一种导电纤维的制备方法及其制品技术

本发明专利技术涉及一种导电纤维的制备方法及其制品。该制备方法包括：１．采用干混合法对导电组分进行预处理；所述导电组分是碳黑、金属、金属氧化物或本征导电高聚物中的任一种；２．按照如下重量百分比配方配置涂覆液：导电组分２０％～５０％，溶剂２５％～６５％，纯净水余量；所述的溶剂是指甲酸、苯酚、四氯乙烷、二甲基乙酰胺、氢氧化钠、硫酸中的一种或两种；３．采用涂覆法即可制造出所述的导电纤维。与现有技术比较，本发明专利技术导电纤维具有导电成分不易脱落、导电性持久，电阻率低，手感柔软，服用舒适等优点；其制备方法工艺简单，成本较低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种导电纤维的制备方法及其制品，具体为一种表面溶解-涂覆型导电纤维的制备方法及由该方法制得的导电纤维，国际专利主分类号拟为Int.cl7.D01F 1/00。
技术介绍
随着高技术的发展，静电放电对环境造成的污染越来越严重，所造成的后果也不仅仅限于舒适、美观等问题，在某些情况下，静电释放可以引起许多危害结果。例如，在煤矿行业，静电可能会引发爆炸，造成人员伤亡和财产损伤的灾难性事故；在办公场所，人体所带静电会对办公室自动化仪器等产生干扰，使计算机等出错或损坏；静电放电造成的频谱干扰往往使电子、通信、航空、航天等领域中应用的现代电子仪器仪表和设备产生信号丢失、误码等运转故障，甚至造成损害和灾难。在石油、化工、精密机械、煤矿、食品、医药等行业也均需对静电的防护采取特殊的措施，以防事故和灾难的发生。此外，电磁波辐射是一种人的感官无法直接感觉到的无形污染。人体长期反复接触高频电磁波或微波等，会诱发体器官内的细胞或人体组织产生病变，易形成永久性疾病，甚至危及生命。因此，在现代社会工作和生活中，研发静电防护技术具有非常重要的意义。其中，可用于纺织加工的导电纤维就是静电防护技术中主力品种。目前导电纤维的制备方法主要包括1、后处理方法。它包括①利用粘合剂将导电成分涂覆黏附在纤维表面；②通过化学或电化学方法将本征导电高聚物沉积在纤维表面；③利用真空喷涂或电镀的方法使金属微粉沉积在纤维表面而赋予纤维导电性(参见PCT专利WO 99/15725，含有本征导电高聚物的纤维制备，Kinlen，Patrick，J；Ding Yiwei；Fisher，W. Keith；Preparation of fiberscontaining intrinsically conductive polymers . WO99/15725，1999)。利用粘合剂将导电成分涂覆黏附在纤维表面的制备方法是一种为传统的涂覆方法。而该文献报道的方法是选取适当的溶剂将粘合剂稀释后，再将导电成分分散于其中配置成涂覆液，然后将其涂覆于纤维表面，当溶剂挥发和粘合剂固化后，导电成分依靠粘合剂粘覆于纤维表面。该涂覆方法所制备导电纤维的缺点是涂层较厚，纤维手感硬，同时导电微粒易于脱落。2、熔融纺丝法该方法主要是将导电碳黑、铜、银、镍、镉等金属或其硫化物、腆化物、氧化物等浅色导电化合物超细粉体作为导电成分与成纤高聚物混合制备共混导电纤维，或者通过复合纺丝技术制备复合导电纤维。其中，根据导电成分在基体聚合物中的分布状态，复合导电纤维可分为皮芯型、偏芯型、并列型、三叶型等(参见美国专利US6710242，皮芯复合导电纤维，Migamoto M M，Tsutsumi hidenobu，etal.Core-sheath compositeconductive fiber.JP，US6710242，2004)。该方法工艺较复杂、成本较高。3、本征导电高聚物直接纺丝法目前研究较多的是本征导电高聚物直接纺丝法。本征导电高聚物主要有聚苯胺(PANI)、聚吡咯(PPY)、聚噻吩(PTH)、聚对苯(PPP)等。其中，聚苯胺材料具有原料价格较低、合成工艺较简单、导电性能的稳定性较好等特点而受到重视。通常情况下是将聚苯胺的中间产物—非导电的翠绿亚胺(EB)溶液经质子酸掺杂，经湿法纺丝制得导电纤维；也可在PANI-EB溶液中掺杂十二烷基苯磺酸(DBSA)或与含有机金属锌的混合物共混塑化后，在熔融状态下加工成纤维。此外还可采用电化学方法制备纳米聚苯胺导电纤维(参见张清华等，聚苯胺/PA11共混导电纤维的制备和性能，应用聚合物科学；Qinghua Zhang，Xianhong Wang，Dajun Chen，Xianbin Jing，Preparation and Properties of conductive polyaniline/poly-ω-aminoundecanoyle Fibers.J Appl Polym Sci 2002，851458；菲利普等，磺酸基掺杂的聚苯胺溶液经湿法纺丝制备本征导电纤维，材料进展；BY S J P，Phillip N A，et al.Inherently Electrically ConductiveFibers Wet Spun from a sulfonic Acid-doped Polyaniline Solution.Adv Mater，1998，101351～1353)。