CN109208104A

CN109208104A - 一种导电纤维素纤维的制备方法

Info

Publication number: CN109208104A
Application number: CN201811013279.1A
Authority: CN
Inventors: 俞啸华; 郭建雄
Original assignee: Long Si (shanghai) New Mstar Technology Ltd
Current assignee: Long Si (shanghai) New Mstar Technology Ltd
Priority date: 2018-08-31
Filing date: 2018-08-31
Publication date: 2019-01-15
Anticipated expiration: 2038-08-31
Also published as: CN109208104B

Abstract

本发明公开了一种导电纤维素纤维的制备方法，包括如下步骤：a)将纤维素溶解在离子液体水溶液中，制得纺丝原液，备用；b)将石墨烯、分散稳定剂、水性丙烯酸乳液超声分散于水中，制得含石墨烯的浸渍液；c)将步骤a)的纺丝原液经过滤、纺丝、凝固、拉伸、水洗、漂白后，在65～85℃下浸渍于步骤b)中的浸渍液中，然后取出，上油、微波干燥，即得所述导电纤维素纤维；所述的离子液体是由1‑丁基‑3‑甲基咪唑氯盐与联1,4‑二[1‑(3‑甲基咪唑)]丁基二氯盐和联1,4‑二[1‑(3‑甲基咪唑)]丁基二高氯酸盐混合得到。实验表明：本发明制得的导电纤维素纤维具有优异的机械性能、导电性能，具有极强的实用价值。

Description

一种导电纤维素纤维的制备方法

技术领域

本发明涉及一种导电纤维素纤维的制备方法，属于功能纤维素纤维技术领域。

背景技术

导电纤维(英文electroconductive fiber)是20世纪60年代出现的一种新的纤维品种，通常是指在标准状态下(20℃、65％相对湿度)、比电阻(电阻率)在10⁷Ω·cm以下的纤维。导电纤维具有良好的导电性和耐久性，特别是在低湿度下仍具有良好的耐久抗静电性，因此在工业、民用等领域有着很大的用途。

传统的导线纤维按导电成分主要包括金属纤维、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。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，也难在纺织品中广泛使用。因此，有必要开发可纺性好、导电性优异的新型导线纤维。

纤维素是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖，占植物界碳含量的50％以上，是自然界最丰富的天然有机物之一。纤维素主要来源于植物，例如棉花、木材、棉短绒、麦草、稻草、芦苇、麻、桑皮等，其中棉花的纤维素含量接近100％，为天然的最纯纤维素来源，而一般木材中，纤维素占40～50％，还有10～30％的半纤维素和20～30％的木质素。作为一种可降解的绿色生物材料，天然纤维以其质轻、可降解、价廉、高模量、高强度等优越的性能，逐渐发挥越来越重要的作用。因此，从植物中获取天然纤维素溶解后制成再生纤维，实现纤维素的再生和功能化，是有效利用纤维素的一条重要途径。虽然纤维素纤维的使用和开发已经是目前的研究热点，作为天然纤维，其可纺性好，因此导电纤维素纤维的开发是有效提高纤维素纤维应用的一条重要途径。

目前已经有关于导电物质与纤维素纤维复合制备导电纤维的相关报道，但是目前主要是通过在纤维素纤维表面涂覆共轭聚合物、碳纳米管、金属粉末等导电涂层来制备导电纤维，例如：中国专利CN201210412670.5中将细菌纤维素超细纤维条进行金属金、银、铜、铝等真空溅射涂层，然后再进行金属锌真空溅射或蒸镀处理，接着放入胺盐溶液反应，最后进行金属化导电处理，制得具有发电性能的细菌纤维素纤维；中国专利CN201510182601.3中将导电聚合物直接在再生纤维素表面聚合，导电聚合物可在再生纤维素表面形成致密包覆层，而具有导电性能，制备导电聚合物/再生纤维素纤维复合材料。这种方法制备的导电纤维虽然具有一定的导电性，但是制备方法复杂，而且涂层的户外稳定性低、灵活性及均匀性差，还不能满足导电纤维及导电织物的需求。

石墨烯是一种新型的碳二维纳米材料，具有优异的高强度、导电性、导热性、透光性、灵活性等特点，目前在太阳能电池、传感器、纳米电子学、高性能纳电子器件、复合材料、场发射材料、气体传感器及能量存储等领域均具有广泛的应用前景。由于石墨烯具有优异的导电性能，因此将石墨烯与纤维复合制备导电纤维是目前的研究热点。

