[发明专利]一种聚苯胺导电纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种明涉及化工技术领域，具体涉及一种聚苯胺复合导电纤维的制备方法。

背景技术

以聚酯、聚酰胺、聚丙烯纤维等为代表的一大批合成纤维在人类生产生活中占据了非常重要的地位。合成纤维的产量逐年上升，应用领域也不断拓展，它们不仅在服装领域中发挥着重要作用，是人类数千年来一直使用的天然纤维的极佳补充和替代品，同时，在国防、交通、工业、农业、建筑、娱乐等众多领域，也发挥着不可替代的作用。

高分子结构的合成纤维普遍存在电传导性极差的特点，致使其在加工和使用时易产生静电，对生产加工和使用均带来不利影响，如：纺纱过程中的缠绕罗拉，织造过程中因静电造成的开口不清、服用过程中的静电电击、吸附灰尘等问题。同时，极差的电传导性也限制了合成纤维材料应用领域的进一步扩展，从未来纤维发展的趋势来看，合成纤维必然朝高附加值及功能化改进方向发展。具有导电能力的合成纤维的开发，不仅能解决合成纤维在加工和使用过程中产生的静电所带来的问题与困扰，同时对提高产品附加值、扩大产品应用范围具有十分重要的意义。

常规合成纤维的导电化处理主要有后整理法与共混纺丝法。前者采用各种方法将导电组分附着于纤维表面，虽然导电能力强，但存在导电组分易脱落的问题；后者将导电组分与聚合物基体共混纺丝，虽然导电组分在纤维内部的连续性较后整理法有所下降，但是导电组分与纤维基体结合牢固，导电效果持久，而且其制备方法更为适应规模化生产，因此得到广泛应用。常用的导电组分主要有金属、金属氧化物、炭黑等无机导电材料，近年来随着有机高分子导电材料的快速发展，以有机高分子导电材料特别是聚苯胺作为导电组分对纤维进行导电处理将是未来导电纤维的重要发展方向。

导电性高分子材料聚苯胺具有优异的性能，目前已经有相当多的关于聚苯胺导电纤维的研究报告，但主要还是集中在原位聚合法和湿法纺丝上。合成纤维的主要制备方法——熔体纺丝法，具有生产速度高、不需要溶剂和沉淀剂，设备简单，工艺流程短的优点，因此从工业化的角度来看，将聚苯胺作为导电组分采用熔体纺丝法制备导电纤维是一种更加具有实用意义和推广价值的方法。但此方面的研究较少，这主要是由于导电态聚苯胺粉末颗粒较纺丝的标准大得多，同时聚苯胺在在纺丝温度下不能熔融，因而造成纺丝加工困难，聚苯胺在纤维基体内的含量低，其导电性能无法满足要求所致。少数研究者在实验室条件下采用塑化的方法提高聚苯胺的可加工性，如P.Passiniemi用塑化剂对烷基苯磺酸掺杂的聚苯胺增塑后，与聚丙烯在双螺杆挤出机中混合切片，在适当的加工条件下纺成纤维，但塑化剂的过量应用对产品的最终用途会产生不利的影响。

有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种新型聚苯胺导电纤维的制备方法，使其更具有产业上的利用价值。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明旨在解决聚苯胺作为导电组分用于熔体纺丝法制备导电纤维时的弊端，提供一种简便可行的聚苯胺导电纤维加工方法。

本发明的技术方案如下：

一种聚苯胺导电纤维的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下几个步骤：

S1：聚苯胺颗粒的粉碎，通过机械方式对聚苯胺颗粒进行研磨，获得密度均匀的聚苯胺颗粒；

S2：聚合物切片的粉碎，通过机械方式对聚合物进行粉碎，并使用60目的网筛出去大尺寸颗粒；

S3：初生丝的制备，将步骤S1中研磨过的聚苯胺颗粒和步骤S2中筛选后的聚合物颗粒进行混合，将混合物通过料斗喂入双螺杆挤出机，混合物熔融后从双螺杆挤出机喷丝孔挤出，经由牵引冷却装置后通过横移导纱机构高速牵引迅速拉伸变细，形成初生纤维，再卷绕在筒子上；

S4：纤维拉伸成形，将步骤S3中筒子上的初生纤维卷绕在加热单元中进行加热，再通过横移导纱机构将拉伸后的纤维卷绕至成品纤维筒子，其中成品纤维筒子的速度大于所述筒子的速度。

进一步的，所述步骤S1中，所述机械方式为通过行星式球磨仪对聚苯胺颗粒进行粉碎。

进一步的，所述步骤S2中，所述机械方式为通过粉碎机对聚合物切片进行粉碎，其中所述粉碎机的转速为5000转/分，粉碎时间为10～30min。

进一步的，所述步骤S2中，所述聚合物切片为聚酰胺6、聚酰胺66、聚对苯二甲酸乙二酯、聚丙烯、聚乳酸中的一种或多种。

进一步的，所述步骤S3中，所述混合物中聚苯胺颗粒的重量百分比为0％～15％。

进一步的，所述步骤S4中，所述初生纤维卷绕在加热单元中进行加热的温度大于所述初生纤维的玻璃化温度。