CN110093777A - 一种导电纤维的工业化制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种导电纤维的工业化制备方法，步骤如下：取壳聚糖粉末和10wt％柠檬酸溶液混合，加热搅拌得壳聚糖溶液；取硝酸银和乙醇溶液混合，得硝酸银溶液；将壳聚糖溶液和硝酸银溶液混合，加热搅拌；放入鼓风干燥箱中烘干；转移至马弗炉中，在温度400‑500℃煅烧，保温2h；冷却至室温，研磨得纳米银粉；将苯胺单体和盐酸溶液以体积比为1:1进行混合搅拌，加入纳米银粉，搅拌得混合溶液；配制过硫酸铵溶液；对纤维进行导电处理；置于纱线储存容器内，在室温环境下静置即得导电纤维。本发明方法制备的导电纤维具有非常高的电导率，力学性能号，同时非常适用于工业化生产。

Description

一种导电纤维的工业化制备方法
技术领域
本发明涉及一种导电纤维的工业化制备方法。
背景技术
合成纤维在加工、使用时易因良好的电绝缘性而产生静电，令人感到非常不适，使其应用领域受到很大限制。纤维的导电化可减轻甚至消除静电危害，还可进一步扩大纤维的应用领域。作为一种重要的功能材料，导电纤维不仅在纺织科学领域起着重要作用，同时与其他相关领域的结合也越来越紧密，其应用也将会得到进一步的拓展。常用的导电纤维主要以无机导电材料为导电组分采用共混纺丝或后整理等方式制得。而采用原位聚合法制备聚苯胺导电纤维具有工艺简单、导电性能好、基质纤维力学性能保持等优点，但是，此类工艺的限制难以实现连续化生产，且产量少、效率低、原料损耗高。因此，研究开发能够进行工业化生产的导电纤维的制备方法具有重要的意义。
发明内容
要解决的技术问题：
提供一种导电纤维的工业化制备方法，所制备的导电纤维具有非常高的电导率，力学性能号，同时非常适用于工业化生产。
技术方案：
本发明提供了一种导电纤维的工业化制备方法，成分按重量份计，包括以下步骤：
(1)取1-2份壳聚糖粉末和20-30份10wt％柠檬酸溶液混合，加热搅拌2-3h得壳聚糖溶液；
(2)取3-3.5份硝酸银和10-15份乙醇溶液混合，得硝酸银溶液；
(3)将壳聚糖溶液和硝酸银溶液混合，加热搅拌2-3h；
(4)放入鼓风干燥箱中，在温度80-85℃下烘干；
(5)转移至马弗炉中，在温度400-500℃煅烧，保温2h；
(6)冷却至室温，研磨得纳米银粉；
(7)将苯胺单体和盐酸溶液以体积比为1:1进行混合搅拌，加入纳米银粉，搅拌10-20min得混合溶液；
(8)配制浓度为1.3-1.5mol/L的过硫酸铵溶液；
(9)对纤维进行导电处理，将纤维浸渍于混合溶液浸渍槽，从槽内引出后经压辊挤压；
(10)再浸渍于含有过硫酸铵溶液的浸渍槽，被引离浸渍槽后经压辊挤压；
(11)置于纱线储存容器内，在室温环境下静置1-2h即得导电纤维。
进一步的，所述纤维为聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚丙烯腈纤维、聚乙烯醇缩甲醛纤维、聚酰亚胺纤维中一种或混纺纤维。
进一步的，所述步骤(7)中盐酸溶液的浓度为1-3mol/L。
进一步的，所述步骤(7)中纳米银粉的加入量为10-15g/L。
进一步的，所述步骤(9)中导电处理的速度为18-30m/min。
有益效果：
1.以壳聚糖为生物模板，制备的银粉具有多孔结构，更多的导电通路，能够大大提高导电性。
2.所制备的纳米银粉不仅具有导电性佳的优点，同时还具有纳米级的优点，而且在苯胺聚合于纤维表面时，能够密集的附着表面和孔道中，结合效果佳，提高导电性。
3.本发明方法制备的导电纤维具有非常高的电导率，最高可达10.93S/cm，其经过导电处理后，断裂强度和断裂伸长率均未受到损伤，甚至较处理前有所增大，
4.本方法简单方便，非常适用于工业化生产。
具体实施方式
下面的实施例可使本专业技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
