[发明专利]一种导电纤维材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明设计一种纤维处理方法，具体涉及一种导电纤维材料的制备方法，属于导电纤维技术领域。

背景技术

丝绸、法兰绒等纺织品摩擦琥珀之后有吸引轻小物体的性质。科学家从研究静电现象开始，陆续发现了电磁感应、化学电池和电流力学、热学应用，但并未重视静电的作用和危害。近年来随着电子、通讯等技术的快速发展，计算机、通信终端、家用电器等的迅速发展和普及，环境中的电磁辐射日渐严重，危害人体健康。

1953年在伦敦召开第一届静电学国际会议，我国自20世纪60年代起开始静电安全技术的研究。为减小及防止静电干扰和电磁波造成的危害，从20世纪中期至今，世界各国的研究者一直致力于抗静电及抗电磁辐射材料的研究与开发，其中具有导电功能的纺织纤维材料是研究的热点之一。

随着导电聚苯胺制备技术的不断成熟，越来越多的研究人员将关注的目光投向聚苯胺导电纤维的研究上。聚苯胺导电纤维的制备方法主要有湿法纺丝法、熔体纺丝、静电纺丝、原位聚合法等，其中原位聚合法以普通基体纤维表面吸附苯胺单体，然后在纤维表面发生氧化聚合并掺杂形成导电态聚苯胺。现有技术先将基体纤维浸渍于苯胺单体溶液内，反应过程亦需较长时间，一般需1小时以上；反应结束后洗净纤维；方法效率低、产量少；这些都限制了其实现规模化生产和实际应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种导电纤维材料的制备方法，其以邻甲基苯胺单体为原料，采用改进型的添加剂，使单体在发生聚合时均匀包裹功能改性剂，以制备出导电纤维，可用于工业化生产。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：

一种导电纤维材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将对氨基苯甲酸加入干燥的反应器中，再加入乙醇，回流下搅拌20分钟；然后加入邻香草醛，回流反应1小时；再加入1,4-环己烷二甲醇二丙烯酸酯，回流反应45分钟得到聚合物溶液；

（2）将硝酸镱水溶液加入氧化石墨烯水溶液中，搅拌，然后于150℃反应3小时，自然冷却，离心后得到固体；再于250℃处理15分钟得到填料；

（3）将上述聚合物溶液加入水中，50℃搅拌10分钟；再加入二丁基二氯化锡与酞菁锌，50℃搅拌30分钟；再加入对氨基苯硫酚、填料，60℃搅拌75分钟；然后加入异构十一醇聚氧乙烯醚、三甲基硅氧基硅酸酯以及硅丙乳液，105℃搅拌15分钟得到整理浴液；

（4）聚丙烯纤维浸轧入装有邻甲基苯胺单体的槽中，再通过装有上述整理浴液的槽，烘干后于含有2.5g/L钒酸钠与3.2mol/L十烷基苯磺酸的槽中浸渍4分钟，于160℃处理30秒后，再经50℃处理3分钟，得到导电纤维材料。

本发明中，可以利用常规纱线处理设备即可完成聚丙烯纤维的处理，从而得到导电性优异、力学性良好、耐热性好的导电纤维材料。可以采用浸轧辊完成纤维的浸轧处理，可以采用烘道进行烘干处理，可以通过控制纤维的运行速度使其达到浸渍处理的要求。上述烘干的温度为120℃。比如聚丙烯纤维经牵引辊进入装有邻甲基苯胺单体的槽中，经两对湿压辊浸轧，压辊的压力可调，以控制纱线上单体的含量；优选的，纤维浸轧入装有邻甲基苯胺单体的槽中吸附单体后再经一对压辊挤压，以除去纱线上过量的单体，然后再通过装有整理浴液的槽。

本发明整理浴液中，有机物含有有机硅化合物，其Si-O键能远远大于C-C键能和C-O键能，结合得十分牢固稳定，这使得经它处理的纤维的耐热性、耐候性、抗氧能力增强；另外聚硅氧烷分子呈螺旋结构甲基向外排列并绕Si-O链旋转分子体积大内聚能密度低从而使有机硅氧类化合物有很强的憎水性和防尘性。同时有机硅化合物与其他组分相容性好，互相存在可反应的基团，在加热条件下可以在纤维表面反应成膜，不易发生相分离，避免了现有整理剂附着力差的缺陷，利于保证整理效果。

本发明中，步骤（1）中，对氨基苯甲酸、邻香草醛、1,4-环己烷二甲醇二丙烯酸酯、乙醇的质量比为1︰0.3︰0.5︰18；步骤（2）中，硝酸镱与氧化石墨烯的质量比为1︰0.6；步骤（3）中，聚合物溶液、二丁基二氯化锡、酞菁锌、对氨基苯硫酚、填料、水、异构十一醇聚氧乙烯醚、三甲基硅氧基硅酸酯以及硅丙乳液的质量比为（13～15）︰（3～5）︰5︰（3～4）︰（10～12）︰（130～150）︰6︰（2～3）︰30。硅丙乳液的固含量为60%。