038] 导电纤维的导电性能采用武汉佰力博科技有限公司的HRMS-800四探针聚合 物电阻率测量系统，按照GBT1410-2006标准进行测试，测试环境温度为23±2°C，相对 湿度50±5%，如表1所示600nm、300nm以及150nm的PE/CB导电纤维体积电阻率均为 4*10 1 ^ ? cm〇
[0039] 实施例4 用如图1所示微层共挤出方法制备PE/MWCNT纳米导电纤维。第一挤出机1、第二挤出 机 2 分别加入 PE (Q210)/ MWCNT (HQNANO-CNTs-010-O)和 PEO (P0LY0X WSR N80)，对于 PE/MWCNT，挤出机各区温度依次为120°C、150°C、180°C，螺杆转速为10r/min ;对于PE0,挤 出机各区温度依次为60°C、120°C、180°C，螺杆转速为15r/min ;汇流器及分层叠加单元切 割模块为200°C，口模温度为190~200°C，并且切割模块有9个叠加单元，从而得到21(]的交 替层结构。并用收卷装置进行收卷，从而得到1024层尺寸均匀的交替层纤维，将得到的PE/ MWCNT与PEO交替结构纤维用高压水枪冲洗，从而将PEO树脂进行分离，得到尺寸均匀可控 的PE/MWCNT纳米导电纤维。
[0040] 导电纤维的导电性能采用武汉佰力博科技有限公司的HRMS-800四探针聚合物 电阻率测量系统，按照GBT1410-2006标准进行测试，测试环境温度为23±2°C，相对湿度 50±5%，如表1所示300nm的PE/MWCNT导电纤维体积电阻率为N10 1 Q ? cm。
[0041] 实施例5 用如图1所示微层共挤出方法制备PC/CB纳米导电纤维。第一挤出机1、第二挤出机2 分别加入PC(2856)/CB(XC-200)和PS(PG-33)，对于PC/CB，挤出机各区温度依次为210°C、 220°(：、230°(：，螺杆转速为1(^/111111 ;对于？3，挤出机各区温度依次为160°(：、190°(：、220°(：， 螺杆转速为15r/min ;汇流器及分层叠加单元切割模块为230°C，口模温度为220~230°C，分 别设置切割模块有8个、9个、10个叠加单元，从而得到的交替层结构。并用收卷 装置进行收卷，从而得到体积比为1:1的512层、1024层、2048层交替纤维，将得到的PC/CB 与PS交替结构纤维在甲苯溶液中高速搅拌并超声分散，从而将PS树脂进行分离，得到尺寸 均匀可控的PC/CB纳米导电纤维，且纤维的体积电阻率与实施例1中类似。
[0042] 实施例6 用如图1所示微层共挤出方法制备PE/CP纳米导电纤维。第一挤出机1、第二挤出 2分别加入PE (Q210)/ CP (7440-50-8)和PS (PG-33)，对于PE/CP，挤出机各区温度依 次为120°(：、160°(：、180°(：，螺杆转速为1(^/111111 ;对于？3，挤出机各区温度依次为140°(：、 180°C、200°C，螺杆转速为15r/min ;汇流器及分层叠加单元切割模块为200°C，口模温度为 190~200°C，分别设置切割模块有8个、9个、10个叠加单元，从而得到2 9、21(]、2n的交替层结 构。并用收卷装置进行收卷，从而得到体积比为1:1的512层、1024层、2048层交替纤维，将 得到的PP/CP与PS交替结构纤维在甲苯溶液中高速搅拌并超声分散，从而将PS树脂进行 分离，得到尺寸均匀可控的PE/CP纳米导电纤维，且纤维的体积电阻率与实施例1中类似。
[0043] 表1制备的PE/CB、PE/MWCNT的体积电阻率
【主权项】
