CN114164662A - 一种导电超高分子量聚乙烯纤维的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种导电超高分子量聚乙烯纤维的制造方法，包括如下步骤，将超高分子量聚乙烯纤维进行超声清洗，然后对清洗完后的超高分子量聚乙烯纤维和硫酸溶液、二羟甲基丙酸水溶液混合，得到超高分子量聚乙烯纤维悬浮液，搅拌，控制温度为2‑4℃；然后将吡咯溶液加入到所述超高分子量聚乙烯纤维悬浮液中，反应，反应完成后过滤，清洗，干燥，得到导电超高分子量聚乙烯纤维，所述吡咯溶液为纯吡咯和无水乙醇的混合液，吡咯的质量分数为10‑15％；本发明可有效提高其导电性能，电导率可达1.5S/cm。
Description
技术领域
本发明属于聚乙烯纤维技术领域，具体是涉及一种导电超高分子量聚乙烯纤维的制造方法。
背景技术
UHMWPE纤维极易在加工和使用过程中积累静电，带来各种不便甚至产生各种问题，而且在防静电、电磁屏蔽、电器工程以及其他一些领域内的应用受到很大限制。近来随着应用范围的扩大及潜在应用的不断挖掘，市场对UHMWPE纤维提出了导电的要求。
使纤维进行导电化是一项重要的研究工作，目前利用高分子导电材料制备导电纤维的方法主要有两种：一为采用高分子材料直接进行纺丝，一般采用湿法纺丝，以聚苯胺为例，将聚苯胺溶于特定的溶剂中配成浓溶液，在一定的凝固浴中拉伸成形；另外则可采用后处理法赋予普通纤维导电性能，如苯胺在纤维表面的聚合或通过涂覆法将聚苯胺溶液涂覆于纤维表面，使纤维表面形成一层聚苯胺导电层。
中国专利申请201510371747.2在其背景技术中说明了国内金欣在超高分子量聚乙烯纤维表面采用涂覆吡咯的方法制备了导电纤维，由于纤维表面光滑致密，采用涂覆的方法得到的导电涂层与基体纤维的结合较差，影响其导电性能。其采用的制备方法，包括如下步骤：
(1)在25℃条件下将吡咯单体分散在去离子水或乙醇中，配置成不同浓度的吡咯分散液，后将聚合物膜浸没在吡咯单体分散液中，再向分散液中逐滴加入催化剂FeCl3水溶液，吡咯单体在催化剂作用下，发生原位聚合生成导电层聚吡咯；
(2)将得到的导电膜先用乙醇清洗10min，然后用去离子水冲洗10min，取出于空气中自然干燥，即得所述具有导电功能聚合物复合膜。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种导电超高分子量聚乙烯纤维的制造方法，有效提高其导电性能。
本发明的内容包括一种导电超高分子量聚乙烯纤维的制造方法，包括如下步骤，
将超高分子量聚乙烯纤维进行超声清洗，然后对清洗完后的超高分子量聚乙烯纤维和硫酸溶液、二羟甲基丙酸水溶液混合，得到超高分子量聚乙烯纤维悬浮液，所述硫酸溶液的重量浓度为12-14％，所述二羟甲基丙酸水溶液的重量浓度为3-5％，所述硫酸溶液、二羟甲基丙酸水溶液和超高分子量聚乙烯纤维的重量比为4-6:2-4:1-3，搅拌，控制温度为2-4℃；
然后将吡咯溶液加入到所述超高分子量聚乙烯纤维悬浮液中，反应，反应完成后过滤，清洗，干燥，得到导电超高分子量聚乙烯纤维，所述吡咯溶液为纯吡咯和无水乙醇的混合液，吡咯的质量分数为10-15％。
优选的，超高分子量聚乙烯纤维进行超声清洗的功率为800-1000W，温度为45-55℃，清洗液为烷基磺酸钠或脂肪醇醚硫酸钠(如十二烷基硫酸钠)，清洗液的浓度为1-3％。
优选的，纯吡咯的制备方法为，将吡咯在40-50℃条件下进行蒸馏处理，收集得到纯吡咯。
优选的，所述硫酸溶液的重量浓度为13％，所述二羟甲基丙酸水溶液的重量浓度为4％。
优选的，所述硫酸溶液、二羟甲基丙酸水溶液和超高分子量聚乙烯纤维的重量比为5:3:2。
优选的，所述搅拌采用离心的方式进行，转速为1000-1200r/min。
优选的，搅拌的时间为10-15min。
优选的，吡咯溶液加入到超高分子量聚乙烯纤维悬浮液中的加入速度为1L/min。
优选的，吡咯溶液加入到所述超高分子量聚乙烯纤维悬浮液的过程中，采用惰性气体进行保护。
优选的，干燥的方式为自然风干。
本发明的有益效果是，本发明将吡咯溶解在乙醇中，将超高分子量聚乙烯纤维和硫酸、二羟甲基丙酸混合形成悬浮液，将吡咯加入到上述悬浮液中得到。本申请得到的超高分子量聚乙烯纤维的电导率可达1.5S/cm，优于传统方法制得的导电超高分子量聚乙烯纤维(电导率为0.2-0.5S/cm)。