目前含石墨烯的导电纤维的制备，通常是先将石墨烯分散于溶液中制备石墨烯分散液，然后将石墨烯分散液涂覆于纤维表面。但是由于石墨烯表面呈惰性状态，与其它介质的相互作用极弱，极易发生团聚，很难在聚合物或其溶液中均匀分散，因此目前使用的通常是氧化石墨烯，即先制备氧化石墨烯分散液，然后将氧化石墨烯分散液涂覆于纤维表面形成氧化石墨烯涂层，但是由于氧化石墨烯与纤维的结合力较弱，纤维烘干后表面的氧化石墨烯涂层容易出现开裂及剥落现象，因此，通常需要对表面涂覆有氧化石墨烯的纤维进行还原处理，将涂层中的氧化石墨烯还原为石墨烯，但是还原处理过程中难免使用到水合肼等高毒性试剂，对环境和人体健康都具有极大的危害。中国专利CN201310616126.7中将氧化石墨烯分散液涂覆于纤维素织物表面，形成氧化石墨烯涂层纤维素织物，然后使纤维素织物表面的氧化石墨烯完全还原，制得导电纤维素织物，虽然没有使用水合肼等有毒试剂，但是制备过程中反复进行涂覆、干燥、紫外光照射，操作较为复杂，不利于工业化生产。

另外，目前虽然也有直接将石墨烯与纤维素溶液混合成纺丝溶液后进行纺丝处理，制得具有导电功能的复合纤维的相关报道，但是纤维素由于自身聚集态结构的特点，即分子内、分子间均存在大量的氢键，同时又具有较高的结晶度，使得纤维素在常规的溶剂(如水和大多数有机溶剂等)中难以溶解，加之石墨烯也不易溶于水，这就导致纤维素和石墨烯很难直接溶解在常规的溶剂中。这就导致，无论是涂覆式还是混合纺丝式导电纤维的制备，通常会使用到强碱、N,N-二甲基乙酰胺/氯化锂(DMAc/LiCl)、N,N-二甲基甲酰胺/四氧化二氮(DMF/N2O4)、N-甲基-N-氧吗啉(NMMO)，二甲基亚砜/四丁基氟化铵(DMSO/TBAF)、熔盐水合物(如LiClO4·3H2O、LiSCN·2H2O)及污染性有机溶剂等溶剂体系，例如：CN201510682733.2中使用氧化甲基吗啉溶解石墨烯和木浆；CN201810051706.9中使用氢氧化钠、尿素和水的混合液溶解纤维素和石墨烯；由此可见，目前导电纤维的制备方法中使用的溶剂体系均存在毒性强、成本高、溶剂难以回收利用和使用过程中不稳定等缺点，不适于工业化生产。

离子液体是一种在室温或近室温下液态存在的盐，它兼具液体的流动性和盐类的化学活性，并具有许多独特的性质，如结构可设计、液程范围宽、接近于零的蒸汽压、不可燃、具有高的热稳定性和化学稳定性等。离子液体目前在分离过程、催化、有机合成、电化学等方面研究已取得许多进展，并被认为是一种绿色合成和清洁生产中具有广阔应用前景的新型环境友好的绿色介质。

研究发现，离子液体可以直接溶解纤维素，中国专利CN 200610078784.5、CN200680012598.X、CN200710085298.0、CN201310158819.6等专利中都分别公开了离子液体溶解纤维素的方法，目前也有利用离子液体溶解纤维素和其它功能性物质制备功能性复合纤维的相关报道，例如中国专利CN200510077288.3公开了以离子液体为溶剂混合溶解动物毛和纤维素原料制备生物蛋白毛纤的方法；中国专利CN201510313099.5公开了以离子液体为溶剂溶解角蛋白和纤维素制备角蛋白复合纤维的方法；中国专利CN201410186603.5公开了以离子液体为溶剂溶解纤维素和阻燃性高分子制备阻燃纤维的方法。但是，目前功能性纤维的制备过程中使用离子液体(烷基季铵盐、烷基咪唑盐、烷基吡咯盐等)溶解纤维素和功能性物质时，均采用纯的离子液体溶解，使得制得的纺丝原液粘度较大，可纺性较差，在后续纺丝工序中对于喷丝板的耐压性和牵伸都有很大的影响，不利于后续纺丝；此外，离子液体在溶解纤维素时，溶解时间较长，通常在2～48小时，甚至高达120小时；并且溶解温度较高，通常在100℃左右，甚至高达150℃，能耗较高；正是如此，造成目前利用离子液体制备功能性纤维依旧处于实验室阶段，还无法实现产业化规模，严重限制了功能性纤维(包括导电纤维)的应用和发展。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种导电纤维素纤维的制备方法，以促进导电纤维的工业化生产。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种导电纤维素纤维的制备方法，包括如下步骤：

