CN112921413A - 一种导电蚕丝纤维及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种导电蚕丝纤维的制备方法，包括：S1.将蚕丝纤维脱胶处理后，通过碱溶液进行表面处理；S2.将经步骤S1处理后的蚕丝纤维以浴比1：100‑1：500浸入含有二价锰盐溶液中，浸渍1‑3分钟，三浸三轧，轧余率为80‑100％；S3.将经步骤S2处理后的蚕丝纤维浸入高锰酸钾溶液中处理1‑5分钟，使得纤维上的Mn2+被氧化生成纳米二氧化锰；S4.将经步骤S3处理后的蚕丝纤维以浴比1：500‑1：1000浸入含有过氧化物、3,4‑乙烯二氧噻吩和酸的混合溶液中，振荡反应1‑8小时；S5.将经步骤S4处理的蚕丝纤维洗涤、干燥后，得到所述导电蚕丝纤维。本发明制备的导电蚕丝纤维拥有高导电性，克服了通过涂覆方法得到的导电纤维的不耐水洗、电导率持续下降的缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及纺织技术领域，尤其涉及一种导电蚕丝纤维及其制备方法。
背景技术
导电纤维是20世纪60年代出现的一种新的纤维品种，它一般是指比电阻在107Ω·cm以下的纤维。近年来，随着可穿戴智能纺织品的兴起，导电纤维作为其重要的元件之一也引起广泛的关注。
目前，制备导电纤维的方法主要分为两类。第一种方法是将具有导电性能的材料与基质聚合物复合成纺丝液进行纺丝。这种制备方法高效且容易大量生产，但受导电材料的影响，纤维机械性能易被破坏。另一种方法是通过在纤维表面沉积导电材料制得，方法简单且极大保留了原纤维的性能。所使用的导电材料主要有导电聚合物、金属和碳材料。例如银等金属虽然具有较高的导电性能，但自身价格昂贵且容易被氧化导致导电性能严重下降。碳纳米材料如碳纳米管、石墨烯等具有优异的电学性能、较大的比表面积、较高的机械强度和低密度，但由于价格昂贵且难以商业化大规模生产限制其发展。与其他导电聚合物相比，聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)作为一种新兴的电极材料，具有更高的导电性、更低的膜电阻以及更好的化学与物理稳定性。Ali S等通过化学气相沉积法在表面含有氯化铁的聚酯织物上聚合EDOT(Materials&design,2018, 160:34-47)。但类似传统制备过程中存在反应液内聚合的缺点。Hwang等在蚕丝表面覆盖纳米银和PEDOT:PSS(聚苯乙烯磺酸钠)，经10次水洗后电阻率增大至原来的2倍(ACS Appl.Mater.Interfaces 2020,12,24,27537–27544)，且反应步骤较为繁琐。
本发明采用一种简单的两步法，以蚕丝纤维为基材在其表面生成MnO2，并在此基础上原位化学聚合PEDOT制得柔性导电丝。利用EDOT单体难溶于水的特点，通过旋转振动使单体与丝表面碰撞接触并被表面的MnO2氧化，最终在丝表面形成活性中间体并进一步聚合。与传统制备方法相比，这种制备方法灵活高效，且反应皆在丝表面，解决了传统制备过程中反应液内存在聚合的缺点。制得的导电丝具有优良的柔韧性、高导电性，且耐水洗性良好，在柔韧性可穿戴电子产品中具有巨大的应用潜力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种导电蚕丝纤维的制备方法，由该方法制备的导电蚕丝纤维拥有高导电性，克服了通过涂覆方法得到的导电纤维的不耐水洗、电导率持续下降的缺陷。
本发明提供了一种导电蚕丝纤维的制备方法，包括以下步骤：
S1.将蚕丝纤维脱胶处理后，通过碱溶液进行表面处理；
S2.将经步骤S1处理后的蚕丝纤维以浴比1:100-1:500浸入含有二价锰盐溶液中，浸渍1-3分钟，三浸三轧，轧余率为80-100％；
