[发明专利]复合结构的导电纤维及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合结构的导电纤维及其制备方法，尤其是一种在碳黑外导导电纤维表面附着碳纳米管/石墨烯的导电纤维及其制备方法，属于导电纤维技术领域。

背景技术

众所周知并切身体会的是合成纤维已广泛用于诸多用途，包括服装、寝具、室内装饰纤维制品、产业材料、和医用材料等。然而，利用合成纤维的制品，由于摩擦等而容易产生静电（或静电荷）。静电的产生会由于吸引尘埃而损害制品的美观、或由于放电而给人体造成电击或不快的触感。此外，静电的产生有时会引起静电放电时的火花所致的对电子产品的损害、或易燃物质的点火和爆炸。

为了解决静电的产生和静电电荷所致的上述问题，已经提出了许多用于对合成纤维或合成纤维制织物赋予导电性的技术。例如抗静电表面处理法、添加抗静电剂（包括表面活性剂型湿度依赖型抗静电剂、掺杂型金属氧化物导静电剂以及碳黑导电剂等）混纺法、添加金属纤维、以及采用复合纺丝工艺生产永久抗静电纤维等。

中国专利申请号为03115681.9，名称为：“一种导电纤维及其制备方法”公开了该导电纤维由聚对苯二甲乙二醇、聚乙烯醋酸乙烯和导电碳黑三组分组成。又如中国专利ZL200410025182.4采用复合纺丝制备的碳黑型导电纤维的方法。日本特开2003-89969号公报或日本特表2005-539150号公报中公开了通过粘合剂将导电粒子（例如，碳黑）附着于合成纤维或合成纤维制织物等的表面而达到抗静电的目的等。中国专利CN102926023B公开了一种抗静电亲水聚酯的制备方法，其在聚酯合成时添加亲水剂聚乙二醇制备湿度依赖型抗静电纤维。

近来，电磁波己被广泛用于各种用途，比如广播、移动通信、雷达、手机、无线LAN和个人电脑。与所述用途的增长相应地，电磁波或磁力己被散射于生活空间，且存在下述问题，即，电磁波或磁力所致的人体失调、以及电子产品的故障。在这方面上，提出了下述合成纤维或合成纤维制织物，其中通过将导电金属粒子包含于或附着至所述纤维或织物，例如镀银的方法，以使该纤维或织物具有导电性而更对其赋予电磁波屏蔽能力。此类具有电磁波屏蔽能力的织物用于下述目的，比如服装、墙面涂层材料、仪器用罩、隔离物，以便保护人体和电子仪器免受电磁干扰。然而，含有或附着有导电金属粒子的现有电磁波屏蔽性合成纤维或织物具有一些问题，比如因附着的金属粒子或片的剥落（或脱落）所致的性能降低或灰尘产生，仍然不令人满意。

自从碳纳米管在1991年以及石墨烯在2004年被发现以来，人们希望利用其比如优异的机械特性、导电性能、抗静电性、电磁波和磁屏蔽性能、和热稳定性的特性，尝试了碳纳米管或石墨烯用于各种应用或制品的用途。但它们是具有0.5-100纳米尺寸的纳米材料，极易因范德华力而发生凝聚。结果，现状是碳纳米管或石墨烯由其尺寸所致的固有的尺寸优点、上述比如优异机械特性、电导率和热稳定性的特性不能充分发挥。

近年来，由于电子技术和生命科学的发展，智能穿戴、纤维型生物传感器已成为热门的技术应用和消费市场的需求领域，对导电性好、柔软且稳定的导电纤维需求不断上升。

导电物质涂覆于合成纤维表面的牢固度和持久稳定性由导电物质的性能、与纤维表面界面的亲和性及与纤维的接触面积共同决定。界面亲和力的提高和增加粘附表面的接触面积，都会大大提高粘合力。

ZL200980132810.X公开了采用碳纳米管作为导电剂并利用它良好的纤维性能，在充分有效分散后涂覆在合成纤维表面，实现纤维的良好的导电性能和纤维适用性能。当每1g聚酯加工纱的碳纳米管附着量为0.032g时，电阻值为2.8×10²Ω/cm。但由于涂覆层涂于光滑的纤维表面，对粘合力仍有很大的影响，其结果是洗涤前的电阻值为5.7×10⁵Ω/cm，洗涤20次后的电阻值为7.7×10⁶Ω/cm，洗涤前后的电阻差异大于10¹。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种复合结构的导电纤维及其制备方法，解决了碳纳米管/石墨烯涂覆层在常规化学纤维表面附着粘合力偏小的问题，使碳纳米管/石墨烯牢固地附着（或粘结或连接）于纤维表面，且该导电纤维可长期维持高导电性能，并具有优异的柔软性、加工性、触感（或质感或手感）、触觉、重量轻的特性。

按照本发明提供的技术方案，所述复合结构的导电纤维，其特征是：所述导电纤维包括导电纤维基体和导电增强层，导电增强层采用碳纳米管/石墨烯为导电剂涂覆于导电纤维基体的外表面，导电纤维基体采用表面具有碳黑导电部分的导电纤维。