[发明专利]聚苯胺-改性芳纶复合导电纤维及其制备方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种导电纤维，具体涉及一种聚苯胺-改性芳纶复合导电纤维及其制备方法。

背景技术

在众多导电聚合物中，聚苯胺（PANI）具有较高的导电率，原料便宜，性能稳定，且合成方法简单，掺杂机理清晰及掺杂程度可控制，因而成为当前最有希望获得工业应用的结构型导电聚合物材料之一。但由于分子链的刚性和链间极性的相互作用使其溶解性极低，几乎不溶于任何有机溶剂，给掺杂态聚苯胺的成膜及加工带来了困难，严重妨碍了其在各个领域的大规模推广应用。因此改进聚苯胺的加工性能是促进聚苯胺实用化的技术关键。已有的研究表明，通过聚苯胺复合改性技术可克服其加工性差的缺点，获得具有多功能性的复合材料，拓展其应用领域。

芳纶纤维（Aramid fiber，ARF），是一种新型高科技合成纤维，具有超高强度、高模量、耐高温、耐酸耐碱和重量轻等优良性能，是一类新型的特种用途合成纤维。由于ARF具有超高强度、高模量、耐高温和耐酸耐碱等优点，将其运用于制备复合纤维不仅可使纤维具有良好的导电性能，还能较好地保持基质纤维的力学性能，通过PANI与ARF两者的复合，制备PANI/ARF复合导电纤维，是目前制备PANI导电纤维最有前景的方法之一，它使PANI材料的广泛应用成为可能。但ARF的表面平滑且具有较强的化学惰性，难以在ARF表面寻找反应的活性基点，因此制备PANI/ARF复合导电纤维，需要对ARF进行表面改性处理以提高其表面反应活性。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚苯胺-改性芳纶复合导电纤维及其制备方法，对芳纶纤维进行表面改性，降低芳纶纤维表面的化学惰性，利于PANI与ARF两者的复合。

本发明所采用的技术方案是：

聚苯胺-改性芳纶复合导电纤维的制备方法，其特征在于：

由以下步骤实现：

步骤一：清洗芳纶纤维表面的油脂，取2 g未经处理的芳纶纤维，置于100 mL丙酮中，超声30 min，然后以蒸馏水洗净，并置于质量分数为5%的十二烷基磺酸钠水溶液中，再次超声30 min，最后以蒸馏水反复洗净，干燥备用；

将清洗过的芳纶纤维放入质量分数为1%的氢氧化钠溶液中，于回流温度下搅拌2 h，之后以蒸馏水洗至滤液呈中性，烘干，制备得到碱处理的ARF，记为SH-ARF；

步骤二：在三口烧瓶中加入1.5 g SH-ARF纤维，加入150 mL 环氧氯丙烷，开始搅拌，将体系升温至95 ^oC，搅拌3 h，在此反应期间，分批少量多次加入1 g 无水氯化铝，充分反应后将反应产物抽滤，用蒸馏水冲洗净，之后在60 ^oC下用5%的氢氧化钠溶液浸泡1 h，处理完毕后以蒸馏水洗至滤液呈中性，并将其干燥，制备得到环氧氯丙烷改性的ARF纤维，记为ECP-ARF；

步骤三：将0.1-1gECP-ARF浸泡于1-5 mL苯胺中15-90 min，然后同时加入到90 mL摩尔体积浓度为0.5-3 mol/L的盐酸溶液中，在0-35 ^oC条件下，滴加过硫酸铵溶液20 mL，控制过硫酸铵与苯胺单体的摩尔比为（0.5:1）-（2.5:1），引发苯胺单体在ECP-ARF表面聚合，反应9 h后，将反应产物抽滤，用蒸馏水洗至滤液呈中性，于室温下干燥，制备得聚苯胺-改性芳纶复合导电纤维。

所述的芳纶纤维为对位芳纶纤维或间位芳纶纤维。

如所述的聚苯胺-改性芳纶复合导电纤维的制备方法制得的聚苯胺-改性芳纶复合导电纤维。

    本发明具有以下优点：

本发明以环氧氯丙烷对芳纶纤维进行表面改性，在芳纶纤维的分子主链上引入反应活性较大的环氧基团，以降低ARF表面的化学惰性。同时，苯胺可以以此为活性点，在ARF上接枝聚合，从而更有利于制备电阻率较低的PANI/ARF复合导电纤维，电阻率在2.0× 10⁵ Ω·m -7.5 × 10⁵ Ω·m范围内。 

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。