S3.将经步骤S2处理后的蚕丝纤维浸入高锰酸钾溶液中处理1-5分钟，使得纤维上的Mn2+被氧化生成纳米二氧化锰；
S4.将经步骤S3处理后的蚕丝纤维以浴比1：500-1：1000浸入含有过氧化物、3,4-乙烯二氧噻吩和酸的混合溶液中，振荡反应1-8小时；
S5.将经步骤S4处理的蚕丝纤维洗涤、干燥后，得到所述导电蚕丝纤维。
进一步地，步骤S1中，所述脱胶处理为：
将蚕丝纤维以浴比1:50-1:100浸入0.01％-0.1％(w/v)的碳酸钠溶液中，在微沸状态下处理10-60分钟，搓洗，晾干。
进一步地，步骤S1中，所述表面处理为：
将脱胶处理后的蚕丝纤维以浴比1:100-1:500浸入碱溶液中，在20-55℃下处理1-10分钟；其中所述碱优选为氢氧化钠或氢氧化钾，浓度为0.1-2mol/L。
进一步地，步骤S1中，所述蚕丝纤维经碱溶液表面处理后，先用0.5％-3％ (v/v)的弱酸溶液酸洗，再用水洗；所述弱酸优选为乙酸、丙酮酸、草酸、亚硫酸中的一种或几种。
进一步地，步骤S2中，所述二价锰盐为氯化锰、硫酸锰、硝酸锰中的一种或几种，浓度为0.01-0.5mol/L。
进一步地，步骤S3中，蚕丝纤维以浴比1:100-1:500在20-40℃下浸入 5-30mmol/L高锰酸钾溶液中处理1-5分钟。
进一步地，步骤S4中，所述过氧化物为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的一种或几种，混合溶液中过氧化物的浓度为1-10mmol/L。
进一步地，步骤S4中，所述混合溶液中，3,4-乙烯二氧噻吩的浓度为25-100m mol/L，酸为硫酸、盐酸、乙酸中的一种或几种，浓度为0.01-0.8mol/L。优选地，所述酸为硫酸，硫酸可以提供氢离子，加快过氧化物的分解，形成更多的自由基。
进一步地，步骤S5中，所述洗涤具体为：先采用乙醇清洗，再用去离子水清洗。
进一步地，步骤S5中，所述干燥温度为60-90℃，干燥时间为3-9小时。
本发明还提供了由所述的方法制备得到的导电蚕丝纤维。
本发明的导电蚕丝纤维的制备原理如下：
本发明先将蚕丝进行脱胶处理，去除蚕丝表面丝胶部分，并将脱胶丝用碱溶液进行表面短时间处理，目的是为了进一步去除蚕丝表面残留的丝胶蛋白和使氨基、羟基和羧基等活性基团更多的暴露在丝表面，为下步负载二价锰离子做准备。接着，将蚕丝纤维用弱酸溶液水洗，快速去除表面残留碱液，避免因蚕丝本身弱耐碱性而造成不必要损伤。然后，用高锰酸钾溶液进一步处理蚕丝，以高锰酸钾来氧化二价锰离子在表面生成活性二氧化锰纳米颗粒。随后，将负载二氧化锰的蚕丝置于含有过氧化物和3,4-乙烯二氧噻吩和酸的水溶液中，通过振荡使单体与丝表面接触，3,4-乙烯二氧噻吩在活性二氧化锰的催化下，在氧化剂的作用下失去电子形成自由基，并在丝表面氧化聚合形成聚3,4-乙烯二氧噻吩导电层，然后在高温下固化在蚕丝表面，从而得到导电蚕丝纤维。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
1.本发明制得的导电蚕丝纤维，具有高导电性，克服了通过涂覆方法得到的导电纤维不耐水洗性、电导率持续下降的缺陷。
2.与表面镀银等金属的导电纤维相比，本发明制得的导电蚕丝纤维具有较好的环境稳定性，不易被氧化。
3.本发明的制备方法灵活高效，且反应皆发生在纤维的表面，解决了传统制备过程中在反应液中存在大量聚合的缺点，适合大规模生产。
4.本发明制得的导电蚕丝纤维，在可穿戴传感领域具有巨大的应用潜力。
附图说明
图1是实施例1的蚕丝纤维在不同处理阶段的SEM电镜图，其中a-b是脱胶丝分别放大不同倍数(5k、20k)的电镜照片，c-d是预处理丝分别放大不同倍数(5k、20k)的电镜照片，e-f是经高锰酸钾处理后的蚕丝分别放大不同倍数 (5k、20k)的电镜照片，g-h是最后聚合3,4-乙烯二氧噻吩的丝分别放大不同倍数(5k、20k)的电镜照片。