a)将纤维素溶解在离子液体水溶液中，制得纺丝原液，备用；

b)将石墨烯、分散稳定剂、水性丙烯酸乳液超声分散于水中，制得含石墨烯的浸渍液；

c)将步骤a)的纺丝原液经过滤、纺丝、凝固、拉伸、水洗、漂白后，在65～85℃下浸渍于步骤b)中的浸渍液中，然后取出，上油、微波干燥，即得所述导电纤维素纤维；

其中，所用的离子液体是由以下组分：

1-丁基-3-甲基咪唑氯盐：100质量份；

联1,4-二[1-(3-甲基咪唑)]丁基二氯盐：8～18质量份；

联1,4-二[1-(3-甲基咪唑)]丁基二高氯酸盐：8～18质量份；

混合得到；其中：

联1,4-二[1-(3-甲基咪唑)]丁基二氯盐的化学结构式为：

联1,4-二[1-(3-甲基咪唑)]丁基二高氯酸盐的化学结构式为：

作为优选方案，所述离子液体水溶液的质量分数为45～95％，进一步优选55～95％。

作为优选方案，步骤a)中的溶解温度为50～110℃(优选60～80℃)，溶解时间为10～45分钟(优选15～45分钟)。

作为优选方案，所述离子液体的制备包括如下步骤：

先使1-丁基-3-甲基咪唑氯盐与联1,4-二[1-(3-甲基咪唑)]丁基二氯盐和联1,4-二[1-(3-甲基咪唑)]丁基二高氯酸盐按配比量混合均匀，然后在110～130℃下搅拌反应5～25小时。

作为优选方案，所述的联1,4-二[1-(3-甲基咪唑)]丁基二氯盐的制备包括如下步骤：在65～85℃、惰性气体保护下，将N-甲基咪唑滴加入1,4-二氯丁烷中，然后回流反应12～72小时。

作为进一步优选方案，1,4-二氯丁烷与N-甲基咪唑的摩尔比为1:1～1:1.5。

作为进一步优选方案，所述惰性气体为氮气或氩气。

作为优选方案，所述的联1,4-二[1-(3-甲基咪唑)]丁基二高氯酸盐的制备包括如下步骤：

先将联1,4-二[1-(3-甲基咪唑)]丁基二氯盐和高氯酸锂溶于水中，然后在75～85℃下搅拌反应12～48小时，再冷却至室温，在室温下继续搅拌5～15小时。

作为进一步优选方案，联1,4-二[1-(3-甲基咪唑)]丁基二氯盐与高氯酸锂的摩尔比为1:1～1:1.5。

作为优选方案，所述的纤维素选自木浆粕、棉浆粕、竹浆粕、桑皮浆粕、稻草浆粕、苇浆粕、庶渣浆粕或麻浆粕中的任意一种，纤维素含量≥90wt％，聚合度≥500(优选500～700)。

作为优选方案，步骤a)中，纤维素与离子液体水溶液的质量比为1:5～1:25。

作为优选方案，步骤b)中，分散稳定剂为羟乙基纤维素或羧甲基纤维素。

作为优选方案，步骤b)中，石墨烯：分散稳定剂：水性丙烯酸乳液：水的质量比为(2～10)：(0.1～1)：(1.5～2.5):100。

作为优选方案，步骤c)中，采用干喷湿纺纺丝工艺进行纺丝，纺丝溶液的温度为50～110℃(优选60～80℃)，纺丝速度为60～150米/分钟。

所述的干喷湿纺纺丝工艺是指将纺丝溶液通过喷丝头挤出后形成纺丝细流，在湿冷空气中初步成型。湿冷空气是指温度为5～25℃，相对湿度为60～95％的空气。

作为优选方案，步骤c)中，凝固时采用的凝固浴由离子液体和水组成，凝固浴温度为0～20℃(优选5～15℃)，其中离子液体的质量百分数为5～25％。

作为优选方案，步骤c)中，浸渍时间为5～25分钟。

作为优选方案，步骤c)中，400W下微波干燥3～5分钟。

与现有技术相比，本发明具有如下显著性有益效果：

1)本发明将1-丁基-3-甲基咪唑氯盐、联1,4-二[1-(3-甲基咪唑)]丁基二氯盐和联1,4-二[1-(3-甲基咪唑)]丁基二高氯酸盐进行复配制得一种新型的离子液体，可以直接溶解纤维素制成纺丝原液，纺丝原液经过滤、纺丝、凝固、拉伸、水洗、漂白后，浸渍于含石墨烯中的浸渍液中，然后取出，上油、微波干燥，即得所述导电纤维素纤维，所制备的导电纤维素纤维的比电阻为3.5～7.5*10³Ω·m，具有优异的导电性；

