[發(fā)明專利]一種多孔中空纖維導電材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811325447.0
• 申請日: 2018-11-08
• 公開（公告）號: CN109537105B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發(fā)明（設計）人: 嚴玉蓉;林超;邱志明;吳松平;李偉培;黃楚云;夏琪;續(xù)安鼎
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: D01F9/22
• 分類號: D01F9/22;D01F1/08;D01F1/09;D01D5/00;D01D5/34
• 代理公司: 廣州市華學知識產(chǎn)權代理有限公司 44245
• 代理人: 羅嘯秋

本發(fā)明屬于功能纖維材料領域，公開了一種多孔中空纖維導電材料及其制備方法。將聚丙烯腈溶解于有機溶劑中，加入成孔劑攪拌混合均勻，得到皮層溶液；將水溶性高分子材料溶解于去離子水中，得到芯層溶液；將皮層溶液和芯層溶液通過靜電紡絲，得到具有皮芯結構復合纖維材料；通過水浴浸泡和冷凍干燥處理，除去芯層成分，得到中空纖維材料；將中空纖維材料在惰性氣氛下經(jīng)過預氧化和碳化處理，然后針對成孔劑進行刻蝕處理，得到多孔中空纖維導電材料。本發(fā)明的多孔中空纖維導電材料能夠保證導電材料的皮芯結構，導電性能好；并借助皮芯結構和多孔結構減少電荷的集聚，降低電荷密度，提高材料的防靜電耐久性。

技術領域

本發(fā)明屬于功能纖維材料領域，具體涉及一種多孔中空纖維導電材料及其制備方法。

背景技術

碳納米管具有極大的長徑比、優(yōu)異的機械強度以及良好的導電導熱能力，是一種理想的柔性導電材料；石墨烯是由sp²雜化的碳原子組成的蜂窩狀結構，單層石墨烯的厚度僅為0.335nm，其透光率高達97.7％，楊氏模量達到1TPa，是目前已知強度最高、厚度最薄的材料，因其極佳的柔性和導電性，被認為是制備柔性導電材料的理想材料；碳納米管和石墨烯都具有良好的柔性、出色的導電和導熱性、優(yōu)異的物理與化學穩(wěn)定性，以及具有結構和性能易于調(diào)控等特點，近年來在柔性導電材料領域的應用得到了廣泛的關注和實質(zhì)性的發(fā)展。

靜電紡絲是一種特殊的纖維制造工藝，聚合物溶液或熔體在強電場中進行噴射紡絲。在電場作用下，針頭處的液滴會由球形變?yōu)閳A錐形(即“泰勒錐”)，并從圓錐尖端延展得到纖維細絲。這種方式可以生產(chǎn)出納米級直徑的聚合物細絲。靜電紡絲技術在構筑一維納米結構材料領域已發(fā)揮了非常重要的作用，應用靜電紡絲技術已經(jīng)成功的制備出了結構多樣的納米纖維材料。通過不同的制備方法，如改變噴頭結構、控制實驗條件等，可以獲得實心、空心、核-殼結構的超細纖維或是蜘蛛網(wǎng)狀結構的二維纖維膜；通過設計不同的收集裝置，可以獲得單根纖維、纖維束、高度取向纖維或無規(guī)取向纖維膜等。

現(xiàn)代防靜電工作服面料中普遍使用了導電纖維，導電纖維的抗靜電機理是使導電纖維之間產(chǎn)生電暈放電。電暈放電是一種很緩和的放電形式，當靜電壓達到一定的數(shù)值后，即產(chǎn)生無火花的電暈放電使靜電消除。這種現(xiàn)象通常認為是織物中的導電纖維，在靜電場的作用下，使周圍的空氣產(chǎn)生電離作用而形成正負離子，正負離子中的一種與織物所帶靜電荷相反而中和，另一種則與環(huán)境或大地中和，從而消除了靜電。

現(xiàn)有導電纖維大多采用后處理法加工得到，主要是在普通纖維表面進行化學反應，使導電性高分子吸附在纖維表面，使普通纖維具有導電性能；利用導電成分賦予纖維導電的性能，而這里所用的導電成分即導電填料，且多是直接在纖維表面涂上碳黑或其他金屬導電漿，存在碳黑及金屬導電漿在纖維表面易脫落，不易均勻分布導致防靜電耐久性差。

發(fā)明內(nèi)容

針對以上現(xiàn)有技術存在的缺點和不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種多孔中空纖維導電材料的制備方法。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種通過上述方法制備得到的多孔中空纖維導電材料。

本發(fā)明目的通過以下技術方案實現(xiàn)：

一種多孔中空纖維導電材料的制備方法，包括如下制備步驟：

(1)皮層溶液的制備：將聚丙烯腈溶解于有機溶劑中，然后加入成孔劑攪拌混合均勻，得到皮層溶液；

(2)芯層溶液的制備：將水溶性高分子材料溶解于去離子水中，得到芯層溶液；

(3)將皮層溶液和芯層溶液通過靜電紡絲，得到具有皮芯結構復合纖維材料；

(4)將具有皮芯結構復合纖維材料通過水浴浸泡和冷凍干燥處理，除去皮芯結構復合纖維材料的芯層成分，得到中空纖維材料；

(5)將中空纖維材料在惰性氣氛下經(jīng)過預氧化和碳化處理，然后針對成孔劑進行刻蝕處理，得到多孔中空纖維導電材料。