实施例1
一种导电纤维的工业化制备方法，成分按重量份计，包括以下步骤：
(1)取1份壳聚糖粉末和20份10wt％柠檬酸溶液混合，加热搅拌2h得壳聚糖溶液；
(2)取3份硝酸银和10份乙醇溶液混合，得硝酸银溶液；
(3)将壳聚糖溶液和硝酸银溶液混合，加热搅拌2h；
(4)放入鼓风干燥箱中，在温度80℃下烘干；
(5)转移至马弗炉中，在温度400℃煅烧，保温2h；
(6)冷却至室温，研磨得纳米银粉；
(7)将苯胺单体和盐酸溶液以体积比为1:1进行混合搅拌，加入纳米银粉，搅拌10min得混合溶液，其中，盐酸溶液的浓度为1mol/L，纳米银粉的加入量为10g/L；
(8)配制浓度为1.3mol/L的过硫酸铵溶液；
(9)对聚酯纤维进行导电处理，导电处理的速度为18m/min，将纤维浸渍于混合溶液浸渍槽，从槽内引出后经压辊挤压；
(10)再浸渍于含有过硫酸铵溶液的浸渍槽，被引离浸渍槽后经压辊挤压；
(11)置于纱线储存容器内，在室温环境下静置1h即得导电纤维。
实施例2
一种导电纤维的工业化制备方法，成分按重量份计，包括以下步骤：
(1)取1.3份壳聚糖粉末和23份10wt％柠檬酸溶液混合，加热搅拌2.5h得壳聚糖溶液；
(2)取3.2份硝酸银和12份乙醇溶液混合，得硝酸银溶液；
(3)将壳聚糖溶液和硝酸银溶液混合，加热搅拌2.5h；
(4)放入鼓风干燥箱中，在温度82℃下烘干；
(5)转移至马弗炉中，在温度430℃煅烧，保温2h；
(6)冷却至室温，研磨得纳米银粉；
(7)将苯胺单体和盐酸溶液以体积比为1:1进行混合搅拌，加入纳米银粉，搅拌15min得混合溶液，其中，盐酸溶液的浓度为1.5mol/L，纳米银粉的加入量为12g/L；
(8)配制浓度为1.4mol/L的过硫酸铵溶液；
(9)对聚酰胺纤维进行导电处理，导电处理的速度为21m/min，将纤维浸渍于混合溶液浸渍槽，从槽内引出后经压辊挤压；
(10)再浸渍于含有过硫酸铵溶液的浸渍槽，被引离浸渍槽后经压辊挤压；
(11)置于纱线储存容器内，在室温环境下静置1.5h即得导电纤维。
实施例3
一种导电纤维的工业化制备方法，成分按重量份计，包括以下步骤：
(1)取1.5份壳聚糖粉末和25份10wt％柠檬酸溶液混合，加热搅拌2.5h得壳聚糖溶液；
(2)取3.3份硝酸银和13份乙醇溶液混合，得硝酸银溶液；
(3)将壳聚糖溶液和硝酸银溶液混合，加热搅拌2.5h；
(4)放入鼓风干燥箱中，在温度83℃下烘干；
(5)转移至马弗炉中，在温度450℃煅烧，保温2h；
(6)冷却至室温，研磨得纳米银粉；
(7)将苯胺单体和盐酸溶液以体积比为1:1进行混合搅拌，加入纳米银粉，搅拌15min得混合溶液，其中，盐酸溶液的浓度为2mol/L，纳米银粉的加入量为13g/L；
(8)配制浓度为1.4mol/L的过硫酸铵溶液；
(9)对聚丙烯腈纤维进行导电处理，导电处理的速度为24m/min，将纤维浸渍于混合溶液浸渍槽，从槽内引出后经压辊挤压；
(10)再浸渍于含有过硫酸铵溶液的浸渍槽，被引离浸渍槽后经压辊挤压；
(11)置于纱线储存容器内，在室温环境下静置1.5h即得导电纤维。
实施例4
一种导电纤维的工业化制备方法，成分按重量份计，包括以下步骤：
(1)取1.8份壳聚糖粉末和28份10wt％柠檬酸溶液混合，加热搅拌2.5h得壳聚糖溶液；
(2)取3.4份硝酸银和14份乙醇溶液混合，得硝酸银溶液；
(3)将壳聚糖溶液和硝酸银溶液混合，加热搅拌2.5h；
(4)放入鼓风干燥箱中，在温度84℃下烘干；
(5)转移至马弗炉中，在温度480℃煅烧，保温2h；
(6)冷却至室温，研磨得纳米银粉；
(7)将苯胺单体和盐酸溶液以体积比为1:1进行混合搅拌，加入纳米银粉，搅拌15min得混合溶液，其中，盐酸溶液的浓度为2.5mol/L，纳米银粉的加入量为14g/L；
(8)配制浓度为1.4mol/L的过硫酸铵溶液；