2)本发明的浸渍液中石墨烯分散均匀，无团聚现象，浸渍后得到的涂层干燥后不易开裂或脱落，经多次水洗、印染后，其比电阻基本没有变化，稳定性优异，尤其是，制备过程中，无需采用氧化石墨烯，避免了对氧化石墨烯进行还原处理，操作简单，清洁环保；

3)本发明采用离子液体水溶液溶解纤维素制得纺丝溶液，制得的纺丝原液粘度较低，利于纺丝，也使得后续工艺中不会对原料的纤维状特性造成损失，使制得的导电纤维素纤维在单丝纤度为1.78dtex时，断裂强度可以达到为3.4～3.8cN/dtex，具有优异的机械性能，也利于规模化纺丝，纺丝时喷丝孔数由传统实验室阶段的60～100孔提升至14000～30000孔，实现了工业化生产；

4)本发明纤维素的溶解温度显著降低，溶解时间显著缩短，节约了成本、提高了生产效率，易于实现工业化生产；

5)本发明的制备工艺中无需经过脱泡步骤，经济实用，制备过程简单，成本低廉，无需使用任何有机溶剂，环境友好无污染，无需特殊设备和苛刻条件，易于实现工业化生产，具有极强的实用价值。

具体实施方式

下面结合实施例、应用例和对比例对本发明技术方案做进一步详细、完整地说明。

实施例1

一、联1,4-二[1-(3-甲基咪唑)]丁基二氯盐的制备：

在氮气保护、80℃下，将1.2mol N-甲基咪唑缓慢滴加入1mol 1,4-二氯丁烷中，滴加完毕后，回流反应72小时，结束反应，反应液冷却至室温，所得产物用乙醚洗涤以除去未反应的原料，得到白色固体物质，即为联1,4-二[1-(3-甲基咪唑)]丁基二氯盐(HPLC纯度为98.8％，产率88％)。

二、联1,4-二[1-(3-甲基咪唑)]丁基二高氯酸盐的制备：

将1mol联1,4-二[1-(3-甲基咪唑)]丁基二氯盐和1.2mol高氯酸锂溶于1L水中，然后在80℃下搅拌反应36小时，冷却至室温，在室温下继续搅拌12小时，反应液分散至等体积的氯仿中，分离，氯仿相用水清洗，直至水相无氯离子，氯仿相减压浓缩，得到无色透明液体，即为联1,4-二[1-(3-甲基咪唑)]丁基二高氯酸盐(HPLC纯度为98.9％，产率78％)。

三、离子液体的制备：

将100g 1-丁基-3-甲基咪唑氯盐、15g联1,4-二[1-(3-甲基咪唑)]丁基二氯盐和15g联1,4-二[1-(3-甲基咪唑)]丁基二高氯酸盐混合均匀后，在120℃下搅拌反应15小时，结束反应，冷却至室温，即得所述离子液体。

四、导电纤维素纤维的制备：

a)将离子液体溶解于去离子水中，配置得到75wt％的离子液体水溶液；将10质量份棉浆粕(纤维素含量为99％，聚合度为600)加入100质量份、75wt％的离子液体水溶液中，在80℃下搅拌30分钟，得到稳定均一的纺丝原液，备用；

b)石墨烯：羟乙基纤维素：水性丙烯酸乳液：水按照质量比为3：0.5：2.0：100超声分散于水中，制得含石墨烯的浸渍液，备用；

c)将步骤a)的纺丝原液经过滤(传统的制备方法纺丝原液要经过过滤、脱泡才能进行纺丝，工艺步骤较为复杂)、多孔喷丝板纺丝(喷丝板孔数为20000孔，纺丝溶液温度为75℃，纺丝速度为100米/分钟)后、浸入到含15wt％离子液体的凝固浴中凝固，凝固浴温度为15℃，经3.5倍拉伸后，再经水洗、漂白后，在70℃下浸渍于步骤b)中的浸渍液中，浸渍时间为15分钟，然后取出，上油、微波干燥(400W，3～5分钟)，即得所述导电纤维素纤维。