图2是实施例1中蚕丝纤维表面Mn2+被氧化生成纳米二氧化锰的XPS图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1
本实施例提供了一种导电蚕丝纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)脱胶处理：将蚕丝以浴比1：100浸入0.05％(w/v)碳酸钠溶液中，在微沸状态下处理30分钟，温水搓洗，晾干；
(2)表面处理：将处理后的脱胶丝以浴比1：500浸入0.75mol/L氢氧化钠溶液中，在35℃中处理5分钟，取出先用1％(v/v)的醋酸溶液中水洗，再用去离子水洗涤3次；
(3)锰离子的负载：将表面处理后的蚕丝纤维以浴比1：500浸入0.2mol/L 硫酸锰溶液中，浸渍3分钟，三浸三轧，轧余率为90％，使纤维携带足够的二价锰离子；
(4)锰的活化：将表面负载二价锰离子的蚕丝纤维以浴比1：500在25℃下浸入15mmol/L高锰酸钾溶液中处理3分钟，得到活化成纳米二氧化锰的蚕丝纤维；
(5)原位氧化聚合：将处理后的蚕丝纤维以浴比1：1000浸入含有4.4m mol/L过硫酸铵，56mmol/L 3,4-乙烯二氧噻吩，0.184mol/L硫酸的反应液中，并在20℃下振荡反应6小时；
(6)固化：将氧化聚合以后的蚕丝纤维取出，先用乙醇清洗3遍，再用去离子水清洗3遍，60℃干燥4小时，制得导电蚕丝纤维。
图1是本实施例制备的导电蚕丝纤维在不同处理阶段的SEM电镜图。其中a-b是脱胶丝分别放大不同倍数(5k、20k)的电镜照片，c-d是预处理丝分别放大不同倍数(5k、20k)的电镜照片，从图中可以看出丝表面出现微坑、凹痕。 e-f是经高锰酸钾处理后的蚕丝分别放大不同倍数(5k、20k)的电镜照片，从图中可以看出，蚕丝表面负载有二氧化锰颗粒。g-h是最后聚合3,4-乙烯二氧噻吩的丝分别放大不同倍数(5k、20k)的电镜照片，从图中可以看出，蚕丝表面已形成一层导电层。
图2是蚕丝纤维表面锰的活化后的XPS图。从图中可以看出，新生成的锰氧化物活性高，具有+3价与+4价。
经测试，本实施例制备的导电蚕丝纤维的体积电阻率为1.47Ω·cm，放置两个月后体积电阻率为1.51Ω·cm，无明显变化，具有较好的环境稳定性。每次将导电蚕丝纤维放置于洗涤剂溶液(5g/L)中，并添加10颗钢珠在40℃下洗涤30min，经30次水洗后，体积电阻率为6.02Ω·cm。
实施例2
本实施例提供了一种导电蚕丝纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)脱胶处理：将蚕丝以浴比1：50浸入0.05％(w/v)碳酸钠溶液中，在微沸状态下处理30分钟，温水搓洗，晾干；
(2)表面处理：将处理后的脱胶丝以浴比1：500浸入0.5mol/L氢氧化钠溶液中，在25℃中处理5分钟，取出先用1％(v/v)的醋酸溶液中水洗，再用去离子水洗涤3次；
(3)锰离子的负载：将表面处理后的蚕丝纤维以浴比1：500浸入0.2mol/L 硫酸锰溶液中，浸渍3分钟，三浸三轧，轧余率为90％，使纤维携带足够的二价锰离子；
(4)锰的活化：将表面负载二价锰离子的蚕丝纤维以浴比1：500在30℃下浸入30mmol/L高锰酸钾溶液中处理2分钟，得到活化成纳米二氧化锰的蚕丝纤维；
(5)原位氧化聚合：将处理后的蚕丝纤维以浴比1：1000浸入含有4.4m mol/L过硫酸铵，56mmol/L 3,4-乙烯二氧噻吩，0.184mol/L硫酸的反应液中，并在20℃下振荡反应6小时；
(6)固化：将氧化聚合以后的蚕丝纤维取出，先用乙醇清洗3遍，再用去离子水清洗3遍，60℃干燥4小时，制得导电蚕丝纤维。
