[发明专利]一种聚苯胺复合导电纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化工技术领域，具体涉及一种聚苯胺复合导电纤维的制备方法。

背景技术

导电纤维具有抗静电和防辐射功能，能够制备织物传感器和智能服装等高科技产品，因此在电力、医学、生物科学和航空航天等多个领域都发挥着极其重要的作用。在几种类型的导电纤维中，有机复合导电纤维由于易混纺、交织和染色，具有明显优势。有机复合导电纤维主要以导电高聚物为原料来制备。在众多的导电高聚物中，聚苯胺具有原料易得、制备简便、稳定性好、电荷贮存能力强、电导率高等特点，是最有前途的导电聚合物之一。聚苯胺导电纤维的制备方法主要有熔体纺丝法和原位聚合法两种。熔体纺丝法在实际生产中有很大的局限性，因为聚苯胺在普通溶剂中溶解性很差，可供选择的溶剂极少(主要是浓硫酸和N-甲基吡咯烷酮)，对纺丝设备及纺丝操作的要求十分苛刻，原位聚合法则具有诸多优点，如工艺简单、节约成本、纤维导电性能优良，且可纺性好等，具有极高的研究价值。申请号为CN201110259232.5公开了一种聚苯胺复合纳米银导电纤维制备方法，包括以下步骤：1)导电涂覆液的制备：将经研钵研细后的聚苯胺粒子和不同质量分数的甲酸溶液配置成导电涂覆液，其中甲酸溶液的质量分数60％-80％；2)涂覆型导电纤维的制备：采用辊式纤维涂覆机将前述导电涂覆液涂覆于纤维表面，制备涂覆型导电纤维，后经水洗与干燥即得导电纤维；3)纳米银-聚苯胺层的原位合成：将导电纤维A在浓度为0.1-1.0mol/L的硝酸银(AgNO3)水溶液中浸泡0.5-2h，然后浸入浓度为0.2-2mol/L的NaBH4水溶液中，室温下反应6-10h，最后分别用乙醇和去离子水洗涤，自然晾干或烘干，即得到聚苯胺/纳米银复合导电纤维，该种导电纤维电导率高，且通过控制工艺条件可以调节纤维的电导率，满足不同导电性要求，但是该种导电纤维制备工艺复杂，力学性能差，且导电性仍存在不足。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种制备工艺简单，导电性能优异，力学性能好的聚苯胺复合导电纤维的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：所提供的一种聚苯胺复合导电纤维的制备方法，包括如下步骤：

(1)碱处理：将准备好的纯涤纶短纤维浸入到温度为78-85℃的48-56g/L的碱液中浸渍25-30min后用清水洗涤干净；

(2)中和处理：将5％-8％的酸性溶液滴加至经清水洗净后的涤纶短纤维上中和处理10-15min，再水洗，烘干并浸渍苯胺纯溶液；

(3)氧化掺杂：将浸渍后的涤纶短纤维经机械挤压后，在15-30℃下浸渍氧化剂和对甲苯磺酸混合液，持续搅拌5-10min使苯胺氧化聚合，最后用净水洗涤并置于75-85℃干燥箱中干燥20-30min，即可获得所需导电纤维。

优选的，所述步骤(1)中所用的碱液为氢氧化钠溶液。

优选的，所述步骤(3)中所用的氧化剂为过氧化氢或五氧化二钒或钒酸钠。

优选的，所述步骤(3)中机械挤压的扎余率为50％-60％。

本发明的有益效果：本发明采用原位聚合法制备聚苯胺复合导电纤维，工艺简单，成本低廉，制备过程中通过优化碱液的浓度以及氧化剂的种类和浓度，制备出的复合导电纤维导电性能优良，可纺性好，力学性能优异。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

实施例1：

(1)碱处理：将准备好的纯涤纶短纤维浸入到温度为79℃的49g/L的氢氧化钠溶液中浸渍26min后用清水洗涤干净；

(2)中和处理：将5％的酸性溶液滴加至经清水洗净后的涤纶短纤维上中和处理12min，再水洗，烘干并浸渍苯胺纯溶液；

(3)氧化掺杂：将浸渍后的涤纶短纤维经机械挤压后，控制机械挤压的扎余率为59％，在16℃下浸渍氧化剂五氧化二钒和对甲苯磺酸混合液，持续搅拌6min使苯胺氧化聚合，最后用净水洗涤并置于78℃干燥箱中干燥23min，即可获得所需导电纤维。

基于上述，本发明采用原位聚合法制备聚苯胺复合导电纤维，工艺简单，成本低廉，制备过程中通过优化碱液的浓度以及氧化剂的种类和浓度，制备出的复合导电纤维导电性能优良，可纺性好，力学性能优异。

显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。