[发明专利]一种气相沉积聚苯胺导电纱线的制备装置

说明书

本发明属于导电纤维领域，具体涉及一种气相沉积聚苯胺复合导电纱线的制备装置，包括纱筒、等离子体处理仪、反应液槽、苯胺蒸汽室和纱线储存容器，所述纱筒、等离子体处理仪、反应液槽、苯胺蒸汽室和纱线储存容器依次连接，所述等离子体处理仪与反应液槽之间设置有第一牵引辊，所述反应液槽内设置有浸没辊，且所述浸没辊浸没至液面之下，所述苯胺蒸汽室后端设置有第二牵引辊，且所述第二牵引辊与纱线储存容器之间设置有摩擦牵引辊。本发明解决了原位聚合制备聚苯胺导电纱线的装置的空白，利用反应液槽和苯胺蒸汽室，实现了氧化剂与苯胺的依次吸附，并发生反应生成导电态PANI，以实现PANI导电纱线的连续制备，同时大幅提高原料的利用率。

技术领域

本发明属于导电纤维领域，具体涉及一种气相沉积聚苯胺复合导电纱线的制备装置。

背景技术

随着科技的发展和人们对美好生活的追求，具有抗静电、防电磁辐射、电信号传递等功能性纤维材料在各领域的应用越来越广，轻质、柔软、高导电、易编织的导电纤维的市场空间将不断扩大。目前，常用导电纤维的导电组分主要以金属、金属氧化物和炭黑等无机材料为主。随着基础研究和应用研究的不断深入，高分子导电材料在导电纤维中的应用前景受到广泛关注。

与其他高分子导电材料相比，聚苯胺具有价格低廉、合成简单、电导率高、性能稳定的优点，被认为是最具有应用前景的高分子导电材料。导电纤维是PANI的研究热点之一。将PANI作为导电组分采用共混纺丝法制备导电纤维是一种简便易行的方法，但因为PANI的难溶性、难熔性以及共混纺丝方式对纤维力学性能的不利影响，导致这类方法的应用前景非常渺茫。以PANI对纤维进行表面处理亦可获得导电纤维，如金欣等人以及Chandran等人通过将导电态PANI溶解后采用浸轧的方式连续涂覆于纱线表面，实现了连续化导电处理，但因PANI仅可溶于浓硫酸、N-甲基-2-吡咯烷酮等少数溶剂，成本高昂、制备困难，实用意义低。

以苯胺单体直接于纤维表面聚合形成PANI导电层是一种可行的方法，上世纪80年代末发现的苯胺“原位聚合”现象为PANI导电纤维的制备提供了一条新的思路。原位聚合法将纤维分步置于苯胺单体、掺杂酸和氧化剂的溶液中，使苯胺在纤维表面发生氧化聚合及掺杂反应生成PANI导电层，形成皮芯结构的PANI复合导电纤维。国内外研究人员以多种普通纤维为基材进行了导电处理。

采用原位聚合法制得的导电纤维电导率远高于共混纺丝法，可纺性优于金属纤维，且基质纤维的物理机械性能基本不受影响，因此自问世以来即被认为是最具商业化前景的PANI导电纤维制备方法。然而，由于原位聚合法制备导电纤维时，苯胺的吸附和聚合反应在溶液内分步完成，无法实现纱线的连续化导电处理，为保证苯胺的充分吸附，一般需将纤维在苯胺内浸渍2小时以上，然后再置于掺杂酸和氧化剂的溶液内发生氧化聚合反应生成PANI。因此，传统的原位聚合法制备导电纤维的效率极其低下，同时还存在原料利用率低、废液排放多等问题，因此，从原位聚合现象发现至今近30年来依然停留在实验室阶段，与此同时，采用原位聚合制备聚苯胺导电纱线的装置还未有公开。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种气相沉积聚苯胺导电纱线的制备装置，解决了原位聚合制备聚苯胺导电纱线的装置的空白，利用反应液槽和苯胺蒸汽室，实现了氧化剂与苯胺的依次吸附，并发生反应生成导电态PANI，以实现PANI导电纱线的连续制备，同时大幅提高原料的利用率。

为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：