[发明专利]一种导电纤维素纤维的制备方法

说明书

本发明公开了一种导电纤维素纤维的制备方法，包括如下步骤：a)将纤维素溶解在离子液体水溶液中，制得纺丝原液，备用；b)将石墨烯、分散稳定剂、水性丙烯酸乳液超声分散于水中，制得含石墨烯的浸渍液；c)将步骤a)的纺丝原液经过滤、纺丝、凝固、拉伸、水洗、漂白后，在65～85℃下浸渍于步骤b)中的浸渍液中，然后取出，上油、微波干燥，即得所述导电纤维素纤维；所述的离子液体是由1‑丁基‑3‑甲基咪唑氯盐与联1,4‑二[1‑(3‑甲基咪唑)]丁基二氯盐和联1,4‑二[1‑(3‑甲基咪唑)]丁基二高氯酸盐混合得到。实验表明：本发明制得的导电纤维素纤维具有优异的机械性能、导电性能，具有极强的实用价值。

技术领域

本发明涉及一种导电纤维素纤维的制备方法，属于功能纤维素纤维技术领域。

背景技术

导电纤维(英文electroconductive fiber)是20世纪60年代出现的一种新的纤维品种，通常是指在标准状态下(20℃、65％相对湿度)、比电阻(电阻率)在10⁷Ω·cm以下的纤维。导电纤维具有良好的导电性和耐久性，特别是在低湿度下仍具有良好的耐久抗静电性，因此在工业、民用等领域有着很大的用途。

传统的导线纤维按导电成分主要包括金属纤维、炭黑系纤维、导电型金属化合物纤维和导电高分子型纤维。金属纤维导电性能好，耐热、耐化学腐蚀，但对于纺织品而言，金属纤维抱合力小，纺纱性能差，成品色泽受限制，多用于地毯和工作服面料，制成高细度纤维时价格昂贵。碳黑系纤维是将碳黑与成纤物质混合后采用皮芯纺丝法制成的导电纤维，在保持纤维原有的力学性质以外，又获得了一定的导电性能，但是颜色单一，通常为黑色或灰黑色，在使用上受到了一定的限制。导电型金属化合物纤维，以铜、银、镍和镉的硫化物、碘化物或氧化物为导电材料，以混合纺丝法、吸附法或化学反应法制成，牢度较好，其中铜、银化合物还具有一定的附加功能，如抗菌、除臭，但是银的成本偏高，而铜、镍和镉的硫化物和碘化物的导电纤维较碳黑系纤维差，电磁屏蔽性能一般，主要用于抗静电。导电高分子型纤维中，由聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等高分子导电材料直接纺丝制成的有机导电纤维，纺丝困难，价格更高，也难在纺织品中广泛使用。因此，有必要开发可纺性好、导电性优异的新型导线纤维。

纤维素是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖，占植物界碳含量的50％以上，是自然界最丰富的天然有机物之一。纤维素主要来源于植物，例如棉花、木材、棉短绒、麦草、稻草、芦苇、麻、桑皮等，其中棉花的纤维素含量接近100％，为天然的最纯纤维素来源，而一般木材中，纤维素占40～50％，还有10～30％的半纤维素和20～30％的木质素。作为一种可降解的绿色生物材料，天然纤维以其质轻、可降解、价廉、高模量、高强度等优越的性能，逐渐发挥越来越重要的作用。因此，从植物中获取天然纤维素溶解后制成再生纤维，实现纤维素的再生和功能化，是有效利用纤维素的一条重要途径。虽然纤维素纤维的使用和开发已经是目前的研究热点，作为天然纤维，其可纺性好，因此导电纤维素纤维的开发是有效提高纤维素纤维应用的一条重要途径。

目前已经有关于导电物质与纤维素纤维复合制备导电纤维的相关报道，但是目前主要是通过在纤维素纤维表面涂覆共轭聚合物、碳纳米管、金属粉末等导电涂层来制备导电纤维，例如：中国专利CN201210412670.5中将细菌纤维素超细纤维条进行金属金、银、铜、铝等真空溅射涂层，然后再进行金属锌真空溅射或蒸镀处理，接着放入胺盐溶液反应，最后进行金属化导电处理，制得具有发电性能的细菌纤维素纤维；中国专利CN201510182601.3中将导电聚合物直接在再生纤维素表面聚合，导电聚合物可在再生纤维素表面形成致密包覆层，而具有导电性能，制备导电聚合物/再生纤维素纤维复合材料。这种方法制备的导电纤维虽然具有一定的导电性，但是制备方法复杂，而且涂层的户外稳定性低、灵活性及均匀性差，还不能满足导电纤维及导电织物的需求。