CN110042499A - 导电性增强的海藻纤维的制备方法 - Google Patents

导电性增强的海藻纤维的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种导电性增强的海藻纤维的制备方法，包括以下步骤：1)将海藻酸钠溶于水制备得到海藻酸钠溶液；2)向步骤1)的海藻酸钠溶液中加入导电纳米高分子材料搅拌均匀后进行超声分散，得到分散均匀的混合液；3)将步骤2)得到的混合液进行过滤与真空脱泡，得到纺丝溶液；4)挤出步骤3)的纺丝溶液，然后凝固浴固化成丝，再进行洗涤、收卷及干燥即可；其中，所述导电纳米高分子材料选自聚苯胺纳米颗粒、聚乙炔纳米颗粒、聚吡咯纳米颗粒与聚噻吩纳米颗粒中的一种或者多种。该方法不仅保证了海藻纤维原有的优点，同时还提高了导电性能，其能够应用于纺织领域。

Description

导电性增强的海藻纤维的制备方法
技术领域
本发明属于海洋生物复合纤维制备技术领域，具体涉及一种导电性增强的海藻纤维的制备方法。
背景技术
海藻纤维是以褐藻(如海带、巨藻)提取的海藻酸钠为原料利用专有纺丝技术与装备，生产出具有特殊性能和功能的、可用于纺织保健、军工和医疗的新型纤维材料。海藻纤维具有以下优良性能：超强的阻燃性能；优良的止血抗菌效果；绿色生产过程。由于天然高分子独特的分子结构，分子量分布宽等特性，海藻纤维的力学强度较低，且纤维的导电性能低(纯海藻纤维的质量比电阻是4.48×108Ω·g/cm2)，应用领域受到限制。
一些导电纤维的高聚物主链中的共轭结构是分子链僵直，难溶解和熔融，对纺丝加工造成困难；另一些是以普通合成纤维为基体，将一些导电物质通过物理、机械、化学等手段涂覆在纤维表面而制成，由于这类导电纤维的导电成分只覆盖在基质纤维表面，经摩擦和洗涤后导电物质也容易剥落，耐磨性和耐洗涤性差，影响了纤维的使用性能；还有一些复合或共混的导电材料的化学物质很多，对环境污染造成一定的影响。上述这些导电纤维由导电高聚物直接纺丝很难应用于纺织品。
发明内容
本发明提出一种导电性增强的海藻纤维的制备方法，该方法不仅保证了海藻纤维原有的环保性、抗菌性、高吸湿性、高透氧性、良好的生物相容性、降解吸收性以及高离子吸附性等优点，同时还提高了导电性能，其能够应用于纺织领域。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种导电性增强的海藻纤维的制备方法，包括以下步骤：
1)将海藻酸钠溶于水制备得到海藻酸钠溶液；
2)向步骤1)的海藻酸钠溶液中加入导电纳米高分子材料搅拌均匀后进行超声分散，得到分散均匀的混合液；
3)将步骤2)得到的混合液进行过滤与真空脱泡，得到纺丝溶液；
4)挤出步骤3)的纺丝溶液，然后凝固浴固化成丝，再进行洗涤、收卷及干燥即可；
其中，所述导电纳米高分子材料选自聚苯胺纳米颗粒、聚乙炔纳米颗粒、聚吡咯纳米颗粒与聚噻吩纳米颗粒中的一种或者多种。
优选地，所述海藻纤维的质量比电阻为1～9.45×106Ω·g/cm2。
优选地，所述海藻酸钠溶液的质量浓度为1％～10％。
优选地，所述海藻酸钠与所述导电纳米高分子材料的质量之比为2～20:1。
优选地，所述凝固浴为质量百分数浓度为3％～20％氯化钙水溶液、氯化锌水溶液或者氯化钡水溶液。
优选地，凝固浴的固化温度为30～70℃。
优选地，所述步骤2)与所述步骤3)还包括以下步骤：向步骤2)的混合液加入粘度调节剂，将混合液的粘度调整到400～5000mPa·S。
优选地，所述粘度调节剂选自双氧水或者次氯酸钠。
优选地，将混合液的粘度调整到400～3000mPa·S。
本发明的有益效果：
1、本发明的导电性增强的海藻纤维的制备方法不仅保证了海藻纤维原有的环保性、抗菌性、高吸湿性、高透氧性、良好的生物相容性和降解吸收性以及高离子吸附性，同时还提高了导电性能，为后续纺织加工和实际应用提供了便利。采用YG321型纤维比电阻仪测试测试海藻纤维质量比电阻，所述海藻纤维的质量比电阻为1～9.45×106Ω·g/cm2，远小于导电纤维规定的标准(导电纤维通常是指在标准状态下(20℃，65％RH)的质量比电阻应小于108Ω·g/cm2)。
2、纯的海藻纤维表面具有很多沟槽、尺寸不同的缝隙和孔洞，本发明将导电纳米高分子材料分散于整个纤维截面。这种结构特征非常有利于提高纤维的电化学性能，因此在抗静电纺织品、屏蔽电磁波纺织品、智能纺织品和传感器纺织品等领域有广泛的应用前景。
具体实施方式
实施例1
一种导电性增强的海藻纤维的制备方法，包括以下步骤：
⑴将30g海藻酸钠溶解于0.7kg去离子水中，得到质量百分比浓度为4.1％的海藻酸钠溶液。
⑵在制得的海藻酸钠溶液中加入纳米高分子材料即聚苯胺纳米颗粒6g，先机械搅拌一个小时，再超声处理30min，分散得到分散均匀的混合溶液。
⑶在制得的混合溶液中加入粘度调节剂少量次氯酸钠，将混合溶液粘度调整到1500mPa·S。
