Investigation into the Dielectric Properties of Polypyrrole Coated Fabrics Composites

• Autorzy: Ge Chuanbing , Liu Yuanjun , Qian Xiaoming , Zhao Xiaoming

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0013.2905

Warianty tytułu

PL

Badanie właściwości dielektrycznych kompozytów z tkanin powlekanych polipirolem

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Flexible polypyrrole coated fabric composites with good dielectric properties were produced using pyrrole as a monomer by in-situ polymerisation on polyester fabric. Initially, the influence of the pyrrole concentration, temperature and time on the dielectric constant of the real and imaginary parts, the loss tangent, and the surface resistance of the composites were investigated. Subsequently, exterior morphologies was analysed. The results show that the pyrrole concentration, the reaction temperature and time had a significant influence on the real and imaginary parts of the dielectric constant, the loss tangent, and the surface resistance of the composites. The polypyrrole composites produced show good performance in terms of dielectric properties and electrical conductivity.In the 0-106 Hz frequency range, the values of the real and imaginary parts of the dielectric constant of the 0.8mol/L group are both at their largest. Moreover, the value of the surface resistance of the 0.8 mol/L group is at its smallest, and the value of the surface resistance of the 0.2 mol/L group is at its largest, which is 12 times the value given by the 0.8mol/L group.Values of the real and imaginary parts of the dielectric constant, and the loss tangent for the experimental group produced by polymerisation at ambient temperature are at their largest, which is superior to the other groups. The value of the surface resistance for the experimental group produced at ambient temperature is at its smallest and the electrical conductivity is at its strongest; the higher the reaction temperature, the larger the value of the resistance. The various dielectric properties of the 150 min group are better than for the other groups.

PL

W pracy wytworzono kompozyty z elastycznych tkanin powlekanych polipirolem. Oceniono właściwości dielektryczne wytworzonych tkanin. Badano wpływ stężenia pirolu, temperatury i czasu na stałą dielektryczną i odporność powierzchni kompozytów. Następnie przeanalizowano morfologię zewnętrzną. Wyniki pokazały, że stężenie pirolu, temperatura i czas reakcji miały znaczący wpływ na stałą dielektryczną i odporność powierzchni kompozytów. Wytworzone kompozyty wykazywały dobrą wydajność pod względem właściwości dielektrycznych i przewodności elektrycznej. W zakresie częstotliwości 0-106 Hz wartości stałej dielektrycznej dla stężenia polipirolu 0,8 mola/l były największe. Wartość rezystancji powierzchniowej dla stężenia polipirolu 0,8 mol/l była najmniejsza, a wartości rezystancji powierzchniowej dla stężenia polipirolu 0,2 mol/l były największe, co stanowiło 12-krotność wartości podanej dla stężenia polipirolu 0,8 mola/l. Dla próbki wytworzonej przez polimeryzację w temperaturze otoczenia wartości stałej dielektrycznej były największe, natomiast wartość rezystancji powierzchniowej była najmniejsza, a przewodność elektryczna najsilniejsza. Stwierdzono, że im wyższa temperatura reakcji, tym większa wartość oporu. Różne właściwości dielektryczne próbki uzyskanej z czasem reakcji 150 min były lepsze od innych grup.

Słowa kluczowe

EN

pyrrole; polypyrrole; dielectric properties; surface resistance; composites

PL

pirol; polipirol; właściwości dielektryczne; opór powierzchniowy; kompozyty

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Łódzki Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Fibres & Textiles in Eastern Europe
• Rocznik: 2019
• Tom: Vol. 27, no. 5 (137)
• Strony: 75--81
• Opis fizyczny: Bibliogr. 31., rys., tab.

