[發(fā)明專利]一種聚酰胺導(dǎo)電纖維的制備方法

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• 申請日: 2019-08-25
• 公開（公告）號: CN110528105A
• 公開（公告）日: 2019-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 章宏森
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波宏翌能源科技有限公司
• 主分類號: D01F6/90
• 分類號: D01F6/90;D01F1/09;B22F9/24;B22F1/02;C23C16/26;C23C16/44;D01D5/00;D01D1/02
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本發(fā)明涉及一種聚酰胺導(dǎo)電纖維的制備方法，屬于纖維材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明以石墨為碳源，通過原位化學(xué)氣相沉積法在超細(xì)銀粉表面生長石墨烯作為導(dǎo)電摻雜物，以聚酰胺為原料，通過靜電紡絲制備出一種聚酰胺導(dǎo)電纖維；石墨烯是一種由碳原子以sp²雜化連接形成的單原子層的二維晶體材料，這一特殊結(jié)構(gòu)使得石墨烯具備其他材料所不能擁有的良好的電導(dǎo)率；本發(fā)明將制備的導(dǎo)電摻雜物摻雜到聚酰胺中，通過靜電紡絲制備出一種聚酰胺導(dǎo)電纖維，當(dāng)纖維中導(dǎo)電摻雜物的含量達(dá)到一定值(逾滲閥值)的時候，開始形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，形成導(dǎo)電通道，發(fā)生逾滲現(xiàn)象，此時纖維的電阻率突降，從而使聚合物變成半導(dǎo)體、導(dǎo)體。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種聚酰胺導(dǎo)電纖維的制備方法，屬于纖維材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

聚酰胺(尼龍)是一類種類繁多的聚合物材料，是五大工程塑料中用量最大的一種。聚酰胺具有優(yōu)異的力學(xué)性能，且耐磨性、耐腐蝕性和自潤滑性強(qiáng)，在各個領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛。但聚酰胺是絕緣體，易產(chǎn)生靜電荷的堆積，給生產(chǎn)加工帶來諸多災(zāi)害，對日常生活產(chǎn)生負(fù)面影響。因此對聚酰胺材料進(jìn)行導(dǎo)電性能的改性是十分必要的。

導(dǎo)電纖維通常是指電阻率小于或等于10⁸Ω·m的功能性纖維(20℃、65％RH條件下)，導(dǎo)電纖維廣泛用于抗靜電衣料、防塵工作服，同樣在半導(dǎo)體工業(yè)、電子精密工業(yè)、醫(yī)學(xué)、生物科學(xué)等領(lǐng)域也有廣闊的市場。

導(dǎo)電纖維及導(dǎo)電織物較普通纖維、織物有著更加廣泛的應(yīng)用。例如，導(dǎo)電纖維可以消除加工中的靜電問題，通過導(dǎo)電纖維紡織成的導(dǎo)電織物或者普通織物經(jīng)過導(dǎo)電改性后具有穿著舒適，抗紫外線輻射等保健功能，另外導(dǎo)電織物在智能材料、傳感器、電磁屏蔽器件等方面有著廣闊的應(yīng)用前景。

導(dǎo)電纖維及織物的制備工藝繁多，可以利用炭黑或者金屬等與纖維或織物進(jìn)行表面涂覆，這也是傳統(tǒng)的制備工藝；也可以利用導(dǎo)電高分子的單體如苯胺等在纖維或織物基體表面原位聚合，制備出的導(dǎo)電纖維及導(dǎo)電織物具有較高的電導(dǎo)率，并且在空氣中的穩(wěn)定性較好，但在前人的綜述中也有提到此種方法同樣具有較為明顯的不足，基質(zhì)對聚苯胺的吸附存在較大問題，如果解決了基質(zhì)對聚苯胺的吸附問題，它將成為一種制備導(dǎo)電纖維及導(dǎo)電織物的新方法。

導(dǎo)電纖維的發(fā)展歷程大致分為三個階段：首先是以不銹鋼纖維為代表的金屬類纖維，它主要是將不銹鋼鋼絲首先通過特定的模具，經(jīng)過反復(fù)拉伸后制得，后來有研究者采用將金屬粉末沉積在多孔纖維的空穴中的方法制備金屬導(dǎo)電纖維，但這些方法制備過程都相對復(fù)雜，加工十分困難，且纖維的柔順性大大折扣；其次，導(dǎo)電纖維經(jīng)過發(fā)展，研制出具有代表性的炭黑或金屬化合物導(dǎo)電纖維，如以含碳黑的聚乙烯為芯，聚酰胺66為皮的具有皮芯結(jié)構(gòu)的復(fù)合導(dǎo)電纖維；隨后又有研究者采用含有CuI2的聚乙烯為芯，聚酯為皮，制得導(dǎo)電滌綸；后來結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子聚乙炔的問世，引起了人們的廣泛關(guān)注，可以利用結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子直接紡制成導(dǎo)電纖維，但由于導(dǎo)電高分子的分子鏈具有剛性結(jié)構(gòu)，大都難溶難熔，加工困難，難以制備出理想的導(dǎo)電纖維；后來人們采用電化學(xué)聚合或化學(xué)氧化聚合的方法在纖維的表面原位聚合導(dǎo)電高分子如聚苯胺等，這種方法也是近期的研究熱點，利用原位聚合方法既可以保證基體纖維原有的物理機(jī)械性能，又賦予纖維優(yōu)良的導(dǎo)電性能，但利用原位聚合的方法難以保證基體纖維與導(dǎo)電層之間具有較強(qiáng)的粘結(jié)性，因此在原位聚合之前有必要對纖維或者織物進(jìn)行表面改性。

導(dǎo)電纖維及織物的應(yīng)用十分廣闊，在上世紀(jì)中期，化纖的制備得到較快的發(fā)展，但靜電問題導(dǎo)致多家企業(yè)發(fā)生火災(zāi)以及其他重大事故，科學(xué)家致力進(jìn)行導(dǎo)電纖維的研究，后來，導(dǎo)電纖維及織物在抗靜電服裝、電磁屏蔽服裝、防輻射領(lǐng)域、織物傳感器、熱電領(lǐng)域以及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域等都展示出良好的性能。

導(dǎo)電聚酰胺復(fù)合纖維材料的制備方法較多，例如涂層法、碳化處理、導(dǎo)電高分子原位聚合、化學(xué)接枝法等。

涂層法就是在纖維以及織物的外表面涂覆一層導(dǎo)電的炭黑，該方法可以將纖維的表面快速軟化，然后與炭黑快速粘合在一起，也可以利用粘合劑將導(dǎo)電成分粘結(jié)在纖維表面，此種方法能使纖維表面具有較高的導(dǎo)電率，但炭黑與纖維基體的粘合強(qiáng)度欠佳，炭黑易脫落且分布不均，手感舒適性亦欠佳。