经测试，本实施例制备得到的导电纤维素纤维在单丝纤度为1.78dtex的情况下，其断裂强度为3.4cN/dtex左右；而实验表明：在同等条件下，采用75wt％的1-丁基-3-甲基咪唑氯盐、联1,4-二[1-(3-甲基咪唑)]丁基二氯盐或1,4-二[1-(3-甲基咪唑)]丁基二高氯酸盐的单一离子液体水溶液溶解棉浆粕时，需要在110～140℃下搅拌5～8小时才能得到稳定均一的纺丝原液，并且在单丝纤度同为1.78dtex的情况下，制得的对比导电纤维素纤维的断裂强度仅为2.7cN/dtex左右，说明采用本实施例的制备工艺，制备的导电纤维素纤维的机械性能较好；

另外，本实施例制备的导电纤维素纤维的比电阻为7.5*10³Ω·m左右，并且干燥后，导电涂层没有出现裂开或剥落现象，同时水洗、印染后其比电阻基本没有变化，而对比导电纤维素纤维的比电阻为1.1*10⁴Ω·m左右，由此可见，采用本实施例的制备工艺，制得的导电纤维素纤维具有优异的导电性和稳定性。

另外，本实施例通过采用所述的离子液体去溶解纤维素，而事实上纤维素不易溶于水，加入的水实际上是不利于纤维素的溶解(这也是传统的离子液体中加入有机溶剂，例如DMSO以促进纤维素溶解的原因)；另外，本申请通过在溶解体系中加入水，还可同时降低纺丝液的粘度，有利于实现高孔喷丝；并且，溶解温度得到显著降低，溶解时间显著缩短。

由于本实施例制备得到的导电纤维素纤维机械性能较好，纺丝液的粘度较低，因此使得本实施例纺丝时的喷丝板孔数可以达到20000孔，纺丝速度可以为100米/分钟，实现了工业化生产。

本实施例步骤a)中离子液体水溶液的质量份数可以是45～95％，其余条件不变。

本实施例步骤a)中溶解温度可以是50～110℃，溶解时间可以是10～45分钟，其余条件不变。

本实施例步骤a)中棉浆粕可以是木浆粕、竹浆粕、桑皮浆粕、稻草浆粕、苇浆粕、庶渣浆粕或麻浆粕，其余条件不变。

本实施例步骤b)中分散稳定剂羟乙基纤维素为羧甲基纤维素。

本实施例步骤c)中纺丝孔数可以是14000～30000孔，其余条件不变，纺丝溶液温度可以为50～110℃，纺丝速度可以是60～150米/分钟，其余条件不变。

本实施例步骤c)中凝固浴可以是5～25wt％的离子液体水溶液，凝固浴温可以是0～20℃，其余条件不变。

本实施例步骤c)中拉伸可以是1.5～4倍拉伸，其余条件不变。

本实施例步骤c)中浸渍温度可以为65～85℃，浸渍时间可以为5～25分钟，其余条件不变。

实施例2

本实施例与实施例1的不同之处仅在于：步骤b)中，石墨烯：羟乙基纤维素：水性丙烯酸乳液：水按照质量比为6：0.5：2.0：100超声分散于水中，其余内容均与实施例1中所述相同。

经测试，本实施例制备得到的导电纤维素纤维在单丝纤度为1.78dtex的情况下，其断裂强度为3.6cN/dtex左右；而实验表明：在同等条件下，采用75wt％的1-丁基-3-甲基咪唑氯盐、联1,4-二[1-(3-甲基咪唑)]丁基二氯盐或1,4-二[1-(3-甲基咪唑)]丁基二高氯酸盐的单一离子液体水溶液溶解棉浆粕时，需要在110～140℃下搅拌5～8小时才能得到稳定均一的纺丝原液，并且在单丝纤度同为1.78dtex的情况下，制得的对比导电纤维素纤维的断裂强度仅为2.9cN/dtex左右；另外，本实施例制备的导电纤维素纤维的比电阻为5.6*10³Ω·m左右，并且水洗、印染后其比电阻基本没有变化，而对比导电纤维素纤维的比电阻为8.7*10³Ω·m左右。

实施例3

本实施例与实施例1的不同之处仅在于：步骤b)中，石墨烯：羟乙基纤维素：水性丙烯酸乳液：水按照质量比为10：0.5：2.0：100超声分散于水中，其余内容均与实施例1中所述相同。

