專利名稱：聚苯胺復(fù)合納米銀導(dǎo)電纖維制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電纖維及其制備方法和應(yīng)用，特別涉及聚苯胺/納米銀導(dǎo)電纖維制備方法及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
產(chǎn)生靜電的機(jī)理有多種解釋，紡織材料靜電主要是由于表面間的相互摩擦產(chǎn)生的。紡織材料是電的不良導(dǎo)體，具有很高的比電阻。纖維及其制品在生產(chǎn)加工和使用過(guò)程中，由于受摩擦、牽伸、壓縮、剝離及電場(chǎng)感應(yīng)和熱風(fēng)干燥等因素的作用而易于產(chǎn)生靜電。特別是隨著合成纖維在紡織上生產(chǎn)和應(yīng)用的越來(lái)越多，這些高分子聚合物所固有的高絕緣性和憎水性，使之極易產(chǎn)生、積累靜電。在民用方面，靜電會(huì)導(dǎo)致紡織品的使用過(guò)程中吸塵沾污，服裝糾纏人體產(chǎn)生粘附不適感，而且有研究表明，靜電刺激會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生不利影響。在產(chǎn)業(yè)應(yīng)用方面，靜電是火工、化工、石油等加工等行業(yè)引起火災(zāi)、爆炸等事故的主要誘發(fā)因素之一，也是化纖等紡織行業(yè)加工過(guò)程中的質(zhì)量及安全事故隱患之一。隨著高科技的發(fā)展，靜電障害所造成的后果已突破了安全問(wèn)題的界限。靜電放電造成的頻譜干擾危害，會(huì)引起電子、通信、航空、航天以及一切應(yīng)用現(xiàn)代電子設(shè)備、儀器的場(chǎng)合導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)故障、信號(hào)丟失等結(jié)果。因此目前抗靜電紡織品的需求量越來(lái)越大。導(dǎo)電纖維包括金屬纖維、鍍金屬纖維和有機(jī)導(dǎo)電纖維。應(yīng)用較為廣泛的金屬纖維主要是不銹鋼纖維，其制造方法主要是線材拉伸法、熔融紡絲法、切削法等。不銹鋼纖維具有較佳的導(dǎo)電性能和機(jī)械性能，但是對(duì)于紡織加工而言，金屬纖維抱合力小，紡紗性能較差，而且制成高細(xì)度時(shí)的價(jià)格昂貴，所以除一些特殊要求的場(chǎng)合，在開(kāi)發(fā)抗靜電產(chǎn)品時(shí)金屬纖維的使用還不夠廣泛。鍍金屬纖維是在普通纖維表面涂敷金屬層以提高抗靜電效果，其成本比金屬纖維有大幅下降，但不耐洗滌，且手感較差。目前，用來(lái)開(kāi)發(fā)抗靜電混紡紗多采用有機(jī)導(dǎo)電纖維。有機(jī)導(dǎo)電纖維是以普通成纖高聚物為基體，以被覆或復(fù)合方式添加導(dǎo)電物質(zhì)的導(dǎo)電纖維。目前使用的有機(jī)導(dǎo)電纖維主要是尼龍基、滌綸基和腈綸基，導(dǎo)電物質(zhì)有碳和金屬化合物兩種。其中碳導(dǎo)電物制成的纖維為深色(黑色、灰色)，金屬化合物為導(dǎo)電物的纖維為白色，后者導(dǎo)電性稍差，但是利于后道整理工序的加工。導(dǎo)電高分子如聚苯胺、聚苯胺等，具有特殊的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的物理化學(xué)性能，通過(guò)摻雜，其室溫電導(dǎo)率可在絕緣體-半導(dǎo)體-金屬導(dǎo)體范圍內(nèi)變化(10-9-105S/cm)，其導(dǎo)電特性是它在抗靜電、電磁屏蔽和吸波材料上的重要應(yīng)用基礎(chǔ)。當(dāng)它處于半導(dǎo)體狀態(tài)時(shí)，電磁損耗角的正切值為最大，對(duì)微波具有很好的吸收性能，屬于電損耗吸收劑。同傳統(tǒng)的導(dǎo)電材料金屬等相比，導(dǎo)電高分子材料重量輕、韌性好、易加工、電導(dǎo)率易于調(diào)節(jié)、成本低、易大面積涂敷、施工方便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在提供一種新型聚苯胺/聚己內(nèi)酰胺導(dǎo)電纖維制備方法。