具体实施方式
实施例1
一种导电超高分子量聚乙烯纤维的制造方法，包括如下步骤，
1.将超高分子量聚乙烯纤维放置在超声波清洗机内进行清洗1.5分钟，超声功率在900W，清洗温度50℃，清洗液为十二烷基硫酸钠水溶液,其浓度为2％；
2.在45℃下对吡咯单体进行蒸馏处理，收集到无色澄清的纯吡咯单体，马上加入到无水乙醇溶液中，配置成质量分数为12.5％吡咯溶液；
3.在反应釜中将一定量的硫酸溶液(浓度为13％)、二羟甲基丙酸水溶液(浓度为4％)和超高分子量聚乙烯纤维，充分分散，得到超高分子量聚乙烯纤维悬浮液(硫酸溶液：二羟甲基丙酸溶液：超高分子量聚乙烯纤维的重量比为5：3：2)。设置反应釜温度为3℃，按速率1100r/min充分搅拌12min。后将吡咯溶液按1L/min加入到纤维悬浮液中进行反应，全程需要N2气体保护。
4.反应结束后进行抽滤和清洗3-5次后，24h自然风干得到导电超高分子量聚乙烯纤维。超高分子量聚乙烯纤维的电导率为1.5S/cm。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本公开的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本申请中一个或多个实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
本申请中一个或多个实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本申请中一个或多个实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种导电超高分子量聚乙烯纤维的制造方法，其特征是，包括如下步骤，
将超高分子量聚乙烯纤维进行超声清洗，然后对清洗完后的超高分子量聚乙烯纤维和硫酸溶液、二羟甲基丙酸水溶液混合，得到超高分子量聚乙烯纤维悬浮液，所述硫酸溶液的重量浓度为12-14％，所述二羟甲基丙酸水溶液的重量浓度为3-5％，所述硫酸溶液、二羟甲基丙酸水溶液和超高分子量聚乙烯纤维的重量比为4-6:2-4:1-3，搅拌，控制温度为2-4℃；
然后将吡咯溶液加入到所述超高分子量聚乙烯纤维悬浮液中，反应，反应完成后过滤，清洗，干燥，得到导电超高分子量聚乙烯纤维，所述吡咯溶液为纯吡咯和无水乙醇的混合液，吡咯的质量分数为10-15％。
2.如权利要求1所述的导电超高分子量聚乙烯纤维的制造方法，其特征是，超高分子量聚乙烯纤维进行超声清洗的功率为800-1000W，温度为45-55℃，清洗液为烷基磺酸钠或脂肪醇醚硫酸钠，清洗液的浓度为1-3％。
3.如权利要求1所述的导电超高分子量聚乙烯纤维的制造方法，其特征是，纯吡咯的制备方法为，将吡咯在40-50℃条件下进行蒸馏处理，收集得到纯吡咯。
4.如权利要求1所述的导电超高分子量聚乙烯纤维的制造方法，其特征是，所述硫酸溶液的重量浓度为13％，所述二羟甲基丙酸水溶液的重量浓度为4％。
5.如权利要求1所述的导电超高分子量聚乙烯纤维的制造方法，其特征是，所述硫酸溶液、二羟甲基丙酸水溶液和超高分子量聚乙烯纤维的重量比为5:3:2。
6.如权利要求1-5任一项所述的导电超高分子量聚乙烯纤维的制造方法，其特征是，所述搅拌采用离心的方式进行，转速为1000-1200r/min。
7.如权利要求6所述的导电超高分子量聚乙烯纤维的制造方法，其特征是，搅拌的时间为10-15min。
8.如权利要求1-5任一项所述的导电超高分子量聚乙烯纤维的制造方法，其特征是，吡咯溶液加入到超高分子量聚乙烯纤维悬浮液中的加入速度为1L/min。
9.如权利要求1-5任一项所述的导电超高分子量聚乙烯纤维的制造方法，其特征是，吡咯溶液加入到所述超高分子量聚乙烯纤维悬浮液的过程中，采用惰性气体进行保护。
10.如权利要求1-5任一项所述的导电超高分子量聚乙烯纤维的制造方法，其特征是，干燥的方式为自然风干。
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