经测试，本实施例制备的导电蚕丝纤维的体积电阻率为5.47Ω·cm，放置两个月后体积电阻率为5.43Ω·cm，无明显变化，具有较好的环境稳定性。每次将导电蚕丝纤维放置于洗涤剂溶液(5g/L)中，并添加10颗钢珠在40℃下洗涤 30min，经30次水洗后，体积电阻率为23.25Ω·cm。
实施例3
本实施例提供了一种导电蚕丝纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)脱胶处理：将蚕丝以浴比1：100浸入0.1％(w/v)碳酸钠溶液中，在微沸状态下处理30分钟，温水搓洗，晾干；
(2)表面处理：将处理后的脱胶丝以浴比1：500浸入0.75mol/L氢氧化钠溶液中，在35℃中处理5分钟，取出先用1％(v/v)的醋酸溶液中水洗，再用去离子水洗涤3次；
(3)锰离子的负载：将表面处理后的蚕丝纤维以浴比1：500浸入0.2mol/L 硫酸锰溶液中，浸渍3分钟，三浸三轧，轧余率为85％，使纤维携带足够的二价锰离子；
(4)锰的活化：将表面负载二价锰离子的蚕丝纤维以浴比1：500在25℃下浸入30mmol/L高锰酸钾溶液中处理3分钟，得到活化成纳米二氧化锰的蚕丝纤维；
(5)原位氧化聚合：将处理后的蚕丝纤维以浴比1：1000浸入含有4.4m mol/L过硫酸铵，56mmol/L 3,4-乙烯二氧噻吩，0.184mol/L盐酸的反应液中，并在20℃下振荡反应6小时；
(6)固化：将氧化聚合以后的蚕丝纤维取出，先用乙醇清洗3遍，再用去离子水清洗3遍，60℃干燥4小时，制得导电蚕丝纤维。
经测试，本实施例制备的导电蚕丝纤维的体积电阻率为0.77Ω·cm，放置两个月后体积电阻率为0.89Ω·cm，无明显变化，具有较好的环境稳定性。每次将导电蚕丝纤维放置于洗涤剂溶液(5g/L)中，并添加10颗钢珠在40℃下洗涤 30min，经30次水洗后，体积电阻率为3.16Ω·cm。
实施例4
本实施例提供了一种导电蚕丝纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)脱胶处理：将蚕丝以浴比1：100浸入0.1％(w/v)碳酸钠溶液中，在微沸状态下处理20分钟，温水搓洗，晾干；
(2)表面处理：将处理后的脱胶丝以浴比1：300浸入0.75mol/L氢氧化钠溶液中，在35℃中处理5分钟，取出先用1％(v/v)的醋酸溶液中水洗，再用去离子水洗涤3次；
(3)锰离子的负载：将表面处理后的蚕丝纤维以浴比1：300浸入0.2mol/L 硫酸锰溶液中，浸渍2分钟，三浸三轧，轧余率为90％，使纤维携带足够的二价锰离子；
(4)锰的活化：将表面负载二价锰离子的蚕丝纤维以浴比1：300在25℃下浸入15mmol/L高锰酸钾溶液中处理5分钟，得到活化成纳米二氧化锰的蚕丝纤维；
(5)原位氧化聚合：将处理后的蚕丝纤维以浴比1：1000浸入含有2.2m mol/L过硫酸铵，56mmol/L 3,4-乙烯二氧噻吩，0.184mol/L硫酸的反应液中，并在20℃下振荡反应6小时；
(6)固化：将氧化聚合以后的蚕丝纤维取出，先用乙醇清洗3遍，再用去离子水清洗3遍，60℃干燥4小时，制得导电蚕丝纤维。
经测试，本实施例制备的导电蚕丝纤维的体积电阻率为3.16Ω·cm，放置两个月后体积电阻率为3.15Ω·cm，无明显变化，具有较好的环境稳定性。每次将导电蚕丝纤维放置于洗涤剂溶液(5g/L)中，并添加10颗钢珠在40℃下洗涤 30min，经30次水洗后，体积电阻率为13.74Ω·cm。
实施例5
本实施例提供了一种导电蚕丝纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)脱胶处理：将蚕丝以浴比1：100浸入0.05％(w/v)碳酸钠溶液中，在微沸状态下处理30分钟，温水搓洗，晾干；
