[發明專利]一種導電纖維素纖維的制備方法

有效

• 申請號: 201811013279.1
• 申請日: 2018-08-31
• 公開（公告）號: CN109208104B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 俞嘯華;郭建雄
• 申請（專利權）人: 龍絲（上海）新材料科技有限公司
• 主分類號: D01F2/02
• 分類號: D01F2/02;D01F1/09
• 代理公司: 上海海頌知識產權代理事務所(普通合伙) 31258
• 代理人: 馬云

本發明公開了一種導電纖維素纖維的制備方法，包括如下步驟：a)將纖維素溶解在離子液體水溶液中，制得紡絲原液，備用；b)將石墨烯、分散穩定劑、水性丙烯酸乳液超聲分散于水中，制得含石墨烯的浸漬液；c)將步驟a)的紡絲原液經過濾、紡絲、凝固、拉伸、水洗、漂白后，在65～85℃下浸漬于步驟b)中的浸漬液中，然后取出，上油、微波干燥，即得所述導電纖維素纖維；所述的離子液體是由1?丁基?3?甲基咪唑氯鹽與聯1,4?二[1?(3?甲基咪唑)]丁基二氯鹽和聯1,4?二[1?(3?甲基咪唑)]丁基二高氯酸鹽混合得到。實驗表明：本發明制得的導電纖維素纖維具有優異的機械性能、導電性能，具有極強的實用價值。

技術領域

本發明涉及一種導電纖維素纖維的制備方法，屬于功能纖維素纖維技術領域。

背景技術

導電纖維(英文electroconductive fiber)是20世紀60年代出現的一種新的纖維品種，通常是指在標準狀態下(20℃、65％相對濕度)、比電阻(電阻率)在10⁷Ω·cm以下的纖維。導電纖維具有良好的導電性和耐久性，特別是在低濕度下仍具有良好的耐久抗靜電性，因此在工業、民用等領域有著很大的用途。

傳統的導線纖維按導電成分主要包括金屬纖維、炭黑系纖維、導電型金屬化合物纖維和導電高分子型纖維。金屬纖維導電性能好，耐熱、耐化學腐蝕，但對于紡織品而言，金屬纖維抱合力小，紡紗性能差，成品色澤受限制，多用于地毯和工作服面料，制成高細度纖維時價格昂貴。碳黑系纖維是將碳黑與成纖物質混合后采用皮芯紡絲法制成的導電纖維，在保持纖維原有的力學性質以外，又獲得了一定的導電性能，但是顏色單一，通常為黑色或灰黑色，在使用上受到了一定的限制。導電型金屬化合物纖維，以銅、銀、鎳和鎘的硫化物、碘化物或氧化物為導電材料，以混合紡絲法、吸附法或化學反應法制成，牢度較好，其中銅、銀化合物還具有一定的附加功能，如抗菌、除臭，但是銀的成本偏高，而銅、鎳和鎘的硫化物和碘化物的導電纖維較碳黑系纖維差，電磁屏蔽性能一般，主要用于抗靜電。導電高分子型纖維中，由聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等高分子導電材料直接紡絲制成的有機導電纖維，紡絲困難，價格更高，也難在紡織品中廣泛使用。因此，有必要開發可紡性好、導電性優異的新型導線纖維。

纖維素是自然界中分布最廣、含量最多的一種多糖，占植物界碳含量的50％以上，是自然界最豐富的天然有機物之一。纖維素主要來源于植物，例如棉花、木材、棉短絨、麥草、稻草、蘆葦、麻、桑皮等，其中棉花的纖維素含量接近100％，為天然的最純纖維素來源，而一般木材中，纖維素占40～50％，還有10～30％的半纖維素和20～30％的木質素。作為一種可降解的綠色生物材料，天然纖維以其質輕、可降解、價廉、高模量、高強度等優越的性能，逐漸發揮越來越重要的作用。因此，從植物中獲取天然纖維素溶解后制成再生纖維，實現纖維素的再生和功能化，是有效利用纖維素的一條重要途徑。雖然纖維素纖維的使用和開發已經是目前的研究熱點，作為天然纖維，其可紡性好，因此導電纖維素纖維的開發是有效提高纖維素纖維應用的一條重要途徑。

目前已經有關于導電物質與纖維素纖維復合制備導電纖維的相關報道，但是目前主要是通過在纖維素纖維表面涂覆共軛聚合物、碳納米管、金屬粉末等導電涂層來制備導電纖維，例如：中國專利CN201210412670.5中將細菌纖維素超細纖維條進行金屬金、銀、銅、鋁等真空濺射涂層，然后再進行金屬鋅真空濺射或蒸鍍處理，接著放入胺鹽溶液反應，最后進行金屬化導電處理，制得具有發電性能的細菌纖維素纖維；中國專利CN201510182601.3中將導電聚合物直接在再生纖維素表面聚合，導電聚合物可在再生纖維素表面形成致密包覆層，而具有導電性能，制備導電聚合物/再生纖維素纖維復合材料。這種方法制備的導電纖維雖然具有一定的導電性，但是制備方法復雜，而且涂層的戶外穩定性低、靈活性及均勻性差，還不能滿足導電纖維及導電織物的需求。