترومغناطیس در رادارها و انتقـال اطـلاعات در لباس هایی با کاربرد نظامی مانند استتار می باشد. الیاف رسانای پلیمری به دو روش تولید می شوند. در روش اول الیاف با پلیمرهای رسانا پوشش داده می شوند و روش دوم تولید این الیاف به روش ترریسی یا ذوب ریسی است. در این پژوهش پلی آنیلین به روش شیمیایی از مونومر آنیلین سنتز شد. سپس با اضـافه کردن ذرات پلی آنیلین و دوپـه کننده دودسیل بنزن سولفونیک اسید به پلیـمر پلی پروپیلن و اختلاط در حالت مذاب برای دستیـابی به ترکیب همگن، دانه ی مناسبی تهیه گردید و با استفـاده از روش ذوب ریسی، فیلامنت الیـاف ترکیب حاصله در مقادیر 7/1% و 5% پلی آنیلین تولیـد شد. خواص مکانیکی با اندازه گیری استحکام کششی و مدول اولیه الیاف و خواص ساختاری الیاف توسط میکروسکوپ نوری و الکترونی fesem مورد ارزیابی قرار گرفت. رسانایی الکتریکی نمونه ها نیز در سه حالت دانه، الیاف ریسیده شده و الیاف کشیده شده مورد بررسی قرار گرفت. همچنین در این پروژه به منظور بهبود خواص الکتریکی فیـلامنت و دانه الیـاف تهیه شده از آمیزه ی پلی پروپیـلن و پلی آنیلین/دودسیل بنزن سولفونیک اسید، این نمونه ها به روش غوطه وری تحت تأثیر دو اسید غیرآلی سولفوریک اسید و کلریدریک اسید قرار گرفتند. به منظور بررسی تأثیر اسید بر تبلور و رفتار حرارتی نمونه ها آزمون dsc انجام گرفت. همچنین تأثیر اسـید بر روی نمونه ها توسط آزمون uv-vis نیز، مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصل از تصاویر میکروسکوپ fesem نشان داد که ترکیب پلی پروپیلن و پلی آنیلین همگن است. استحکام و مدول الیاف تهیه شده به ترتیب در حدود mpa 35 و mpa 1000 اندازه گیری شد که قابلیت استفاده از این الیاف در صنعت نساجی مورد تأیید می باشد. بر اساس اندازه گیری رسانایی الکتریکی دانه الیاف تولید شده به روش چهار نقطه ای، رسانایی ترکیب حاصله از دو فاز پلی پروپیلن و پلی آنیلین/دودسیل بنزن سولفونیک اسید در محدوده مواد نیمه رسـانا بود. در واقع با افزودن 5% پلی آنیلین به پلیمر عایق با رسانایی 14-10 زیمنس بر سانتیمتر، رسانایی الکتریکی به میزان 108برابر یعنی در حدود 6-10 زیمنس بر سانتیمتر افزایش یافته است. رسانایی هر دو نمونه الیاف تولیدی تحت تأثیر کشش بهبود یافت؛ در حقیقت اعمال کشش سبب آرایش شبکه رسانا درون زمینه پلیمری می شود و مسیر رسانایی را گسترش می دهد. تأثیر اسید بر روی دانه الیاف (والیاف) سبب دوپ شدن ذرات پلی آنیلین با فرم نارسانای باقی-مانده در الیاف شد و مسیر رسانای فاز پلی آنیلین گسترش یافت؛ بدین ترتیب عملکرد اسید بر روی تمامی نمونه ها، سبب افزایش رسانایی آنها گشت. روند افزایش رسانایی الکتریکی برای دانه الیاف (و الیاف) عمل شده با کلریدریک اسید بیشتر از سولفوریک اسید است، زیرا گروه کلرید در کلریدریک اسید کوچکتر از گروه سولفونه در سولفوریک اسید می باشد و بدین ترتیب قابلیت تحرک برای این گروه بیشتر است که در نهایت سبب افزایش رسانایی در تمامی نمونه ها می شود. نتایج حاصل از آزمون dsc نشان داد نمونه الیاف عمل شده با اسید تبلور کمتری نسبت به نمونه الیاف عمل نشده با اسید دارد. در حقیقت اسید سبب گسترش فاز پلی آنیـلین/دودسیل بنزن سولفونیک اسید می شود و گسترش هر چه بیشتر این فاز سبب کاهش تبلور در زمینه پلی پروپیلن شده است. همچنین مطالعات طیف سنجی uv نشان داد که، جهش های انتقالی *??? در نمونه های عمل شده با اسید بیشتر از نمونه ی عمل نشده با اسید می باشد و این امر نشانگر بهبود رسانایی الکتریکی این نمونه الیاف شده است.