(2)表面处理：将处理后的脱胶丝以浴比1：100浸入0.75mol/L氢氧化钠溶液中，在25℃中处理10分钟，取出先用1％(v/v)的草酸溶液中水洗，再用去离子水洗涤3次；
(3)锰离子的负载：将表面处理后的蚕丝纤维以浴比1：100浸入0.2mol/L 硫酸锰溶液中，浸渍3分钟，三浸三轧，轧余率为95％，使纤维携带足够的二价锰离子；
(4)锰的活化：将表面负载二价锰离子的蚕丝纤维以浴比1：100在25℃下浸入15mmol/L高锰酸钾溶液中处理3分钟，得到活化成纳米二氧化锰的蚕丝纤维；
(5)原位氧化聚合：将处理后的蚕丝纤维以浴比1：500浸入含有 4.4mmol/L过硫酸钾，56mmol/L 3,4-乙烯二氧噻吩，0.368mol/L乙酸的反应液中，并在30℃下振荡反应6小时；
(6)固化：将氧化聚合以后的蚕丝纤维取出，先用乙醇清洗3遍，再用去离子水清洗3遍，60℃干燥4小时，制得导电蚕丝纤维。
经测试，本实施例制备的导电蚕丝纤维的体积电阻率为1.27Ω·cm，放置两个月后体积电阻率为1.34Ω·cm，无明显变化，具有较好的环境稳定性。每次将导电蚕丝纤维放置于洗涤剂溶液(5g/L)中，并添加10颗钢珠在40℃下洗涤30min，经30次水洗后，体积电阻率为5.27Ω·cm。
实施例6
本实施例提供了一种导电蚕丝纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)脱胶处理：将蚕丝以浴比1：100浸入0.05％(w/v)碳酸钠溶液中，在微沸状态下处理30分钟，温水搓洗，晾干；
(2)表面处理：将处理后的脱胶丝以浴比1：500浸入1mol/L氢氧化钾溶液中，在45℃中处理5分钟，取出先用1％(v/v)的丙酮酸溶液中水洗，再用去离子水洗涤3次；
(3)锰离子的负载：将表面处理后的蚕丝纤维以浴比1：500浸入0.2mol/L 硫酸锰溶液中，浸渍1分钟，三浸三轧，轧余率为80％，使纤维携带足够的二价锰离子；
(4)锰的活化：将表面负载二价锰离子的蚕丝纤维以浴比1：500在30℃下浸入10mmol/L高锰酸钾溶液中处理5分钟，得到活化成纳米二氧化锰的蚕丝纤维；
(5)原位氧化聚合：将处理后的蚕丝纤维以浴比1：1000浸入含有4.4m mol/L过硫酸钾，56mmol/L 3,4-乙烯二氧噻吩，0.184mol/L盐酸的反应液中，并在30℃下振荡反应3小时；
(6)固化：将氧化聚合以后的蚕丝纤维取出，先用乙醇清洗3遍，再用去离子水清洗3遍，60℃干燥4小时，制得导电蚕丝纤维。
经测试，本实施例制备的导电蚕丝纤维的体积电阻率为8.51Ω·cm，放置两个月后体积电阻率为9.01Ω·cm，无明显变化，具有较好的环境稳定性。每次将导电蚕丝纤维放置于洗涤剂溶液(5g/L)中，并添加10颗钢珠在40℃下洗涤 30min，经30次水洗后，体积电阻率为36.59Ω·cm。
实施例7
本实施例提供了一种导电蚕丝纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)脱胶处理：将蚕丝以浴比1：100浸入0.01％(w/v)碳酸钠溶液中，在微沸状态下处理60分钟，温水搓洗，晾干；
(2)表面处理：将处理后的脱胶丝以浴比1：200浸入0.5mol/L氢氧化钠溶液中，在55℃中处理2分钟，取出先用1％(v/v)的亚硫酸溶液中水洗，再用去离子水洗涤3次；
(3)锰离子的负载：将表面处理后的蚕丝纤维以浴比1：500浸入0.2mol/L 硫酸锰溶液中，浸渍2分钟，三浸三轧，轧余率为80％，使纤维携带足够的二价锰离子；
(4)锰的活化：将表面负载二价锰离子的蚕丝纤维以浴比1：500在25℃下浸入15mmol/L高锰酸钾溶液中处理3分钟，得到活化成纳米二氧化锰的蚕丝纤维；