⑷再将混合溶液进行过滤和真空脱泡十个小时，得到复合纺丝溶液。
⑸挤出纺丝溶液经过3.8％氯化钙凝固浴固化成丝，并保持凝固浴槽的温度为40.7℃，再经过乙醇浴进行洗涤，把残留在纤维上的杂质清洗干净。
⑹最后将纤维用辊筒收卷起来，用物理谐波技术进行干燥。
采用YG321型纤维比电阻仪测试测试海藻纤维质量比电阻，本实施例的海藻纤维的电阻率为1.71×106Ω·g/cm2。
实施例2
与实施例1基本相同，不同之处在于：步骤2)中的聚苯胺纳米颗粒的加入量为3.75g。
采用YG321型纤维比电阻仪测试测试海藻纤维质量比电阻，本实施例的海藻纤维的电阻率为6.75×106Ω·g/cm2。
实施例3
与实施例1基本相同，不同之处在于：步骤2)中的聚乙炔纳米颗粒的加入量为3g。
采用YG321型纤维比电阻仪测试测试海藻纤维质量比电阻，本实施例的海藻纤维的电阻率为9.45×106Ω·g/cm2。
实施例4
一种导电性增强的海藻纤维的制备方法，包括以下步骤：
⑴将18g海藻酸钠溶解于0.42kg去离子水中，得到质量百分比浓度为4.1％的海藻酸钠溶液。
⑵在制得的海藻酸钠溶液中加入纳米高分子材料即聚苯胺纳米颗粒3g，先机械搅拌一个小时，再超声处理30min，分散得到分散均匀的混合溶液。
⑶在制得的混合溶液中加入粘度调节剂少量次氯酸钠，将混合溶液粘度调整到1500mPa·S。
⑷再将混合溶液进行过滤和真空脱泡十个小时，得到复合纺丝溶液。
⑸挤出纺丝溶液经过3.8％氯化钡凝固浴固化成丝，并保持凝固浴槽的温度为40.7℃，再经过乙醇浴进行洗涤，把残留在纤维上的杂质清洗干净。
⑹最后将纤维用辊筒收卷起来，用物理谐波技术进行干燥。
采用YG321型纤维比电阻仪测试测试海藻纤维质量比电阻，本实施例的海藻纤维的电阻率为2.21×106Ω·g/cm2。
实施例5
一种导电性增强的海藻纤维的制备方法，包括以下步骤：
⑴将30g海藻酸钠溶解于0.57kg去离子水中，得到质量百分比浓度为5％的海藻酸钠溶液。
⑵在制得的海藻酸钠溶液中加入纳米高分子材料即聚苯胺纳米颗粒6g，先机械搅拌一个小时，再超声处理30min，分散得到分散均匀的混合溶液。
⑶在制得的混合溶液中加入粘度调节剂少量双氧水，将混合溶液粘度调整到1500mPa·S。
⑷再将混合溶液进行过滤和真空脱泡十个小时，得到复合纺丝溶液。
⑸挤出纺丝溶液经过5％氯化锌凝固浴固化成丝，并保持凝固浴槽的温度为40.7℃，再经过乙醇浴进行洗涤，把残留在纤维上的杂质清洗干净。
⑹最后将纤维用辊筒收卷起来，用物理谐波技术进行干燥。
采用YG321型纤维比电阻仪测试测试海藻纤维质量比电阻，本实施例的海藻纤维的电阻率为1.97×106Ω·g/cm2。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种导电性增强的海藻纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将海藻酸钠溶于水制备得到海藻酸钠溶液；
2)向步骤1)的海藻酸钠溶液中加入导电纳米高分子材料搅拌均匀后进行超声分散，得到分散均匀的混合液；
3)将步骤2)得到的混合液进行过滤与真空脱泡，得到纺丝溶液；
4)挤出步骤3)的纺丝溶液，然后凝固浴固化成丝，再进行洗涤、收卷及干燥即可；
其中，所述导电纳米高分子材料选自聚苯胺纳米颗粒、聚乙炔纳米颗粒、聚吡咯纳米颗粒与聚噻吩纳米颗粒中的一种或者多种。
2.根据权利要求1所述的导电性增强的海藻纤维的制备方法，其特征在于，所述海藻纤维的质量比电阻为1～9.45×106Ω·g/cm2。
3.根据权利要求1所述的导电性增强的海藻纤维的制备方法，其特征在于，所述海藻酸钠溶液的质量浓度为1％～10％。
4.根据权利要求1所述的导电性增强的海藻纤维的制备方法，其特征在于，所述海藻酸钠与所述导电纳米高分子材料的质量之比为2～20:1。
5.根据权利要求1所述的导电性增强的海藻纤维的制备方法，其特征在于，所述凝固浴为质量百分数浓度为3％～20％氯化钙水溶液、氯化锌水溶液或者氯化钡水溶液。
6.根据权利要求5所述的导电性增强的海藻纤维的制备方法，其特征在于，凝固浴的固化温度为30～70℃。
7.根据权利要求1至6任意一项所述的导电性增强的海藻纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤2)与所述步骤3)还包括以下步骤：向步骤2)的混合液加入粘度调节剂，将混合液的粘度调整到400～5000mPa·S。
8.根据权利要求7所述的导电性增强的海藻纤维的制备方法，其特征在于，所述粘度调节剂选自双氧水或者次氯酸钠。
9.根据权利要求7所述的导电性增强的海藻纤维的制备方法，其特征在于，将混合液的粘度调整到400～3000mPa·S。
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