[发明专利]导电纤维的制备方法及其制备装置

说明书

技术领域

本发明属于导电纤维技术领域，尤其涉及一种导电纤维的制备方法及其制备装置。 

背景技术

导电纤维是通过电子传导和电晕放电而消除静电的功能性纤维，具有良好的导电性和耐久性，在工业、民用领域具有广泛的应用。由导电纤维制成的导电织物，具有优异的导电、导热、屏蔽、吸收电磁波等功能，广泛应用于电子、电力行业的导电网、导电工作服；医疗行业的电热服、电面、电热绷带；航空、航天、精密电子行业的电磁频蔽罩等方面。 

导电纤维分为金属系导电纤维、碳黑系导电纤维、导电高分子型纤维和金属化合物型导电纤维，其中，导电高分子型纤维主要有两种，一种是采用高分子导电材料，如聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等本征导电聚合物直接纺丝制成的导电高分子型纤维；一种是对普通化学纤维进行变性处理，得到导电高分子型纤维。由于直接采用高分子导电材料制备导电高分子型纤维具有纺丝困难、成本较高的缺点，因此，对普通化学纤维进行变性处理是目前获得导电高分子型纤维的主要方法之一。 

现有技术一般采用化学方法在普通纤维表面修饰导电聚合物形成导电涂层，从而制备导电纤维。以聚苯胺作为导电涂层的导电纤维为例，其制备方法如下：将普通纤维在含有溶胀剂和含铜离子的催化剂的苯胺酸性介质中浸渍，再浸渍氧化剂溶液后进行聚合，得到导电纤维，不仅制备工艺复杂，而且消耗大量试剂，产生大量废水。尤其对于涤纶、腈纶等较难修饰的化学纤维而言，该种方法不仅消耗大量试剂、产生大量废水，而且苯胺沉积不均匀，得到的导电纤维中聚苯胺涂层不均匀、结合牢度及导电能力较差。 

为了提高聚苯胺与被加工化学纤维，如涤纶、腈纶等的结合牢度并提高复合纤维的导电性能，有人采用先对涤纶或腈纶纤维进行低温等离子体预处理，再采用化学湿法进行苯胺氧化聚合，形成聚苯胺导电涂层，该方法制备 的导电聚苯胺涤纶复合纤维具有导电性能良好、抗静电性能优良的特点，但在这种湿法制备过程中，溶液中苯胺单体、酸性介质及氧化剂三者缺一不可，不仅前处理复杂、反应时间长、试剂消耗量大，而且有大量废水产生。 

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种导电纤维的制备方法及其制备装置，本发明提供的制备方法无需复杂的前处理，试剂消耗量小，无废水产生。 

本发明提供了一种导电纤维的制备方法，包括： 

将待处理化学纤维依次经过苯胺气体和氯化氢气体后在等离子体条件下进行气相原位聚合反应，得到导电纤维。 

优选的，还包括： 

将所述导电纤维依次经过苯胺气体和氯化氢气体后在等离子体条件下进行聚合反应。 

优选的，所述苯胺气体的流量为0～150L/h。 

优选的，所述等离子体条件由等离子体聚合反应器提供，所述等离子体聚合反应器的电极间距为5mm～15mm，所述等离子体聚合反应器发生电源的输出电压为25v～50v。 

优选的，所述聚合反应的时间为1s～10s。 

优选的，所述待处理化学纤维为涤纶或丙纶等。 

与现有技术相比，本发明将待处理化学纤维依次经过苯胺气体和氯化氢气体后在等离子体条件下进行聚合反应，得到导电纤维。本发明直接将待处理化学纤维经过苯胺气体吸附和氯化氢气体吸附，然后在等离子体条件下进行聚合反应，实现苯胺在待处理化学纤维上的气相原位聚合，不仅不需要复杂的前处理，而且无需添加氧化剂、催化剂等，反应快速，制备工艺简单，操作及控制好，试剂消耗及浪费少，制造成本低廉，过程清洁，无废水产生。同时，本发明提供的方法制备得到的导电纤维导电性能及抗静电性能良好，聚苯胺导电涂层较为均匀，涂层厚薄可调，且聚苯胺结合牢固。实验结果表明，本发明提供的方法得到的导电纤维的导电涂层较为均匀、导电性能优良、抗静电性能较好，涂层结合较为牢固，水洗烘干10次后导电性能基本无变化。 

本发明还提供了一种导电纤维的制备装置，包括：苯胺气体发生器、氯化氢气体发生器和等离子体聚合反应器，待处理化学纤维依次经过所述苯胺气体发生器、氯化氢气体发生器和等离子体聚合反应器。 

优选的，还包括：退绕装置和卷绕装置，待处理化学纤维依次经过所述退绕装置、苯胺气体发生器、氯化氢气体发生器、等离子体聚合反应器和卷绕装置。 

优选的，所述等离子体聚合反应器包括： 

石英管反应器； 

设置在所述石英管反应器内壁上的放电电极； 

设置在所述石英管反应器外壁上的接地电极； 

分别与所述放电电极和接地电极相连接的等离子体发生电源；