Twórcy

autor

Ge Chuanbing

• Tianjin Polytechnic University, School of Textiles, 399 Binshui West Road, Xiqing District, Tianjin 300387, China

autor

Liu Yuanjun

• Tianjin Polytechnic University, School of Textiles, 399 Binshui West Road, Xiqing District, Tianjin 300387, China
• Tianjin Municipal, Key Laboratory of Advanced Fiber and Energy Storage, Tianjin 300387, China

autor

Qian Xiaoming

• Tianjin Polytechnic University, School of Textiles, 399 Binshui West Road, Xiqing District, Tianjin 300387, China
• Tianjin Municipal, Key Laboratory of Advanced Fiber and Energy Storage, Tianjin 300387, China

autor

Zhao Xiaoming

• Tianjin Polytechnic University, School of Textiles, 399 Binshui West Road, Xiqing District, Tianjin 300387, China
• Tianjin Municipal, Key Laboratory of Advanced Fiber and Energy Storage, Tianjin 300387, China

Bibliografia

• 1. Madakbas S, Cakmakci E, Kahraman M V, Esmer K. Preparation, characterisation, and dielectric properties of polypyrrole-clay composites. Chemical Papers 2013; 67, 1048- 1053.
• 2. Yuanjun Liu, Xiaoming Zhao, Xiao Tuo. Study of graphite/silicon carbide coating of plain woven fabric for electrical megawatt absorbing properties. The Journal of The Textile Institute 2017; 108,4: 483-488.
• 3. Upadhyay J, Kumar A. Investigation of structural, thermal and dielectric properties of polypyrrole nanotubes tailoring with silver nanoparticles. Composites Science and Technology 2014; 97, 55-62.
• 4. Yuanjun Liu, Xiaoming Zhao. The influence of dopant type and dosage on the dielectric properties of polyaniline/nylon composites. The Journal of The Textile Institute 2017; 108, 9: 1628-1633.
• 5. Yuanjun Liu, Yuanchen Liu, Xiaoming Zhao. The research of EM wave absorbing properties of ferrite/silicon carbide double coated polyester woven fabric. The Journal of The Textile Institute 2018; 109, 1: 106-112.
• 6. Yuanjun Liu, Baocheng Liu, Xiaoming Zhao. The influence of the type and concentration of oxidants on the dielectric constant of the polypyrrole-coated plain woven cotton fabric , The Journal of The Textile Institute 2018; 109, 9: 1127-1132.
• 7. Wu F, Xie A, Sun M X, Wang Y, Wang M Y. (). Reduced graphene oxide (RGO) modified spongelike polypyrrole (PPy) aerogel for excellent electromagnetic absorption. Journal of Materials Chemistry A 2015; 3: 14358-14369.
• 8. Zhai J, Li Y, Hu S, Xiao D, Han H, Jiang Y, Qu Y. Effect of oxidant dosage and solvent ratio on electric properties of polypyrrole. Materials Technology 2015; 30: 90-95.
• 9. Wang H C, Ma N, Yan Z R, Deng L, He J, Hou Y L, Jiang Y, Yu G H. Cobalt/polypyrrole nanocomposites with controllable electromagnetic properties. Nanoscale 2015; 7: 7189- 7196.
• 10. Yuanjun Liu, Xiaoming Zhao, Xiao Tuo. Preparation of polypyrrole coated cotton conductive fabrics. The Journal of The Textile Institute 2017; 108, 5: 829-834.
• 11. Yuanjun Liu, Yuanchen Liu, Xiaoming Zhao. The influence of pyrrole concentration on the dielectric properties of polypyrrole composite material. The Journal of The Textile Institute 2017; 108,7: 1246-1249.
• 12. Yuanjun Liu, Yuanchen Liu, Xiaoming Zhao. The influence of dopant on the dielectric properties of flexible polypyrrole composites. The Journal of The Textile Institute 2017; 108, 7: 1280-1284.
• 13. Elahi A, Niaz N A, Awan M S, Shakoor A, Mahmood K, Khan Y. Structural, electrical, and magnetic properties of polypyrrole-Zn0.5Ni0.45Mn0.05Fe2O4 nanocomposites prepared by in situ chemical polymerization. Polymer Science Series B 2015; 57: 738- 749.
• 14. Xie A, Jiang W C, Wu F, Dai X Q, Sun M X, Wang Y, Wang M Y. Interfacial synthesis of polypyrrole microparticles for effective dissipation of electromagnetic waves. Journal of Applied Physics 2015; 118.
