[發(fā)明專利]一種聚乳酸復(fù)合導(dǎo)電纖維的制備方法

有效

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• 申請日: 2016-04-07
• 公開（公告）號: CN105839397B
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭正;張一風(fēng);潘瑋
• 申請（專利權(quán)）人: 中原工學(xué)院
• 主分類號: D06M11/53
• 分類號: D06M11/53;D06M101/32
• 代理公司: 鄭州優(yōu)盾知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司41125
• 代理人: 張紹琳,張真真

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于復(fù)合導(dǎo)電纖維制備領(lǐng)域，特別涉及一種硫化亞銅/聚乳酸復(fù)合導(dǎo)電纖維制備方法。

背景技術(shù)

聚乳酸(PLA)是一種無毒、可完全生物降解的聚合物，具有較好的化學(xué)惰性、易加工性和良好的生物相容性，不污染環(huán)境，被認(rèn)為是最有發(fā)展前途的高分子材料，備受國內(nèi)外關(guān)注。聚乳酸纖維可由傳統(tǒng)的紡絲工藝(如溶紡、熔紡等)制備，性能與傳統(tǒng)的合成纖維相比不相上下，甚至在某些情況下更為優(yōu)異。目前，國外熔融紡絲法制備聚乳酸纖維的工藝比較成熟，已有不少聚乳酸纖維類商品面世，如美國CargillDow的Ingeo纖維、日本鐘紡公司的Lactron纖維、尤尼吉卡公司的Terramac纖維等。隨著成本的不斷降低，聚乳酸及其纖維的生產(chǎn)規(guī)模逐年擴大。目前，PLA的熔融紡絲技術(shù)已經(jīng)成熟，PLA可望替代石油基高分子材料成為化學(xué)纖維的原料，以解決合成纖維的發(fā)展所面臨的資源短缺和環(huán)境污染問題。而針對PLA纖維的功能化的研究和開發(fā)工作卻較少，纖維的導(dǎo)電功能化已經(jīng)成為產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界的開發(fā)和研究的重點，因此實現(xiàn)PLA纖維的導(dǎo)電功能化非常有必要。

金屬硫化物在光學(xué)、光電化學(xué)、催化、環(huán)保等方面都具有特殊的性能。它們具有良好的化學(xué)和熱穩(wěn)定性，是一種良好的光電材料。利用金屬硫化物的特性來生產(chǎn)導(dǎo)電纖維的方法在目前應(yīng)用最多是纖維表面化學(xué)反應(yīng)法，這種方法主要通過化學(xué)處理，即通過反應(yīng)液的浸漬，在纖維表面產(chǎn)生吸附，然后通過化學(xué)反應(yīng)使金屬硫化物覆蓋在纖維表面。此方法優(yōu)點在于工藝簡單、成本較低，而且對纖維的強度、柔軟性、滑爽性等損傷較少。在20世紀(jì)80年代，日本就研制成這類導(dǎo)電纖維。有人還專門對導(dǎo)電成分及導(dǎo)電機理進行了研究，如日本研制的表面覆蓋銅的硫化物的導(dǎo)電腈綸，是先將腈綸在含銅離子溶液中處理，然后在還原劑中處理，纖維上的Cu²⁺變成Cu⁺與-CN絡(luò)合，進一步形成銅的硫化物的導(dǎo)電性物質(zhì)。由于這些導(dǎo)電物質(zhì)在纖維結(jié)構(gòu)上形成了網(wǎng)絡(luò)，故導(dǎo)電性能很好。國內(nèi)專利87104625.3、201510188325.1、200810084225.4等都是采用這種方法生產(chǎn)導(dǎo)電纖維的。

由于聚丙烯腈纖維上的氰基能與銅離子產(chǎn)生絡(luò)合，使纖維具有導(dǎo)電性；而對于沒有氰基的聚乳酸纖維，導(dǎo)電物質(zhì)就無法與纖維發(fā)生絡(luò)合，因此影響了聚乳酸纖維對金屬硫合物的吸附和吸附牢度，故無法制得導(dǎo)電性能優(yōu)良的纖維。

發(fā)明內(nèi)容

為解決導(dǎo)電物質(zhì)無法與纖維發(fā)生絡(luò)合的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種化學(xué)反應(yīng)法制備聚乳酸復(fù)合導(dǎo)電纖維的方法。該方法首先將聚乳酸纖維進行胺解，使纖維表面存在自由的胺基，然后使用五水硫酸銅和硫代硫酸鈉為原料，采用化學(xué)反應(yīng)法在聚乳酸纖維的表面生成硫化亞銅。該方法有效提高了金屬硫化物在聚乳酸纖維表面的吸附，具有制備工藝條件容易實現(xiàn)、節(jié)約成本、纖維導(dǎo)電性能優(yōu)良等優(yōu)點。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案，一種聚乳酸復(fù)合導(dǎo)電纖維的制備方法，制備所述聚乳酸復(fù)合導(dǎo)電纖維的具體步驟如下：

（1）將聚乳酸纖維浸入到質(zhì)量濃度5%～30%的二元胺水溶液中，于10℃～40℃反應(yīng)10～120分鐘，反應(yīng)完畢后，用水充分漂洗以去除未反應(yīng)的二元胺，將纖維干燥后得到胺化的聚乳酸纖維；

（2）將胺化的聚乳酸纖維浸入質(zhì)量濃度為5%～20%的五水硫酸銅水溶液中，在20℃～60℃浸泡5～30分鐘后，加入質(zhì)量濃度為5%～20%的硫代硫酸鈉水溶液，升溫至70℃～85℃應(yīng)15～50分鐘，取出纖維后用水漂洗、烘干后得聚乳酸復(fù)合纖維。

所述步驟（1）中的二元胺為乙二胺、丙二胺、丁二胺、己二胺中的一種，聚乳酸復(fù)合纖維與乙二胺水溶液的質(zhì)量比為1：10～1：50。

所述步驟（2）中胺化的聚乳酸纖維與五水硫酸銅水溶液的質(zhì)量比為1：5～1：20，五水硫酸銅水溶液與硫代硫酸鈉水溶液的質(zhì)量比為1：1～1：5。

本發(fā)明的有益效果在于：

（1）本發(fā)明首先用二元胺將聚乳酸纖維進行胺解，胺解反應(yīng)不僅使聚乳酸纖維表面產(chǎn)生裂紋和坑洼，而且將纖維表面引入自由的胺基。纖維表面的裂紋和坑洼使硫化亞銅與纖維的機械固著作用增強；同時自由的胺基又可以與銅離子產(chǎn)生化學(xué)絡(luò)合作用，提高銅的硫化物在纖維表面上的吸附。本發(fā)明提高了硫化亞銅在纖維中的含量，真正解決了聚乳酸纖維對金屬硫化物的有效吸附問題，使纖維具有穩(wěn)定、持久的導(dǎo)電效果。

（2）本發(fā)明反應(yīng)條件溫和，所需設(shè)備便宜，生產(chǎn)工藝簡單、成本較低，而且對纖維的強度、滑爽性等損傷較少，具有手感柔軟、變形性好、重量輕和良好的加工性能，可制成各種復(fù)合材料，在服裝、裝飾、產(chǎn)業(yè)等方面有許多新的應(yīng)用。

具體實施方式