(5)原位氧化聚合：将处理后的蚕丝纤维以浴比1：1000浸入含有4.4m mol/L过硫酸钾，56mmol/L 3,4-乙烯二氧噻吩，0.184mol/L硫酸的反应液中，并在50℃下振荡反应6小时；
(6)固化：将氧化聚合以后的蚕丝纤维取出，先用乙醇清洗3遍，再用去离子水清洗3遍，60℃干燥4小时，制得导电蚕丝纤维。
经测试，本实施例制备的导电蚕丝纤维的体积电阻率为32.84Ω·cm，放置两个月后体积电阻率为33.49Ω·cm，无明显变化，具有较好的环境稳定性。每次将导电蚕丝纤维放置于洗涤剂溶液(5g/L)中，并添加10颗钢珠在40℃下洗涤 30min，经30次水洗后，体积电阻率为137.93Ω·cm。
实施例8
本实施例提供了一种导电蚕丝纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)脱胶处理：将蚕丝以浴比1：100浸入0.05％(w/v)碳酸钠溶液中，在微沸状态下处理30分钟，温水搓洗，晾干；
(2)表面处理：将处理后的脱胶丝以浴比1：500浸入0.75mol/L氢氧化钠溶液中，在35℃中处理5分钟，取出先用1％(v/v)的醋酸溶液中水洗，再用去离子水洗涤3次；
(3)锰离子的负载：将表面处理后的蚕丝纤维以浴比1：500浸入0.2mol/L 硫酸锰溶液中，浸渍3分钟，三浸三轧，轧余率为90％，使纤维携带足够的二价锰离子；
(4)锰的活化：将表面负载二价锰离子的蚕丝纤维以浴比1：200在25℃下浸入10mmol/L高锰酸钾溶液中处理3分钟，得到活化成纳米二氧化锰的蚕丝纤维；
(5)原位氧化聚合：将处理后的蚕丝纤维以浴比1：1000浸入含有4.4m mol/L过硫酸钠，0.1mol/L 3,4-乙烯二氧噻吩，0.184mol/L硫酸的反应液中，并在20℃下振荡反应6小时；
(6)固化：将氧化聚合以后的蚕丝纤维取出，先用乙醇清洗3遍，再用去离子水清洗3遍，60℃干燥4小时，制得导电蚕丝纤维。
经测试，本实施例制备的导电蚕丝纤维的体积电阻率为3.24Ω·cm，放置两个月后体积电阻率为3.49Ω·cm，无明显变化，具有较好的环境稳定性。每次将导电蚕丝纤维放置于洗涤剂溶液(5g/L)中，并添加10颗钢珠在40℃下洗涤 30min，经30次水洗后，体积电阻率为12.96Ω·cm。
实施例9
本实施例提供了一种导电蚕丝纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)脱胶处理：将蚕丝以浴比1：100浸入0.05％(w/v)碳酸钠溶液中，在微沸状态下处理30分钟，温水搓洗，晾干；
(2)表面处理：将处理后的脱胶丝以浴比1：300浸入0.75mol/L氢氧化钠溶液中，在35℃中处理5分钟，取出先用1％(v/v)的醋酸溶液中水洗，再用去离子水洗涤3次；
(3)锰离子的负载：将表面处理后的蚕丝纤维以浴比1：500浸入0.2mol/L 硫酸锰溶液中，浸渍3分钟，三浸三轧，轧余率为90％，使纤维携带足够的二价锰离子；
(4)锰的活化：将表面负载二价锰离子的蚕丝纤维以浴比1：500在40℃下浸入5mmol/L高锰酸钾溶液中处理3分钟，得到活化成纳米二氧化锰的蚕丝纤维；
(5)原位氧化聚合：将处理后的蚕丝纤维以浴比1：1000浸入含有8.8m mol/L过硫酸铵，56mmol/L 3,4-乙烯二氧噻吩，0.552mol/L乙酸的反应液中，并在30℃下振荡反应6小时；
(6)固化：将氧化聚合以后的蚕丝纤维取出，先用乙醇清洗3遍，再用去离子水清洗3遍，60℃干燥4小时，制得导电蚕丝纤维。