• 15. Sui M X, Lu X L, Xie A, Xu W D, Rong X H, Wu G J. The synthesis of threedimensional (3D) polydopamine-functioned carbonyl iron powder @ polypyrrole (CIP@PPy) aerogel composites for excellent microwave absorption. Synthetic Metals 2015; 210: 156-164.
• 16. Wu F, Sun M X, Jiang W C, Zhang K, Xie A, Wang Y, Wang M Y. A self-assembly method for the fabrication of a three-dimensional (3D) polypyrrole (PPy)/ poly(3,4- ethylenedioxythiophene) (PEDOT) hybrid composite with excellent absorption performance against electromagnetic pollution. Journal of Materials Chemistry C 2016; 4: 82-88.
• 17. Ahmed K, Kanwal F, Ramay S M, Mahmood A, Atiq S, Al-Zaghayer Y S. High dielectric constant study of TiO2-Polypyrrole composites with low contents of filler prepared by in situ polymerization. Advances in Condensed Matter Physics, 2016.
• 18. Yang R B, Reddy P M, Chang C J, Chen P A, Chen J K, Chang C C. Synthesis and characterization of Fe3O4/polypyrrole/carbon nanotube composites with tunable microwave absorption properties: Role of carbon nanotube and polypyrrole content. Chemical Engineering Journal 2016; 285: 497-507.
• 19. Bhat N V, Seshadri D T, Nate M M, Gore A V. Development of conductive cotton fabrics for heating devices. Journal of Applied Polymer Science 2006; 102: 4690-4695.
• 20. Hakansson E, Kaynak A, Lin T, Nahavandi S, Jones T, Hu E. Characterization of conducting polymer coated synthetic fabrics for heat generation. Synthetic Metals 2004; 144: 21–28.
• 21. Liu Y J, Zhao X M, Tuo X. The research of EM wave absorbing properties of ferrite/silicon carbide/graphite three-layer composite coating knitted fabrics. The Journal of the Textile Institute 2016; 107: 483-492.
• 22. Liu Y, Zhao X. Experimental Studies on the Dielectric Behaviour of Polyester Woven Fabrics. FIBRES & TEXTILES in Eastern Europe 2016; 24, 3(117): 67-71. DOI: 10.5604/12303666.1196614.
• 23. Kim S H, Oh K W, Bahk J H. Electrochemically synthesized polypyrrole and Cu-plated nylon/spandex for electrotherapeutic pad electrode. Journal of Applied Polymer Science 2004; 91: 4064-4071.
• 24. Kincal D, Kumar A, Child A, Reynolds J. Conductivity switching in polypyrrole-coated textile fabrics as gas sensors. Synthetic Metals 1998; 92: 53–56.
• 25. Lekpittaya P, Yanumet N, Grady B P, O’Rear E A. Resistivity of conductive polymercoated fabric. Journal of Applied Polymer Science 2004; 92: 2629–2636.
• 26. Maity S, Chatterjee A, Singh B, Singh A P. Polypyrrole based electro-conductive textiles for heat generation. Journal of The Textile Institute 2014; 105: 887-893.
• 27. Oh K W, Park H J, Kim S H. Stretchable conductive fabric for electrotherapy. Journal of Applied Polymer Science 2003; 88: 1225-1229.
• 28. Varesano A, Vineis C, Tonetti C, Mazzuchetti G, Bobba V. Antibacterial property on Gram-positive bacteria of polypyrrole-coated fabrics. Journal of Applied Polymer Science 2015; 132: 698–701.
• 29. Wang J, Kaynak A, Wang L, Liu X. Thermal conductivity studies on wool fabrics with conductive coatings. Journal of The Textile Institute 2006; 97: 265-269.
• 30. Xu J, Wang D X, Yuan Y, Wei W, Gu S J, Liu R N, Wang X J, Liu L, Xu W L. Polypyrrole-coated cotton fabrics for flexible supercapacitor electrodes prepared using CuO nanoparticles as template. Cellulose 2015; 22: 1355-1363.
• 31. Yaghoubidoust F, Wicaksono D H B, Chandren S, Nur H. Effect of graphene oxide on the structural and electrochemical behavior of polypyrrole deposited on cotton fabric. Journal of Molecular Structure 2014; 1075: 486-493.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).