[发明专利]一种高强度高导电超高分子量聚乙烯复合纤维和制备方法

说明书

本发明涉及一种高强度高导电超高分子量聚乙烯复合纤维和制备方法，其为超高分子量聚乙烯纤维通过烷基硫酸铁连接有聚(3,4‑乙烯二氧噻吩)导电层，制备方法包括如下步骤，将超高分子量聚乙烯纤维清洗，干燥，然后将烷基硫酸铁的醇溶液涂覆并包裹在超高分子量聚乙烯纤维上，去除多余溶液，然后将其置于含有3,4‑乙烯二氧噻吩单体的蒸汽中，气相聚合反应完成后，去除未反应的物质，干燥，得到高强度高导电超高分子量聚乙烯复合纤维；其导电效果好同时强度高。

技术领域

本发明属于一种超高分子量聚乙烯纤维技术领域，具体是涉及到一种高强度高导电超高分子量聚乙烯复合纤维和制备方法。

背景技术

传统的高分子材质防弹衣，具有重量轻和舒适性好的优点，但没有很好的防辐射和电磁屏蔽功能，无法解决在战争中电磁辐射对军事人员健康伤害的问题。超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)，又称高强高模聚乙烯纤维，是目前世界上比强度和比模量最高的纤维，主要被用于防弹衣、防弹头盔、军用设施和设备的防弹装甲、航空航天等军事领域。

为了提高超高分子量聚乙烯纤维的导电性能，通常将导电材料添加到超高分子量聚乙烯中，专利公布号为CN102720066 A的专利公开了一种超高分子量聚乙烯/聚苯胺复合导电纤维的制备方法，具体实施过程：将纤维置于苯胺单体中0.5～2h，取出后均匀挤压，控制纤维与苯胺单体质量比为1:1～1:1.3；将纤维置于反应液中，反应液温度为10～35℃，反应0.5h～3h，制备得到表面含有均匀连续的聚苯胺导电层的纤维。上述技术方案获得了导电性能良好的复合纤维，可以制成具有抗静电，导电及电磁屏蔽功能的纺织品或纤维增强复合材料，应用于个体防护，军工，电子电器，石油化工，机械等领域。上述方案采用的导电高分子复合层是聚苯胺，其导电率低，因此制得的导电复合纤维的导电性比较差。另外，超高分子量聚乙烯表面的化学结构特殊性，对苯胺吸附效果一般不理想，导致聚合不均匀，因此需要对纤维表面进行表面处理，这样增加了工艺的复杂程度。

聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)是一种较好的导电高分子，具有成本低廉、柔韧性高、环境稳定性好、导电率高等特点，为了能够将PEDOT应用到纤维中，其一般采用的方法为，以聚乙烯醇(PVA)为纺丝基体，聚(3,4-乙撑二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)水溶液为共混剂，二甲基亚砜(DMSO)为掺杂剂提高PEDOT:PSS的电导性质，通过静电纺丝制备PVA/PEDOT:PSS/DMSO纳米纤维。但是如果将聚乙烯醇替换为超高分子量聚乙烯，采用上述方法制备附着有PEDOT的超高分子量聚乙烯纤维，由于一般采用的方法中所涉及到的PEDOT:PSS是水分散液，用来作为水溶性PVA的共混剂并没有什么问题，但是超高分子量聚乙烯所采取的纺丝溶剂为有机溶剂，而且是聚乙烯是疏水性材料，并且将PEDOT:PSS共混于超高分子量聚乙烯纤维之中会破坏纤维的结构，降低其强度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高强度高导电超高分子量聚乙烯复合纤维和制备方法，其导电效果，同时强度高。

本发明包括一种高强度高导电超高分子量聚乙烯复合纤维，超高分子量聚乙烯纤维通过烷基硫酸铁连接有聚(3,4-乙烯二氧噻吩)导电层，即聚(3,4-乙烯二氧噻吩)包裹在超高分子量聚乙烯纤维上。

所述烷基硫酸铁的碳原子数为5-18，更优选为十二烷基硫酸铁。

所述超高分子量聚乙烯纤维的直径为2-4微米。

本发明提供一种所述的高强度高导电超高分子量聚乙烯复合纤维的制备方法，包括如下步骤，

将超高分子量聚乙烯纤维清洗(清洗的方法优选为，将超高分子量聚乙烯纤维放入乙醇(优选纯乙醇)中进行超声波清洗，以清除纤维表面的固体颗粒)，干燥，然后将烷基硫酸铁的醇溶液涂覆并包裹在超高分子量聚乙烯纤维上，去除多余溶液，然后将其置于含有3,4-乙烯二氧噻吩单体的蒸汽中，气相聚合反应完成后，去除未反应的物质，干燥，得到高强度高导电超高分子量聚乙烯复合纤维。