经测试，本实施例制备的导电蚕丝纤维的体积电阻率为1.84Ω·cm，放置两个月后体积电阻率为1.89Ω·cm，无明显变化，具有较好的环境稳定性。每次将导电蚕丝纤维放置于洗涤剂溶液(5g/L)中，并添加10颗钢珠在40℃下洗涤 30min，经30次水洗后，体积电阻率为7.91Ω·cm。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种导电蚕丝纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将蚕丝纤维脱胶处理后，通过碱溶液进行表面处理；
S2.将经步骤S1处理后的蚕丝纤维以浴比1：100-1：500浸入二价锰盐溶液中，浸渍1-3分钟，三浸三轧，轧余率为80-100％；
S3.将经步骤S2处理后的蚕丝纤维浸入高锰酸钾溶液中处理1-5分钟，使得纤维上的Mn2 +被氧化生成纳米二氧化锰；
S4.将经步骤S3处理后的蚕丝纤维以浴比1：500-1：1000浸入含有过氧化物、3,4-乙烯二氧噻吩和酸的混合溶液中，振荡反应1-8小时；
S5.将经步骤S4处理的蚕丝纤维洗涤、干燥后，得到所述导电蚕丝纤维。
2.根据权利要求1所述的一种导电蚕丝纤维的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述脱胶处理为：
将蚕丝纤维以浴比1:50-1:100浸入0.01％-0.1％(w/v)的碳酸钠溶液中，在微沸状态下处理10-60分钟，搓洗，晾干。
3.根据权利要求1所述的一种导电蚕丝纤维的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述表面处理为：
将脱胶处理后的蚕丝纤维以浴比1:100-1:500浸入碱溶液中，在20-55℃下处理1-10分钟；所述碱为氢氧化钠或氢氧化钾，浓度为0.1-2mol/L。
4.根据权利要求1所述的一种导电蚕丝纤维的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述蚕丝纤维经碱溶液表面处理后，先用0.5％-3％(v/v)的弱酸溶液酸洗，再用水洗；所述弱酸为乙酸、丙酮酸、草酸、亚硫酸中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种导电蚕丝纤维的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述二价锰盐为氯化锰、硫酸锰、硝酸锰中的一种或几种，浓度为0.01-0.5mol/L。
6.根据权利要求1所述的一种导电蚕丝纤维的制备方法，其特征在于，步骤S3中，蚕丝纤维以浴比1:100-1:500在20-40℃下浸入5-30mmol/L高锰酸钾溶液中处理1-5分钟。
7.根据权利要求1所述的一种导电蚕丝纤维的制备方法，其特征在于，步骤S4中，所述过氧化物为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的一种或几种，混合溶液中过氧化物的浓度为1-10mmol/L。
8.根据权利要求1所述的一种导电蚕丝纤维的制备方法，其特征在于，步骤S4中，所述混合溶液中，3,4-乙烯二氧噻吩的浓度为25-100mmol/L，酸为硫酸、盐酸、乙酸中的一种或几种，浓度为0.01-0.8mol/L。
9.根据权利要求1所述的一种导电蚕丝纤维的制备方法，其特征在于，步骤S5中，所述干燥温度为60-90℃，干燥时间为3-9小时。
10.根据权利要求1-9任一项所述的方法制备得到的导电蚕丝纤维。
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| CN202110407276.1A CN112921413A (zh) | 2021-04-15 | 2021-04-15 | 一种导电蚕丝纤维及其制备方法 |
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