本發(fā)明的聚苯胺復(fù)合納米銀導(dǎo)電纖維制備方法，包括以下步驟1)導(dǎo)電涂覆液的制備將經(jīng)研缽研細(xì)后的聚苯胺粒子和不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的甲酸溶液配置成導(dǎo)電涂覆液，其中甲酸溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)60% -80% ；2)涂覆型導(dǎo)電纖維的制備采用輥式纖維涂覆機(jī)將前述導(dǎo)電涂覆液涂覆于纖維表面，制備涂覆型導(dǎo)電纖維，后經(jīng)水洗與干燥即得導(dǎo)電纖維A ；所述涂覆為涂覆液至少應(yīng)將所述的纖維潤(rùn)濕；3)納米銀-聚苯胺層的原位合成將導(dǎo)電纖維A在濃度為0. 1-1. Omol/L的硝酸銀(AgNO3)水溶液中浸泡0. 5-2h,然后浸入濃度為0. 2-2mol/L的NaBH4水溶液中，室溫下反應(yīng)6-10h，最后分別用乙醇和去離子水洗滌，自然晾干或烘干，即得到聚苯胺/納米銀復(fù)合導(dǎo)電纖維。本發(fā)明所述的纖維為化學(xué)合成纖維，包括滌綸、尼龍、腈綸、維綸、丙綸、氯綸、氨綸寸。較佳地，步驟1)所述的聚苯胺為經(jīng)研缽研細(xì)后的聚苯胺粒子，粒徑分布在1 IOum0較佳地，步驟2~)所述輥式纖維涂覆機(jī)工作時(shí)的卷繞速度為50r-190r/min。較佳地，步驟幻所述的干燥中，蒸發(fā)管溫度控制在80-150°C。所述的聚苯胺層是采用輥式纖維涂覆機(jī)將聚苯胺粒子鑲嵌在被溶脹的聚己內(nèi)酰胺(PA6)等化學(xué)合成纖維表面上。所述的納米銀-聚苯胺層是在纖維/聚苯胺層上原位合成的。所述的納米銀-聚苯胺層中銀是以納米顆粒的形式分散在聚苯胺基體中。本發(fā)明所述的聚苯胺/納米銀導(dǎo)電纖維比電阻為IO4 108Ω ·_，具有抗靜電、電磁屏蔽功能，可用于普通穿著，減少因氣候干燥、磨擦等產(chǎn)生的靜電；而且也適用于石油、天然氣、半導(dǎo)體、電子工業(yè)、精密儀器、醫(yī)藥衛(wèi)生等領(lǐng)域，對(duì)防塵抗靜電、電磁屏蔽的要求。該導(dǎo)電纖維可直接織布，也可同普通纖維混紡，能夠獲得具有抗靜電、電磁屏蔽功能的紡織品。本發(fā)明制備的聚苯胺/納米銀導(dǎo)電纖維導(dǎo)電纖維具有以下優(yōu)點(diǎn)1)導(dǎo)電纖維電導(dǎo)率高，且通過(guò)控制工藝條件可以調(diào)節(jié)纖維的電導(dǎo)率，滿足不同導(dǎo)電性要求。2)當(dāng)含有甲酸溶液的涂覆液涂覆于纖維表面時(shí)，纖維表面被部分溶解，但在不影響其斷裂強(qiáng)度的同時(shí)，表面會(huì)出現(xiàn)不同程度的凹陷，分散在溶劑中的聚苯胺粒子可隨溶劑擴(kuò)散，向纖維表層和凹陷嵌入，成為基體纖維表層結(jié)構(gòu)的一部分，而不是僅依靠粘合劑粘附于纖維表面，結(jié)合強(qiáng)度高，導(dǎo)電纖維耐水洗，導(dǎo)電耐久性好。3)在聚苯胺層上再原位合成納米銀-聚苯胺層，形成復(fù)合導(dǎo)電層，納米銀的引入進(jìn)一步提高復(fù)合導(dǎo)電纖維的導(dǎo)電性能，還彌補(bǔ)了聚苯胺在使用過(guò)程中易出現(xiàn)脫摻雜導(dǎo)致電導(dǎo)率不穩(wěn)定的缺點(diǎn)，提高導(dǎo)電纖維的導(dǎo)電耐久性。4)在化學(xué)還原銀的同時(shí)，使銀分散在聚苯胺基體中，獲得納米銀/聚苯胺層，合成方法簡(jiǎn)單，成本低。


圖1為聚苯胺導(dǎo)電纖維(實(shí)施例1中導(dǎo)電纖維Α)制備過(guò)程示意圖。
圖2為聚苯胺復(fù)合納米銀導(dǎo)電纖維(實(shí)施例1的產(chǎn)物)的透射電鏡圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 1)導(dǎo)電涂覆液的制備將經(jīng)研缽研細(xì)后的聚苯胺粒子和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%的甲酸溶液配置成導(dǎo)電涂覆液。2)涂覆型導(dǎo)電纖維的制備采用輥式纖維涂覆機(jī)以50r/min的卷繞速度將導(dǎo)電涂覆液涂覆于PA6纖維表面， 后經(jīng)水洗與干燥既得PANI/PA6涂覆型導(dǎo)電纖維A。其中蒸發(fā)管溫度控制在80°C .3)納米銀-聚苯胺層的原位合成將導(dǎo)電纖維A在濃度為0. lmol/L的硝酸銀(AgNO3)水溶液中浸泡0. 5h，然后浸入濃度為0. 2mol/L的NaBH4水溶液中，室溫下反應(yīng)6h，最后分別用乙醇和去離子水洗滌，自然晾干或烘干，即得到聚苯胺/納米銀復(fù)合導(dǎo)電纖維。所得復(fù)合導(dǎo)電纖維的比電阻為4. 0X IO5 Ω · cm。