CN108588886A - 一种导电聚丙烯腈纤维及其制备方法 - Google Patents

一种导电聚丙烯腈纤维及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种导电聚丙烯腈纤维，它是由下述重量份的原料组成的：丙烯腈110‑130、过氧化二苯甲酰4‑6、乙炔炭黑2‑3、烯基琥珀酸酐17‑20、聚山梨酯0.1‑0.2、硬脂酸钙0.7‑1、二苯基咪唑啉0.4‑1、季戊四醇3‑4、过硫酸铵0.5‑0.6，本发明以丙烯腈为单体，在引发剂作用下聚合，得到炭黑掺杂的聚丙烯腈，其不仅可以有效的提高成品纤维的导电性能，而且还具有增韧的效果。

Description

一种导电聚丙烯腈纤维及其制备方法
技术领域
本发明属于纤维领域，具体涉及一种导电聚丙烯腈纤维及其制备方法。
背景技术
按导电成分划分导电纤维主要有4种:金属纤维、炭黑系纤维、导电型金属化合物纤维和导电高分子型纤维。金属纤维导电性能好，耐热、耐化学腐蚀，但对于纺织品而言，金属纤维抱合力小，纺纱性能差，成品色泽受限制，多用于地毯和工作服面料，制成高细度纤维时价格昂贵。碳黑系纤维是将碳黑与成纤物质混合后采用皮芯纺丝法制成的导电纤维，在保持纤维原有的力学性质以外，又获得了一定的导电性能，但是颜色单一，通常为黑色或灰黑色，在使用上受到了一定的限制。以粘胶、腈纶、沥青作为原丝，经碳化处理后的碳纤维，导电性能好，耐热，耐化学药品，但模量高，缺乏韧性，不耐弯折，无热收缩能力，适用范围有限。以普通纤维为基底，用涂层法在纤维表面涂上碳黑的纤维，碳黑易脱落，手感不好，且碳黑在纤维表面不易均匀分布。导电型金属化合物纤维，以铜、银、镍和镉的硫化物、碘化物或氧化物为导电材料，以混合纺丝法、吸附法或化学反应法制成，牢度较好，其中铜、银化合物还具有一定的附加功能，如抗菌、除臭，但是银的成本偏高，而铜、镍和镉的硫化物和碘化物的导电纤维较碳黑系纤维差，电磁屏蔽性能一般，主要用于抗静电。导电高分子型纤维中，由聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等高分子导电材料直接纺丝制成的有机导电纤维，纺丝困难，价格更高；
因此，本发明研究了一种将导电原料乙炔炭黑与聚丙烯腈纤维共混，通过处理，实现导电稳定性和力学稳定性的效果。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种导电聚丙烯腈纤维及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种导电聚丙烯腈纤维，它是由下述重量份的原料组成的：
丙烯腈110-130、过氧化二苯甲酰4-6、乙炔炭黑2-3、烯基琥珀酸酐17-20、聚山梨酯0.1-0.2、硬脂酸钙0.7-1、二苯基咪唑啉0.4-1、季戊四醇3-4、过硫酸铵0.5-0.6。
一种导电聚丙烯腈纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)取过氧化二苯甲酰，加入到其重量14-20倍的无水乙醇中，搅拌均匀，得引发剂溶液；
(2)取过硫酸铵，加入到其重量25-30倍的去离子水中，搅拌均匀；
(3)取乙炔炭黑、硬脂酸钙混合，在55-60℃下保温搅拌1-2小时，与烯基琥珀酸酐混合，加入到混合料重量13-20倍的去离子水中，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为70-75℃，加入上述过硫酸铵水溶液，保温搅拌3-4小时，出料冷却，得聚酸酐水溶液；
(4)取季戊四醇，加入到其重量10-14倍的去离子水中，搅拌均匀，加入二苯基咪唑啉，超声2-3分钟，得醇溶液；
(5)取上述聚酸酐水溶液、醇溶液混合，升高温度为90-95℃，保温搅拌1-2小时，加入聚山梨酯，搅拌至常温，得酯分散液；
(6)取丙烯腈，加入到上述酯分散液中，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为60-70℃，加入上述引发剂溶液，保温搅拌3-4小时，出料，抽滤，将滤饼水洗，常温干燥，得改性聚丙烯腈；
(7)取上述改性聚丙烯腈，加入到其重量26-30倍的氯仿中，搅拌均匀，纺丝，即得所述导电聚丙烯腈纤维。
本发明的优点：
本发明采用硬脂酸钙处理乙炔炭黑，改善了其表面活性，然后与烯基琥珀酸酐单体共混，在引发剂作用下聚合，得聚酸酐水溶液，再与醇共混，高温酯化，最后以丙烯腈为单体，将其分散到该酯化液中，在引发剂作用下聚合，得到炭黑掺杂的聚丙烯腈，其不仅可以有效的提高成品纤维的导电性能，而且还具有增韧的效果。
具体实施方式
实施例1
一种导电聚丙烯腈纤维，它是由下述重量份的原料组成的：
丙烯腈110、过氧化二苯甲酰4、乙炔炭黑2、烯基琥珀酸酐17、聚山梨酯0.1、硬脂酸钙0.7、二苯基咪唑啉0.4、季戊四醇3、过硫酸铵0.5。
一种导电聚丙烯腈纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)取过氧化二苯甲酰，加入到其重量14倍的无水乙醇中，搅拌均匀，得引发剂溶液；
(2)取过硫酸铵，加入到其重量25倍的去离子水中，搅拌均匀；
(3)取乙炔炭黑、硬脂酸钙混合，在55℃下保温搅拌1小时，与烯基琥珀酸酐混合，加入到混合料重量13倍的去离子水中，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为70℃，加入上述过硫酸铵水溶液，保温搅拌3小时，出料冷却，得聚酸酐水溶液；
(4)取季戊四醇，加入到其重量10倍的去离子水中，搅拌均匀，加入二苯基咪唑啉，超声2分钟，得醇溶液；
(5)取上述聚酸酐水溶液、醇溶液混合，升高温度为90℃，保温搅拌1-2小时，加入聚山梨酯，搅拌至常温，得酯分散液；
(6)取丙烯腈，加入到上述酯分散液中，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为60℃，加入上述引发剂溶液，保温搅拌3小时，出料，抽滤，将滤饼水洗，常温干燥，得改性聚丙烯腈；
(7)取上述改性聚丙烯腈，加入到其重量26-30倍的氯仿中，搅拌均匀，纺丝，即得所述导电聚丙烯腈纤维。
实施例2
一种导电聚丙烯腈纤维，它是由下述重量份的原料组成的：
丙烯腈130、过氧化二苯甲酰6、乙炔炭黑3、烯基琥珀酸酐20、聚山梨酯0.2、硬脂酸钙1、二苯基咪唑啉1、季戊四醇4、过硫酸铵0.6。
一种导电聚丙烯腈纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)取过氧化二苯甲酰，加入到其重量20倍的无水乙醇中，搅拌均匀，得引发剂溶液；
(2)取过硫酸铵，加入到其重量30倍的去离子水中，搅拌均匀；
(3)取乙炔炭黑、硬脂酸钙混合，在60℃下保温搅拌2小时，与烯基琥珀酸酐混合，加入到混合料重量20倍的去离子水中，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为75℃，加入上述过硫酸铵水溶液，保温搅拌4小时，出料冷却，得聚酸酐水溶液；
(4)取季戊四醇，加入到其重量14倍的去离子水中，搅拌均匀，加入二苯基咪唑啉，超声3分钟，得醇溶液；
(5)取上述聚酸酐水溶液、醇溶液混合，升高温度为95℃，保温搅拌1-2小时，加入聚山梨酯，搅拌至常温，得酯分散液；
(6)取丙烯腈，加入到上述酯分散液中，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为70℃，加入上述引发剂溶液，保温搅拌4小时，出料，抽滤，将滤饼水洗，常温干燥，得改性聚丙烯腈；
(7)取上述改性聚丙烯腈，加入到其重量26-30倍的氯仿中，搅拌均匀，纺丝，即得所述导电聚丙烯腈纤维。
性能测试：本发明的导电聚丙烯腈纤维的电导率范围为3-3.6S/m。

