[發(fā)明專利]一種具有彈性的導(dǎo)電復(fù)合纖維及其制備方法

無效

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• 申請日: 2013-10-30
• 公開（公告）號: CN103556452A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐醒我;關(guān)樂;趙滿才
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州龍杰特種纖維股份有限公司
• 主分類號: D06M11/74
• 分類號: D06M11/74;D06M101/38
• 代理公司: 北京世譽(yù)鑫誠專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11368
• 代理人: 孫國棟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于復(fù)合纖維及其制備領(lǐng)域，特別涉及一種導(dǎo)電復(fù)合纖維及其制備方法。

背景技術(shù)

導(dǎo)電纖維是在20世紀(jì)60年代出現(xiàn)的一種新的纖維品種，通常把電導(dǎo)率大于10-8Ω-1cm-1(20℃、65%RH條件下)的纖維定義為導(dǎo)電纖維。1974年美國杜邦公司首先采用復(fù)合紡絲技術(shù)成功制備出以炭黑為導(dǎo)電芯層的復(fù)合導(dǎo)電纖維，雖然這種導(dǎo)電纖維的質(zhì)量和性能較好，使用范圍廣，但由于特殊的紡絲工藝而導(dǎo)致其成本較高。常見的是將導(dǎo)電粒子與聚合物基體共混，進(jìn)一步紡絲得到導(dǎo)電纖維（CN1563526，CN1584141，CN102534868A，CN102560746A，CN102517683A，CN102102231A，CN1431342和CN101187078）。但要想獲得較高的電導(dǎo)率，就必須加大導(dǎo)電粒子的添加量，這既影響共混物的可紡性，也會大幅度降低纖維的力學(xué)性能。采用后處理的方法則可以很好地保留有機(jī)纖維固有的良好的力學(xué)性能。后處理法主要是采用化學(xué)鍍和物理沉積法在普通纖維表層形成導(dǎo)電層（CN102051803A和CN101705614A），或?qū)?dǎo)電高分子單體吸附在纖維表面進(jìn)行原位反應(yīng)賦予普通纖維導(dǎo)電能力（CN101070672和CN1099443），而更常見的是對常規(guī)纖維進(jìn)行預(yù)處理，進(jìn)而涂敷導(dǎo)電粒子制備導(dǎo)電纖維（CN1749476）。

目前應(yīng)用較廣的碳黑涂覆型有機(jī)導(dǎo)電纖維的電導(dǎo)率通常在10-5Ω-1cm-1左右。但后處理容易損傷纖維結(jié)構(gòu)，且導(dǎo)電涂層在洗滌與摩擦中容易脫落，還會使普通纖維失去了原有的良好力學(xué)性能，難以進(jìn)一步編織成織物，特別是其偏低的電導(dǎo)率限制了它的應(yīng)用范圍。陳威等人通過化學(xué)修飾的方法在芳綸纖維形成一定比例的自由氨基基團(tuán)，浸泡在N-甲基吡咯烷酮溶液中，通過超聲輔助，與表面羧基化的碳納米管反應(yīng)，部分碳納米管進(jìn)入到Kevlar纖維內(nèi)部，而另一部分則通過與氨基形成酰胺鍵而固定在纖維表面（CN101831800A）。李耀剛等人先用堿處理聚丙烯腈，通過KH550改性制備出氧化石墨改性的聚丙烯腈纖維，并將其置于氧化石墨的分散液中，滴加水合肼水溶液，加熱反應(yīng)，得到一種石墨烯包覆聚丙烯腈纖維（CN102619080A）。我們曾利用有機(jī)纖維溶脹所形成的松散結(jié)構(gòu)，將分散在有機(jī)溶劑中的導(dǎo)電粒子嵌入或吸附到高彈性纖維外部得到皮芯結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電纖維（CN101487148A，CN102121192A和CN102199871A），在保證纖維原有的高彈性的基礎(chǔ)上，其電導(dǎo)率可達(dá)102Ω-1cm-1左右。本專利則提出更為綠色環(huán)保的制備方法，無需將導(dǎo)電粒子分散到有機(jī)溶劑中，整個制備過程在水相中進(jìn)行，所制備的導(dǎo)電復(fù)合纖維具有導(dǎo)電率高、導(dǎo)電成分不易脫落、導(dǎo)電性能持久、手感柔軟和可編織等優(yōu)點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種導(dǎo)電復(fù)合纖維及其制備方法，利用吸附在有機(jī)纖維上的苯胺或吡咯與導(dǎo)電粒子的強(qiáng)相互作用力，將導(dǎo)電粒子吸附到纖維表面，制備出導(dǎo)電復(fù)合纖維。制備過程無需有機(jī)溶劑，綠色環(huán)保，工藝簡便，成本低廉，可連續(xù)化、規(guī)模化生產(chǎn)。

本發(fā)明的一種導(dǎo)電復(fù)合纖維，一種具有彈性的導(dǎo)電復(fù)合纖維，其特征在于：所述導(dǎo)電復(fù)合纖維包括芯層和皮層，皮層包含導(dǎo)電粒子，芯層為有機(jī)纖維，其中導(dǎo)電粒子的質(zhì)量百分含量為0.5～10%，有機(jī)纖維為彈性聚合物纖維，其質(zhì)量百分含量為90～99.5%。

所述導(dǎo)電粒子為碳納米管、石墨烯、氧化石墨或納米尺寸的石墨粉。

所述有機(jī)纖維為聚氨酯。

本發(fā)明的一種導(dǎo)電復(fù)合纖維的制備方法，包括：

（1）將有機(jī)纖維在預(yù)處理液中進(jìn)行預(yù)處理，然后吹干；

（2）將上述纖維浸入導(dǎo)電粒子的水分散液中，在冰水浴中超聲輔助將導(dǎo)電粒子吸附到纖維外層，浸潤，晾干，然后再用鹽酸進(jìn)行浸潤、清洗、烘干，即得導(dǎo)電復(fù)合纖維。

所述步驟（1）中預(yù)處理液為飽和苯胺或飽和吡咯水溶液，預(yù)處理時間為5～30min。

所述步驟（2）中水分散液中導(dǎo)電粒子的濃度為1～40mg/ml。

所述步驟（2）中纖維在水分散液中的浸潤時間為1～60min。

所述步驟（2）中所述鹽酸濃度為0.5～3mol/ml。

所述步驟（2）中纖維在鹽酸中的浸潤時間為10～60min。

有益效果

（1）本發(fā)明制備過程無需有機(jī)溶劑，綠色環(huán)保，工藝簡便，成本低廉，可實現(xiàn)連續(xù)化、規(guī)?；a(chǎn)；

（2）本發(fā)明制備的導(dǎo)電復(fù)合纖維導(dǎo)電率高、導(dǎo)電成分不易脫落、導(dǎo)電性能持久、手感柔軟和可編織等優(yōu)點；