[发明专利]一种聚合物/填料/金属复合纤维及其制备方法

权利要求书

1.一种聚合物/填料/金属复合纤维，其包括含有金属短纤维和填料的聚合物纤维，其微观结构为金属短纤维作为分散相分布在聚合物纤维中，而且作为分散相的金属短纤维沿着聚合物纤维轴平行分布，填料分散在聚合物纤维内，分布在金属短纤维之间；所述聚合物为热塑性树脂；所述填料在所述聚合物加工温度下不发生熔融；所述金属为低熔点金属，选自单组分金属和金属合金中的至少一种，其熔点在20～480℃，并且其熔点同时低于所述聚合物加工温度。

2.根据权利要求1所述的聚合物/填料/金属复合纤维，其特征在于，所述的金属短纤维和聚合物纤维的体积比为0.01:100～20:100，优选为0.1:100～4:100，更优选为0.5:100～2:100。

3.根据权利要求1所述的聚合物/填料/金属复合纤维，其特征在于，所述的金属熔点在100～250℃，优选在120～230℃。

4.根据权利要求1所述的聚合物/填料/金属复合纤维，其特征在于，所述金属中的单组分金属为镓、铯、铷、铟、锡、铋、镉、铅元素的单质金属；所述金属中的金属合金为镓、铯、铷、铟、锡、铋、镉、铅元素中两种以上的金属合金，或者为镓、铯、铷、铟、锡、铋、镉、铅元素中的至少一种与铜、银、金、铁或锌元素中的至少一种的金属合金，或者为镓、铯、铷、铟、锡、铋、镉、铅元素中的至少一种与铜、银、金、铁或锌元素中的至少一种与硅元素和/或碳元素形成的合金。

5.根据权利要求1所述的聚合物/填料/金属复合纤维，其特征在于所述的金属短纤维直径小于或等于12μm，优选小于或等于8μm，更优选小于或等于3μm。

6.根据权利要求1所述的聚合物/填料/金属复合纤维，其特征在于，所述的聚合物为熔点在90～450℃，优选在100～290℃的热塑性树脂。

7.根据权利要求6所述的聚合物/填料/金属复合纤维，其特征在于，所述的聚合物选自聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚酯中的一种。

8.根据权利要求1所述的聚合物/填料/金属复合纤维，其特征在于，所述的填料与聚合物的重量比0.1:100～30:100，优选为0.5:100～10:100，更优选为1:100～2:100。

9.根据权利要求1所述的聚合物/填料/金属复合纤维，其特征在于，所述填料在其三维尺寸上至少在一维尺寸小于500μm，优选小于300μm。

10.根据权利要求1所述的聚合物/填料/金属复合纤维，其特征在于，所述的填料为单组分金属、金属合金、金属氧化物、非金属氧化物、金属盐、金属氮化物、非金属氮化物、非金属碳化物、金属氢氧化物、导电聚合物、导电碳材料、天然矿石中的至少一种。

11.根据权利要求1所述的聚合物/填料/金属复合纤维，其特征在于，所述的填料为金、银、铜、铁、金合金、银合金、铜合金、铁合金、氧化铝、氧化镁、三氧化二铁、四氧化三铁、氧化银、氧化锌、二氧化钛、二氧化硅、碳酸钙、硫酸钡、硫酸钙、氯化银、氮化铝、氮化硅、碳化硅、氢氧化铝、氢氧化镁、线性导电聚苯胺、炭黑、碳纳米管、石墨烯、石棉、滑石、高岭土、云母、长石、硅灰石、蒙脱土中至少一种。

12.根据权利要求9～11之一所述的聚合物/填料/金属复合纤维，其特征在于，所述的填料为纳米级填料。

13.根据权利要求12所述的聚合物/填料/金属复合纤维，其特征在于，所述的纳米级填料在其三维尺寸上至少有一维小于100nm，优选小于50nm。

14.一种根据权利要求1～13任一项所述的聚合物/填料/金属复合纤维的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、按所述量将所述包含热塑性树脂、填料与金属在内的组分进行熔融共混，得到聚合物/填料/金属共混物；

步骤二、将以上所得聚合物/填料/金属共混物在纺丝设备上纺丝，得到聚合物/填料/金属复合原丝；

步骤三、将以上所得聚合物/填料/金属复合原丝在低于所采用的热塑性树脂熔点的温度，且高于或等于所采用的低熔点金属熔点的温度范围内加热拉伸得到聚合物/填料/金属复合纤维。

15.根据权利要求14所述的的聚合物/填料/金属复合纤维的制备方法，其特征在于步骤三所述的加热拉伸的拉伸倍率大于或等于2倍，优选为大于或等于5倍，更优选为大于或等于10倍。