1. 一种聚合物纳米导电纤维的制备方法，其特征在于，利用共挤出汇流器将两台挤出 机、两个熔体栗与分层叠加单元连接起来，最后连接上纤维切割模具组成微纳层共挤出装 置；具体步骤如下： (1)首先，将成纤复合型聚合物导电树脂和分隔聚合物树脂分别通过两台挤出机进行 熔融挤出； (2 )然后，将熔融挤出的树脂通过流道在共挤出汇流器内汇合，并通过分层叠加单元对 聚合物熔体进行叠加与切割；在分层叠加单元中，层结构的熔体先经历垂直切割分成两层 料流，后经水平展开以及重新合并，从而使层的数量成倍增加； (3) 然后，经过纤维切割模具切割制备成复合型导电聚合物树脂和分隔聚合物树脂交 替的层状结构纤维； (4) 最后，将交替的层状结构纤维中的分隔聚合物树脂剥离出去，得到尺寸均匀的纳米 级导电纤维； 其中，原料组分按质量数计，为： 成纤复合型导电聚合物树脂 100份， 界面润滑剂 2-4份， 分隔聚合物树脂 50-200份。2. 根据权利要求1所述的聚合物纳米导电纤维的制备方法，其特征在于，所述的成纤 复合型导电聚合物树脂包括基体和导电添加剂；所述基体为适合熔融加工的热塑性聚合物 材料，选自聚乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚偏氟乙烯、聚酰胺、聚乳酸；所述导电添加剂选自 碳纳米管、导电炭黑、石墨、碳纤维、铝粉、铁粉、铜粉、银粉、金粉、黄铜纤维、不锈钢纤维、铁 纤维。3. 根据权利要求1所述的聚合物纳米导电纤维的制备方法，其特征在于，所述的分隔 聚合物树脂是任何适合熔融加工的热塑性聚合物材料，并与成纤复合型导电聚合物树脂相 比在水或有机溶剂中具有完全不同的溶解性，选自聚氧化乙烯、聚乙二醇、聚乙烯醇或聚苯 乙烯中任一种。4. 根据权利要求1、2或3所述的聚合物纳米导电纤维的制备方法，其特征在于，所述的 界面润滑剂是指在挤出过程中具有润滑作用且与成纤导电聚合物、分隔聚合物树脂不相容 的液体，选自硅油、硬脂酸辛酯、硬脂酸丁酯中任一种；所述的界面润滑剂通过另一流道进 入共挤出汇流器，均匀分布于成纤复合型导电聚合物树脂与分隔聚合物树脂之间。5. 根据权利要求4所述的聚合物纳米导电纤维的制备方法，其特征在于，所述的挤出 机熔融挤出成纤复合型导电聚合物树脂和分隔聚合物树脂的各段加工温度按照对应树脂 的常规挤出加工各段温度条件来设置。6. 根据权利要求1所述的聚合物纳米导电纤维的制备方法，其特征在于，所述的共挤 出汇流器是一种双流道模具，连接两台挤出机并会汇集叠加进入分层叠加单元，该共挤出 汇流器自带加热装置；所述的分层叠加单元是一种双扭转流道模具，并带加热装置。7. 根据权利要求1所述的聚合物纳米导电纤维的制备方法，其特征在于，所述的共挤 出汇流器和分层叠加单元的温度设置采用成纤复合型导电聚合物树脂和分隔聚合物树脂 挤出机口模温度的较高者或比照此温度上浮或下浮10_20°C。8. 根据权利要求1所述的聚合物纳米导电纤维的制备方法，其特征在于，所述交替层 结构纤维通过调节螺杆转速来实现纤维层厚度分布，从而控制两种物料在交替层结构中的 体积比。9. 根据权利要求1所述的聚合物纳米导电纤维的制备方法，其特征在于，所述的制备 聚合物微纳米导电纤维尺寸可调节范围为50nm-700nm。10. -种由权利要求1-9之一所述制备方法制备得到的聚合物纳米导电纤维。
【专利摘要】本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种聚合物纳米导电纤维及其制备方法。本发明利用两台挤出机将一种复合型导电聚合物树脂与另一种聚合物树脂分别进行熔融挤出，再将熔融聚合物通过流道输送至共挤出汇流器，并在此汇合成双层熔体，随后经过分层叠加单元，并在其中反复进行垂直切割、水平展开及重新合并，从而使层的数量增倍；最终聚合物熔体经过纤维模具切割，制备成两种聚合物树脂交替层状结构纤维，再将层状纤维中的一种聚合物树脂进行分离处理，从而得到尺寸均匀的纳米级导电纤维。本发明易操作、成本低、可连续并大量生产，得到的导电纤维尺寸范围广且可控，生产过程中无溶剂污染，从而便于工业化生产。
【IPC分类】C08K3/04, D01F1/10, C08L23/06, D01F6/46
【公开号】CN105220259
【申请号】CN201510666438
【发明人】浦鸿汀, 成骏峰, 杜江
【申请人】同济大学
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年10月16日