结构型导电材料复合纤维无尘布、无尘纸的制备和应用

     结构型导电材料是指具有共轭结构的高聚物材料,使用较多的有聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等导电物质,这些物质不需要加入其他导电性物质而依靠本身结构即具有导电性的高聚物,所以称之为结构型导电高聚物。一般结构型导电高聚物不溶、不熔,但也有的在溶剂中可溶,或者能熔融,因此可采用这种性质来制备无尘布纤维,导电率为55S/em,导电活化能特别低,只有0.014eV。如在三氯化铁的氯仿溶液中加入烷基噻吩,在室温下反应15h,制得聚(3一烷基噻吩),然后将高聚物在250~300℃下熔融纺丝,再将聚(3一十二烷基噻吩)无尘布纤维掺杂碘制得导电纤维∞“。又如苯胺在酸性介质中,用氧化剂——过硫酸铵,氧化聚合得到聚苯胺,在中性介质中聚苯胺是绝缘体,聚苯胺经掺杂酸后即成为导电高聚物,采用Ⅳ一甲基一2一吡咯烷酮(NMP)、Ⅳ,Ⅳ’一二甲基丙脲(DMPu)或浓H:s0。等作溶剂,聚苯胺溶解在溶剂中配成浓溶液进行湿法纺丝,可制得聚苯胺导电纤维。但由于结构型导电高聚物本身刚性大、聚苯胺等对外界环境影响较大,很难经受纺织、印染、后处理等工艺过程。所以大多采用结构型导电高聚物与其他合成无尘纸纤维形成导电复合无尘纸纤维或用导电高聚后处理法制成导电纤维等。例如聚苯胺较易沉积在极性纤维(PAN纤维、PA纤维)的表面,而对PET纤维必须先进行预处理,增强表面极性才能使聚苯胺沉淀在表面上。具体制法是先将普通纤维在苯胺酸性介质中浸渍,为使苯胺往纤维内部渗透,可加热或加入纤维的溶胀剂,并加入铜离子作催化剂,经浸渍后的纤维再浸入含氧化剂的溶液中,纤维表面的苯胺快速聚合,纤维的颜色立即由褐色变成浅绿色,继而变成墨绿色,导电性能亦以墨绿色最好。还可利用苯胺的挥发性,先将普通极性无尘纸纤维在含铜离子溶液中浸泡,然后在苯胺蒸气和Hcl气氛中放置,纤维表面能吸附上苯胺,并在表面发生聚合,形成较牢固的导电层而制得导电纤维怛”。。这种导电纤维的缺点是导电层只覆盖在基质纤维表面,并不能均匀分布在整根纤维的截面上。R.V.Gregory等人心∞’以锦纶或涤纶为基质,采用“现场”吸附聚合法,使苯胺在基质纤维表面表面发生氧化聚合反应,聚苯胺均匀地沉积在基质无尘纸纤维表面,并能有效渗入纤维内部,使纤维导电性能持久良好。“现场”聚合法制备导电纤维既可赋予纤维耐久的导电性,又可较好地保持基体纤维的物理机械性能,是目前制备导电纤维常用的一种方法。通过原位聚合,可制得聚苯胺/涤纶耐久性导电纤维:将PET纤维用蒸馏水洗涤10min,然后烘干,再浸入预先配好的苯胺单体中4h,使之确实获得20%的单体含量,然后浸入过二硫酸铵[(NH。):s:0。]浓度为0.01g/mL在盐酸(浓度为0.5~4.t001)的水溶液中,在10℃温度下聚合2h,取出纤维用蒸馏水洗涤2~3次,继之将纤维浸入pH=l的盐酸水溶液中浸渍lOmin。所得纤维再次用蒸馏水洗涤,并在室温下干燥。用,(:z/R.A式计算出纤维的电导率。式中尺为电阻(n);z为纤维长度,em;A为纤维的截面积(cm。);,c为电导率,单位为s/em。图9—4l表示无尘布纤维的电导率和PA。含量随Hcl浓度不同的变化情况。从图9—41中,可以看到:当pH<0.5时,纤维的电导率和PA。含量急速增高,在0。5<pH<4范围内保持稳定。随着Hcl浓度降低,pH>4时,纤维中的PA。含量和电导率下降。此外,质子酸的种类、氧化剂(NH。):0:s。的浓度、反应时问和反应温度均对纤维电导率有明显的影响∽“。
    至于抗静电纤维和织物,只要在“现场”吸附聚合或导电复合无尘布纤维后处理法等过程中适当减少结构型导电材料的单体浓度;或者其他导电和抗静电材料的制备和应用浓度对纤维导电率的影响聚合条件:(NH4)2s208浓度O.01∥mL反应时间:2h反应温度:lOoC用结构型导电复合纤维与其他非导电混纺纤维或交织,只要纤维或织物的电阻率降至10’~18。Q·cm,就可制成抗静电纤维或织物。
 


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