(9)对聚乙烯醇缩甲醛纤维进行导电处理，导电处理的速度为27m/min，将纤维浸渍于混合溶液浸渍槽，从槽内引出后经压辊挤压；
(10)再浸渍于含有过硫酸铵溶液的浸渍槽，被引离浸渍槽后经压辊挤压；
(11)置于纱线储存容器内，在室温环境下静置1.5h即得导电纤维。
实施例5
一种导电纤维的工业化制备方法，成分按重量份计，包括以下步骤：
(1)取2份壳聚糖粉末和30份10wt％柠檬酸溶液混合，加热搅拌3h得壳聚糖溶液；
(2)取3.5份硝酸银和15份乙醇溶液混合，得硝酸银溶液；
(3)将壳聚糖溶液和硝酸银溶液混合，加热搅拌3h；
(4)放入鼓风干燥箱中，在温度85℃下烘干；
(5)转移至马弗炉中，在温度500℃煅烧，保温2h；
(6)冷却至室温，研磨得纳米银粉；
(7)将苯胺单体和盐酸溶液以体积比为1:1进行混合搅拌，加入纳米银粉，搅拌20min得混合溶液，其中，盐酸溶液的浓度为3mol/L，纳米银粉的加入量为15g/L；
(8)配制浓度为1.5mol/L的过硫酸铵溶液；
(9)对聚酰亚胺纤维进行导电处理，导电处理的速度为30m/min，将纤维浸渍于混合溶液浸渍槽，从槽内引出后经压辊挤压；
(10)再浸渍于含有过硫酸铵溶液的浸渍槽，被引离浸渍槽后经压辊挤压；
(11)置于纱线储存容器内，在室温环境下静置2h即得导电纤维。
将本发明方法制备的导电纤维在温度为20℃，湿度为65％的条件下平衡24h之后，采用高绝缘电阻仪测量一定长度纤维的电阻，根据电阻值计算其电导率。采用万能材料试验机，按照GB/T 3916—2013《纺织品卷装纱单根纱线断裂强力和断裂伸长率的测定》测试纤维断裂强度和断裂伸长率。试样夹持长度为250mm，夹头运行速度为250mm/min。
表1导电纤维的导电性和力学性能
本发明方法制备的导电纤维具有非常高的电导率，最高可达10.93S/cm，其经过导电处理后，断裂强度和断裂伸长率均未受到损伤，甚至较处理前有所增大，我们可以从实施例1、实施例5以及未处理聚酯纤维、未处理聚酰亚胺纤维的实验数据中可以看出，同时，本方法简单方便，非常适用于工业化生产。

Claims (5)

1.一种导电纤维的工业化制备方法，其特征在于：成分按重量份计，包括以下步骤：
(1)取1-2份壳聚糖粉末和20-30份10wt％柠檬酸溶液混合，加热搅拌2-3h得壳聚糖溶液；
(2)取3-3.5份硝酸银和10-15份乙醇溶液混合，得硝酸银溶液；
(3)将壳聚糖溶液和硝酸银溶液混合，加热搅拌2-3h；
(4)放入鼓风干燥箱中，在温度80-85℃下烘干；
(5)转移至马弗炉中，在温度400-500℃煅烧，保温2h；
(6)冷却至室温，研磨得纳米银粉；
(7)将苯胺单体和盐酸溶液以体积比为1:1进行混合搅拌，加入纳米银粉，搅拌10-20min得混合溶液；
(8)配制浓度为1.3-1.5mol/L的过硫酸铵溶液；
(9)对纤维进行导电处理，将纤维浸渍于混合溶液浸渍槽，从槽内引出后经压辊挤压；
(10)再浸渍于含有过硫酸铵溶液的浸渍槽，被引离浸渍槽后经压辊挤压；
(11)置于纱线储存容器内，在室温环境下静置1-2h即得导电纤维。
2.根据权利要求1所述的一种导电纤维的工业化制备方法，其特征在于：所述纤维为聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚丙烯腈纤维、聚乙烯醇缩甲醛纤维、聚酰亚胺纤维中一种或混纺纤维。
3.根据权利要求1所述的一种导电纤维的工业化制备方法，其特征在于：所述步骤(7)中盐酸溶液的浓度为1-3mol/L。
4.根据权利要求1所述的一种导电纤维的工业化制备方法，其特征在于：所述步骤(7)中纳米银粉的加入量为10-15g/L。
5.根据权利要求1所述的一种导电纤维的工业化制备方法，其特征在于：所述步骤(9)中导电处理的速度为18-30m/min。
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