但由于本征导电高聚物不熔不溶的特点限制了其在直接纺丝方面的应用。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术提供一种新型的导电纤维的制备方法。该导电纤维的制备方法基于溶解理论，具有纤维表面部分溶解的特点。采用本专利技术制备方法制得的导电纤维因该制备方法的特点可称为表面溶解-涂覆型导电纤维。由本专利技术制备方法制得的表面溶解-涂覆型导电纤维具有电阻率低、手感好、导电组分不易脱落和导电性持久等优点。为了解决所述技术问题，本专利技术采用的技术方案为，设计一种导电纤维的制备方法，该方法包括以下步骤(1).导电组分预处理采用干混合法对导电组分进行预处理，将导电组分加入高混机内，在4000～5000rpm较高速下搅拌5～10min，并升温30～80℃，以雾状形式喷入钛酸酯偶联剂；先1000rpm低速搅拌5～10min，再6000～8000rpm高速搅拌5～10min后，即可得到预处理的导电组分；所述的导电组分是碳黑、金属、金属氧化物或本征导电高聚物中的任一种；(2).配置导电涂覆液按照如下重量百分比配方配置涂覆液导电组分 20％～50％，溶剂 25％～65％，纯净水 余量，各组分之和为100％；所述的溶剂是指甲酸、苯酚、四氯乙烷、二甲基乙酰胺、氢氧化钠、硫酸中的一种或两种；(3).制造导电纤维采用涂覆法制造导电纤维，在连续涂机上，以3～8m/min的速度将导电涂覆液连续涂覆于基体纤维的表面，后经50～80℃热水洗净后，即可得到所述的导电纤维；所述的基体纤维是指合成纤维或天然纤维中的任一种。本专利技术基于溶解理论，具有纤维表面部分溶解的特点。与现有技术比较，由于纤维表面被溶剂部分溶解，可使导电组分有效地镶嵌在纤维表面，成为纤维结构有机的一部分，因此，所制备导电纤维具有导电成分不易脱落和导电性持久的特点；又由于本专利技术制备方法所述的导电组分不是以“面板”形态涂覆在纤维表面上的，而是以微粒状均匀镶嵌在纤维表面内，因此，所制备导电纤维具有电阻率低，手感柔软，服用舒适的优点；此外，与导电纤维熔融纺丝的制备方法相比，本专利技术制备方法还具有工艺简单和成本较低的优点。实验表明，本专利技术导电纤维在保持原基体纤维的力学性能的同时，具有了非常好的导电性能(参见表1数据)。表1.基体纤维处理前后各项力学性能指标表 具体实施方式下面结合实施例进一步叙述本专利技术本专利技术所述的导电纤维制备方法不同于传统的涂覆方法，前者的基础是溶解理论，而后者的基础是粘合理论。本专利技术的关键在于选取或调制能溶解基体纤维的溶剂并将导电组分均匀分散在其中，使所述的溶剂能够在工业化连续生产过程中与基体纤维于适当的接触时间内渗入基体纤维的纤维表层并使其溶胀，进而部分溶解。在溶剂分子对基体纤维表层溶胀-溶解的过程中，分散在溶剂中的导电成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导电纤维的制备方法，它包括以下步骤：（１）．导电组分预处理：采用干混合法对导电组分进行预处理，将导电组分加入高混机内，在４０００～５０００ｒｐｍ较高速下搅拌５～１０ｍｉｎ，并升温至３０～８０℃，以雾状形式喷入钛酸酯偶联剂；先１０ ００ｒｐｍ低速搅拌５～１０ｍｉｎ，再６０００～８０００ｒｐｍ高速搅拌５～１０ｍｉｎ后，即可得到预处理的导电组分；所述的导电组分可以是碳黑、金属、金属氧化物或本征导电高聚物中的任一种；（２）．配置导电涂覆液：按照如下重量百分比配方配置 涂覆液：导电组分２０％～５０％，溶剂２５％～６５％，纯净水余量，各组分之和为１００％；所述的溶剂是指甲酸、苯酚、四氯乙烷、二甲基乙酰胺、氢氧化钠、硫酸中的一种或两种；（３）．制造导电纤维： 采用涂覆法制造导电纤维，在连续涂覆机上，以３～８ｍ／ｍｉｎ的速度将导电涂覆液连续涂覆于所述基体纤维的表面，后经５０～８０℃热水洗净后，即可得到所述的导电纤维；所述的基体纤维是指合成纤维或天然纤维中的任一种。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：肖长发，金欣，安树林，王永跃，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]