经测试，本实施例制备得到的导电纤维素纤维在单丝纤度为1.78dtex的情况下，其断裂强度为3.8cN/dtex左右；而实验表明：在同等条件下，采用75wt％的1-丁基-3-甲基咪唑氯盐、联1,4-二[1-(3-甲基咪唑)]丁基二氯盐或1,4-二[1-(3-甲基咪唑)]丁基二高氯酸盐的单一离子液体水溶液溶解棉浆粕时，需要在110～140℃下搅拌5～8小时才能得到稳定均一的纺丝原液，并且在单丝纤度同为1.78dtex的情况下，制得的对比导电纤维素纤维的断裂强度仅为3.0cN/dtex左右；另外，本实施例制备的导电纤维素纤维的比电阻为3.5*10³Ω·m左右，并且水洗、印染后其比电阻基本没有变化，而对比导电纤维素纤维的比电阻为5.8*10³Ω·m左右。

由实施例1至实施例3可见，采用本发明的制备工艺，尤其是采用本发明的复合离子液体对纤维素进行溶解，制备得到的导电纤维素纤维在相同的单丝纤度下，采用本发明的复合离子液体制备得到的导电纤维素纤维的断裂强度比对比导电纤维素纤维的断裂强度的提高20％左右，说明采用本发明的制备工艺制备的导电纤维素纤维的机械性能更好，尤其是，本发明制备的导电纤维素纤维的比电阻可以达到3.5*10³Ω·m，且经过水洗、印染后其比电阻基本没有变化，可以多次重复利用，导电性好，稳定性好。

综上所述：本发明将1-丁基-3-甲基咪唑氯盐、联1,4-二[1-(3-甲基咪唑)]丁基二氯盐和联1,4-二[1-(3-甲基咪唑)]丁基二高氯酸盐进行复配制得一种新型的离子液体，得到的离子液体用于制备导电纤维素纤维，制得的导电纤维素纤维具有优异的机械性能、阻燃性和稳定性，并且在制备过程中，不需使用纯的离子液体，即可实现纤维素的溶解，有效降低了溶解温度，缩短了溶解时间，提高了溶解效率，并且离子液体水溶液的使用相较于纯离子液而言，得到的纺丝原液粘度较低，且可以根据需要调节离子液体水溶液的浓度，进而灵活调节纺丝原液粘度，使得纺丝原液易于纺丝，纺丝时喷丝孔数可以达到14000～30000孔，纺丝速度可以为60～150米/分钟，实现了工业化生产；另外，本发明的制备工艺中无需经过脱泡步骤，经济实用，制备过程简单，成本低廉，无需使用任何有机溶剂，环境友好无污染，无需特殊设备和苛刻条件，易于实现工业化生产，具有极强的实用价值，相对于现有技术而言，取得了显著性进步和出乎意料的效果。

最后需要在此指出的是：以上仅是本发明的部分优选实施例，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容做出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种导电纤维素纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

其中，所用的离子液体是由以下组分：

1-丁基-3-甲基咪唑氯盐 100质量份；

联1,4-二[1-(3-甲基咪唑)]丁基二氯盐 8～18质量份；

联1,4-二[1-(3-甲基咪唑)]丁基二高氯酸盐 8～18质量份；

混合得到；其中：

联1,4-二[1-(3-甲基咪唑)]丁基二氯盐的化学结构式为：

联1,4-二[1-(3-甲基咪唑)]丁基二高氯酸盐的化学结构式为：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述离子液体水溶液的质量分数为45～95％。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤a)中的溶解温度为50～110℃，溶解时间为10～45分钟。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述离子液体的制备包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述的联1,4-二[1-(3-甲基咪唑)]丁基二氯盐的制备包括如下步骤：在65～85℃、惰性气体保护下，将N-甲基咪唑滴加入1,4-二氯丁烷中，然后回流反应12～72小时。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述的联1,4-二[1-(3-甲基咪唑)]丁基二高氯酸盐的制备包括如下步骤：

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的纤维素选自木浆粕、棉浆粕、竹浆粕、桑皮浆粕、稻草浆粕、苇浆粕、庶渣浆粕或麻浆粕中的任意一种，纤维素含量≥90wt％，聚合度≥500。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤b)中，分散稳定剂为羟乙基纤维素或羧甲基纤维素。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤b)中，石墨烯：分散稳定剂：水性丙烯酸乳液：水的质量比为(2～10)：(0.1～1)：(1.5～2.5):100。