一種聚乳酸復(fù)合導(dǎo)電纖維的制備方法
【專利摘要】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。制備所述聚乳酸復(fù)合導(dǎo)電纖維的具體步驟如下：將聚乳酸纖維浸入到二元胺水溶液中，于10℃～40℃反應(yīng)，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；將胺化的聚乳酸纖維浸入五水硫酸銅水溶液中，在20℃～60℃浸泡5～30分鐘后，加入硫代硫酸鈉水溶液，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。本發(fā)明反應(yīng)條件溫和，所需設(shè)備便宜，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、成本較低，而且對(duì)纖維的強(qiáng)度、滑爽性等損傷較少，在服裝、裝飾、產(chǎn)業(yè)等方面有許多新的應(yīng)用。
【專利說明】
一種聚乳酸復(fù)合導(dǎo)電纖維的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]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)】
[0002]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(guó)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(guó)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(guó)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(kuò)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(duì)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(diǎn)，因此實(shí)現(xiàn)PLA纖維的導(dǎo)電功能化非常有必要。
[0003]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(diǎn)在于工藝簡(jiǎn)單、成本較低，而且對(duì)纖維的強(qiáng)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(duì)導(dǎo)電成分及導(dǎo)電機(jī)理進(jìn)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(jìn)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(guó)內(nèi)專利87 I 04625.3、201510188325.K200810084225.4等都是采用這種方法生產(chǎn)導(dǎo)電纖維的。
[0004]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(duì)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(duì)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】

[0005]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(jìn)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(shí)現(xiàn)、節(jié)約成本、纖維導(dǎo)電性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)。
[0006]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°C?40°C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200C?60°C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 °C?85°C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。
[0007]所述步驟(I)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I: 10?1:50。
[0008]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。
[0009]本發(fā)明的有益效果在于:
(I)本發(fā)明首先用二元胺將聚乳酸纖維進(jìn)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(jī)械固著作用增強(qiáng)；同時(shí)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(duì)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。
[0010](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(jiǎn)單、成本較低，而且對(duì)纖維的強(qiáng)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(shí)施方式】
[0011]實(shí)施例1
將20克聚乳酸纖維浸入500克質(zhì)量濃度為5%的乙二胺水溶液中，在40°C反應(yīng)30分鐘，反應(yīng)完畢后，用水充分漂洗以去除未反應(yīng)的乙二胺，將纖維干燥后得到胺化的聚乳酸纖維。
[0012]取10克上述步驟得到的胺化聚乳酸纖維，浸入50克質(zhì)量濃度為5%的五水硫酸銅水溶液中，在50°C浸泡10分鐘后，加入50克質(zhì)量濃度為5%的硫代硫酸鈉水溶液，升溫至75°C反應(yīng)30分鐘，取出纖維后用水漂洗、烘干后得到硫化亞銅/聚乳酸復(fù)合導(dǎo)電纖維，纖維的電導(dǎo)率為1.8X10—5S/cm。
[0013]實(shí)施例2
將20克聚乳酸纖維浸入1000克質(zhì)量濃度為30%的乙二胺水溶液中，在30°C反應(yīng)60分鐘，反應(yīng)完畢后，用水充分漂洗以去除未反應(yīng)的乙二胺，將纖維干燥后得到胺化的聚乳酸纖維。
