[发明专利]一种导电聚苯胺共混纤维及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种导电聚苯胺共混纤维及其制备方法和应用，所述导电聚苯胺共混纤维包括聚苯胺和其它高分子；其中，以所述导电聚苯胺共混纤维的总质量为100％计，所述聚苯胺的质量百分含量为50‑80wt％；所述其它高分子选自聚苯乙烯、聚丙烯腈或聚乙烯吡咯烷酮中的任意一种或至少两种的组合。本发明提供的导电聚苯胺共混纤维的电导率最高可达10^‑3以上的同时具有较好的力学性能。

技术领域

本发明属于导电复合纤维技术领域，涉及一种导电聚苯胺共混纤维及其制备方法和应用。

背景技术

聚苯胺(Polyaniline,PANI)是半柔性的棒状聚合物家族中的一种导电聚合物。虽然这种化合物是在150多年前就被发现的，但自20世纪80年代初以来，由于人们发现了其的高导电率性质，聚苯胺才重新引起了科研界的高度关注。在导电聚合物和有机半导体系列中，聚苯胺具有许多有吸引力的加工性能。得益于其丰富的化学性质，聚苯胺是过去50年来研究最多的聚合物之一。由于其密度小、电导率可控、共混性优异等优点，聚苯胺复合材料也是导电金属材料的优良替代品，多应用于印刷电路板制造、最终表面处理、抗静电和静电放电涂层、传感器以及防腐等方面。尽管如此，聚苯胺的缺点也很明显，例如力学性能较差、导电性不稳定等。这在一定程度上缩小了其应用范围。此外，文献中所报道的有价值的科学成果均尚未在工业上得到充分的应用。目前应用最多的解决方案是将聚苯胺与其他高分子或金属等进行共混后纺丝，实现优势互补，制备出良好的共混材料，应用到不同的使用场景中。

CN1185377C公开了一种聚苯胺/聚酰胺导电纤维及其制备方法，该导电纤维由聚苯胺、聚酰胺和掺杂剂三组分组成，采用湿法纺丝技术将聚苯胺和聚酰胺及掺杂剂的浓硫酸共混溶液挤入凝固浴中，经拉伸制得导电纤维，得到的导电纤维的电导率可控制在10^-6-10(cm·Ω)^-1的范围内，但是由于导电的聚苯胺的用量较少，因此，电导率较低，而增加聚苯胺的添加量时，会极大地影响纤维的力学性能。CN1831033A公开了一种导电聚苯胺复合膜，其为具有类荷叶复合结构的复合膜，其是具有带微球的纳米纤维构成的网状结构的膜，在所述纤维和微球表面有突起，制备方法包括：将本征态聚苯胺溶于溶剂中，滤去不溶物，依次加入掺杂酸和聚苯乙烯，得到导电聚苯胺混合溶液；最后利用静电纺丝技术，在接收装置上得到固化的导电聚苯胺复合膜；该复合膜虽然表现出极高的自清洁能力，但是在制备过程中，混合溶液容易凝胶，其电导率过小，无法应用于对电导率要求较高的场所，并且其力学性能较差，无法在工业上进行大规模应用。

因此，目前需要开发一种新的导电聚苯胺共混纤维，制备方法简单，纺丝原液稳定，并且希望其在具有较高导电率的情况下可以兼顾其力学性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种导电聚苯胺共混纤维及其制备方法和应用。本发明提供的导电聚苯胺共混纤维的电导率最高可达10^-3以上的同时具有较好的力学性能。本发明提供的制备方法简单易行，同时本发明包括的纺丝原液浓度适宜，均一性良好，同时不易凝胶。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种导电聚苯胺共混纤维，所述导电聚苯胺共混纤维包括聚苯胺和其它高分子。

其中，以所述导电聚苯胺共混纤维的总质量为100％计，所述聚苯胺的质量百分含量为50-80wt％，例如55wt％、60wt％、65wt％、70wt％、75wt％等。

所述其它高分子选自聚苯乙烯、聚丙烯腈或聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone,PVP)中的任意一种或至少两种的组合。

区别于现有技术中为了保持共混纤维的力学性能，只添加少量的聚苯胺赋予纤维一定的导电性能而言，本发明通过选择特定的高分子与聚苯胺共混，使本发明提供的导电聚苯胺共混纤维在包括了50-80wt％的聚苯胺的情况下，具有较高电导率的同时具有较好的力学性能。