Claims (2)

1.一种导电聚丙烯腈纤维，其特征在于，它是由下述重量份的原料组成的：
丙烯腈110-130、过氧化二苯甲酰4-6、乙炔炭黑2-3、烯基琥珀酸酐17-20、聚山梨酯0.1-0.2、硬脂酸钙0.7-1、二苯基咪唑啉0.4-1、季戊四醇3-4、过硫酸铵0.5-0.6。
2.一种如权利要求1所述的导电聚丙烯腈纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)取过氧化二苯甲酰，加入到其重量14-20倍的无水乙醇中，搅拌均匀，得引发剂溶液；
(2)取过硫酸铵，加入到其重量25-30倍的去离子水中，搅拌均匀；
(3)取乙炔炭黑、硬脂酸钙混合，在55-60℃下保温搅拌1-2小时，与烯基琥珀酸酐混合，加入到混合料重量13-20倍的去离子水中，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为70-75℃，加入上述过硫酸铵水溶液，保温搅拌3-4小时，出料冷却，得聚酸酐水溶液；
(4)取季戊四醇，加入到其重量10-14倍的去离子水中，搅拌均匀，加入二苯基咪唑啉，超声2-3分钟，得醇溶液；
(5)取上述聚酸酐水溶液、醇溶液混合，升高温度为90-95℃，保温搅拌1-2小时，加入聚山梨酯，搅拌至常温，得酯分散液；
(6)取丙烯腈，加入到上述酯分散液中，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为60-70℃，加入上述引发剂溶液，保温搅拌3-4小时，出料，抽滤，将滤饼水洗，常温干燥，得改性聚丙烯腈；
(7)取上述改性聚丙烯腈，加入到其重量26-30倍的氯仿中，搅拌均匀，纺丝，即得所述导电聚丙烯腈纤维。
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