[0014]取10克上述步驟得到的胺化聚乳酸纖維，浸入100克質(zhì)量濃度為10%的五水硫酸銅水溶液中，在40°C浸泡5分鐘后，加入100克質(zhì)量濃度為10%的硫代硫酸鈉水溶液，升溫至75°C反應(yīng)I小時(shí)，取出纖維后用水漂洗、烘干后得到硫化亞銅/聚乳酸復(fù)合導(dǎo)電纖維，纖維的電導(dǎo)率為 5.3X10—2S/cm。
[0015]實(shí)施例3
將30克聚乳酸纖維浸入600克質(zhì)量濃度為15%的丙二胺水溶液中，在20°C反應(yīng)120分鐘，反應(yīng)完畢后，用水充分漂洗以去除未反應(yīng)的丙二胺，將纖維干燥后得到胺化的聚乳酸纖維。
[0016]取20克上述步驟得到的胺化聚乳酸纖維，浸入500克質(zhì)量濃度為8%的五水硫酸銅水溶液中，在20°C浸泡30分鐘后，加入2500克質(zhì)量濃度為5%的硫代硫酸鈉水溶液，升溫至85°C反應(yīng)20小時(shí)，取出纖維后用水漂洗、烘干后得到硫化亞銅/聚乳酸復(fù)合導(dǎo)電纖維，纖維的電導(dǎo)率為9.6X10—3S/cm。
[0017]實(shí)施例4
將20克聚乳酸纖維浸入400克質(zhì)量濃度為25%的丙二胺水溶液中，在20°C反應(yīng)2小時(shí)，反應(yīng)完畢后，用水充分漂洗以去除未反應(yīng)的丙二胺，將纖維干燥后得到胺化的聚乳酸纖維。
[0018]取10克上述步驟得到的胺化聚乳酸纖維，浸入200克質(zhì)量濃度為20%的五水硫酸銅水溶液中，在20°C浸泡30分鐘后，加入400克質(zhì)量濃度為10%的硫代硫酸鈉水溶液，升溫至80°C反應(yīng)40分鐘，取出纖維后用水漂洗、烘干后得到硫化亞銅/聚乳酸復(fù)合導(dǎo)電纖維，纖維的電導(dǎo)率為5.3X10—4S/cm。
[0019]實(shí)施例5
將20克聚乳酸纖維浸入500克質(zhì)量濃度為12%的丁二胺水溶液中，在40°C反應(yīng)2小時(shí)，反應(yīng)完畢后，用水充分漂洗以去除未反應(yīng)的丁二胺，將纖維干燥后得到胺化的聚乳酸纖維。
[0020]取10克上述步驟得到的胺化聚乳酸纖維，浸入400克質(zhì)量濃度為15%的五水硫酸銅水溶液中，在20°C浸泡30分鐘后，加入500克質(zhì)量濃度為10%的硫代硫酸鈉水溶液，升溫至75°C反應(yīng)20分鐘，取出纖維后用水漂洗、烘干后得到硫化亞銅/聚乳酸復(fù)合導(dǎo)電纖維，纖維的電導(dǎo)率為3.8X10—4S/cm。
[0021 ] 實(shí)施例6
將20克聚乳酸纖維浸入500克質(zhì)量濃度為30%的丁二胺水溶液中，在30°C反應(yīng)2小時(shí)，反應(yīng)完畢后，用水充分漂洗以去除未反應(yīng)的丁二胺，將纖維干燥后得到胺化的聚乳酸纖維。
[0022]取10克上述步驟得到的胺化聚乳酸纖維，浸入500克質(zhì)量濃度為5%的五水硫酸銅水溶液中，在20 °C浸泡30分鐘后，加入700克質(zhì)量濃度為6.5%的硫代硫酸鈉水溶液，升溫至85°C反應(yīng)0.5小時(shí)，取出纖維后用水漂洗、烘干后得到硫化亞銅/聚乳酸復(fù)合導(dǎo)電纖維，纖維的電導(dǎo)率為8.2X10—3S/cm。
[0023]實(shí)施例7
將40克聚乳酸纖維浸入500克質(zhì)量濃度為15%的己二胺水溶液中，在25°C反應(yīng)2小時(shí)，反應(yīng)完畢后，用水充分漂洗以去除未反應(yīng)的己二胺，將纖維干燥后得到胺化的聚乳酸纖維。
[0024]取15克上述步驟得到的胺化聚乳酸纖維，浸入300克質(zhì)量濃度為15%的五水硫酸銅水溶液中，在20°C浸泡30分鐘后，加入1500克質(zhì)量濃度為6%的硫代硫酸鈉水溶液，升溫至80°C反應(yīng)40分鐘，取出纖維后用水漂洗、烘干后得到硫化亞銅/聚乳酸復(fù)合導(dǎo)電纖維，纖維的電導(dǎo)率為5.8X10—3S/cm。
[0025]實(shí)施例8
將10克聚乳酸纖維浸入500克質(zhì)量濃度為30%的己二胺水溶液中，在40°C反應(yīng)2小時(shí)，反應(yīng)完畢后，用水充分漂洗以去除未反應(yīng)的己二胺，將纖維干燥后得到胺化的聚乳酸纖維。
[0026]取15克上述步驟得到的胺化聚乳酸纖維，浸入300克質(zhì)量濃度為20%的五水硫酸銅水溶液中，在60°C浸泡30分鐘后，加入1500克質(zhì)量濃度為20%的硫代硫酸鈉水溶液，升溫至85°C反應(yīng)50分鐘，取出纖維后用水漂洗、烘干后得到硫化亞銅/聚乳酸復(fù)合導(dǎo)電纖維，纖維的電導(dǎo)率為6.8X10—3S/cm。
[0027]實(shí)施例9
將50克聚乳酸纖維浸入500克質(zhì)量濃度為5%的己二胺水溶液中，在10°C反應(yīng)10分鐘，反應(yīng)完畢后，用水充分漂洗以去除未反應(yīng)的己二胺，將纖維干燥后得到胺化的聚乳酸纖維。
[0028]取30克上述步驟得到的胺化聚乳酸纖維，浸入150克質(zhì)量濃度為5%的五水硫酸銅水溶液中，在20°C浸泡5分鐘后，加入150克質(zhì)量濃度為5%的硫代硫酸鈉水溶液，升溫至70°C反應(yīng)15分鐘，取出纖維后用水漂洗、烘干后得到硫化亞銅/聚乳酸復(fù)合導(dǎo)電纖維，纖維的電導(dǎo)率為 5.6X10—3S/cm。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種聚乳酸復(fù)合導(dǎo)電纖維的制備方法，其特征在于: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)量濃度為5%?30%的二元胺水溶液中，于10°C?40°C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°C?60°C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 °C?85°C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。2.如權(quán)利要求1所述的聚乳酸復(fù)合導(dǎo)電纖維的制備方法，其特征在于:所述步驟(I)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。3.如權(quán)利要求1所述的聚乳酸復(fù)合導(dǎo)電纖維的制備方法，其特征在于: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)量比例為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。
【文檔編號(hào)】D06M11/53GK105839397SQ201610209922
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年4月7日
【發(fā)明人】郭正, 張風(fēng), 張一風(fēng), 潘瑋
【申請(qǐng)人】中原工學(xué)院