實(shí)施例2 1)導(dǎo)電涂覆液的制備將經(jīng)研缽研細(xì)后的聚苯胺粒子和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65%的甲酸溶液配置成導(dǎo)電涂覆液。2)涂覆型導(dǎo)電纖維的制備采用輥式纖維涂覆機(jī)以lOOr/min的卷繞速度將導(dǎo)電涂覆液涂覆于PA6纖維表面， 后經(jīng)水洗與干燥既得PANI/PA6涂覆型導(dǎo)電纖維A。其中蒸發(fā)管溫度控制在100°C。3)納米銀-聚苯胺層的原位合成將導(dǎo)電纖維A在濃度為0. 25mol/L的硝酸銀(AgNO3)水溶液中浸泡0. 75h，然后浸入濃度為0. 5mol/L的NaBH4水溶液中，室溫下反應(yīng)7h，最后分別用乙醇和去離子水洗滌，自然晾干或烘干，即得到聚苯胺/納米銀復(fù)合導(dǎo)電纖維。所得復(fù)合導(dǎo)電纖維的比電阻為5. OX IO5 Ω · cm。實(shí)施例3 5 制備方法同實(shí)施例1 2，改變各工藝條件，結(jié)果見(jiàn)表1 表 權(quán)利要求
1.聚苯胺復(fù)合納米銀導(dǎo)電纖維制備方法，包括以下步驟1)導(dǎo)電涂覆液的制備將經(jīng)研缽研細(xì)后的聚苯胺粒子和不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的甲酸溶液配置成導(dǎo)電涂覆液，其中甲酸溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)60% -80% ；2)涂覆型導(dǎo)電纖維的制備采用輥式纖維涂覆機(jī)將前述導(dǎo)電涂覆液涂覆于纖維表面， 制備涂覆型導(dǎo)電纖維，后經(jīng)水洗與干燥即得導(dǎo)電纖維A ；3)納米銀-聚苯胺層的原位合成將導(dǎo)電纖維在濃度為0.1-1. Omol/L的硝酸銀水溶液中浸泡0. 5-2h,然后浸入濃度為0. 2-2mol/L的水溶液中，室溫下反應(yīng)6_10h，最后分別用乙醇和去離子水洗滌，自然晾干或烘干，即得到聚苯胺/納米銀復(fù)合導(dǎo)電纖維。
2.如權(quán)利要求1所述的聚苯胺復(fù)合納米銀導(dǎo)電纖維制備方法，其特征在于所述的纖維包括滌綸、尼龍、腈綸、維綸、丙綸、氯綸或氨綸。
3.如權(quán)利要求1所述的聚苯胺復(fù)合納米銀導(dǎo)電纖維制備方法，其特征在于步驟1)所述經(jīng)研缽研細(xì)后的聚苯胺粒子，粒徑分布在1-lOum。
4.如權(quán)利要求1所述的聚苯胺復(fù)合納米銀導(dǎo)電纖維制備方法，其特征在于步驟2)所述輥式纖維涂覆機(jī)涂覆時(shí)的卷繞速度為50r-190r/min。
5.如權(quán)利要求1所述的聚苯胺復(fù)合納米銀導(dǎo)電纖維制備方法，其特征在于步驟2)所述的干燥中，蒸發(fā)管溫度控制在80-150°C。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了聚苯胺復(fù)合納米銀導(dǎo)電纖維制備方法，包括以下步驟1)導(dǎo)電涂覆液的制備將經(jīng)研缽研細(xì)后的聚苯胺粒子和不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的甲酸溶液配置成導(dǎo)電涂覆液，其中甲酸溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)60％-80％；2)涂覆型導(dǎo)電纖維的制備采用輥式纖維涂覆機(jī)將前述導(dǎo)電涂覆液涂覆于纖維表面，制備涂覆型導(dǎo)電纖維，后經(jīng)水洗與干燥即得導(dǎo)電纖維；3)納米銀-聚苯胺層的原位合成將導(dǎo)電纖維A在濃度為0.1-1.0mol/L的硝酸銀(AgNO3)水溶液中浸泡0.5-2h，然后浸入濃度為0.2-2mol/L的NaBH4水溶液中，室溫下反應(yīng)6-10h，最后分別用乙醇和去離子水洗滌，自然晾干或烘干，即得到聚苯胺/納米銀復(fù)合導(dǎo)電纖維。本發(fā)明導(dǎo)電纖維電導(dǎo)率高，且通過(guò)控制工藝條件可以調(diào)節(jié)纖維的電導(dǎo)率，滿足不同導(dǎo)電性要求。
文檔編號(hào)D06M101/24GK102444023SQ20111025923
公開(kāi)日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月2日
發(fā)明者莊碧雙, 張瑞表 申請(qǐng)人:翔瑞(泉州)納米科技有限公司