一种聚丙烯腈基高强度导电纤维的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于高强度型导电纤维，具体地说，设及一种聚丙締腊基高强度导电纤维 的制备方法。
【背景技术】
[0002] 腊绝纤维具有良好的保暖性，独特的手感和优良的染色性能，广泛应用于日常生 活和工业生产中。但腊绝回潮率低，体积比电阻在1〇7-1〇11之间，因此抗静电效果差，易于 因摩擦而积静电荷，其电压可达IOkVW上。所产生的静电也给人们的生产生活带来严重 的危害，主要体现在W下两个方面：1、从民用方面，静电会导致纺织品在使用过程中吸尘沾 污，服装纠缠人体产生粘附不适感，对人体健康产生不利影响。2、在产业应用方面，静电是 化工、石油等加工行业引起火灾、爆炸等事故的主要诱发原因之一，从纺织品防静电功能的 需求特征来看，宜采用导电纤维做防静电处理，W达到良好的防静电性能，从而避免一些因 静电而产生的不必要的事故。20世纪60年代导电纤维应运而生，运类纤维具有良好的导电 性和耐久性，特别是在低湿度下仍具有良好的耐久抗静电性，因此在工业、民用等领域有着 很大的用途。目前市场上在售的导电纤维因添加导电粒子，导致单丝强度降低，制成品的强 度也一定程度上降低，影响其耐磨性能，导致寿命缩短，因而高强度型导电腊绝纤维的开发 与研究尤为重要。
[0003] 利用聚丙締腊大分子上的腊基（-CN)的化学活性，可从分子结构上改变纤维的电 性质。如使-CN与过渡金属离子相配位，形成络合物，进而在纤维上反应生成导电物质，使 纤维具有导电性。尤其是能吸附铜离子的PAN纤维，W其良好的导电性和阻燃性引起人们 的极大关注。PAN中的-CN具有很强的极性，是一良好的电子给予体。而化+为cT型离子， 具有空的外层s、p轨道。-CN与化+络合，络合单元中的化+会与硫离子（或硫原子）反应 生成铜盐化合物，并牢固地吸附于纤维表面上，使纤维具有导电性。
[0004] 如"含铜聚丙締腊导电纤维导电化处理过程的动力学研究化s〇4"【周英建，潘 婉莲，刘兆峰.含铜聚丙締腊导电纤维将导电化处理过程的动力学研究，华东大学学报， 2002, 28 (4)】公开了一种含铜聚丙締腊导电纤维，其方法为：将化S〇4溶解于烧杯中，调节到 所需的抑值，然后升溫到反应溫度，加入一定量的腊绝纤维和化S2〇3。为了使反应均匀， 需不停地揽拌，在反应过程中，每隔一段时间用移液管吸取ImL溶液，稀释一定倍数后，测 定其铜离子的浓度。在固定溫度下反应30min后，升溫至沸腾处理IOmin后，取出纤维洗涂 多次后将纤维干燥，制得导电腊绝纤维。同时测定反应残液的铜离子的浓度。
[0005] "一浴法制备导电聚丙締腊纤维的工艺研究"【诸金，王彪.一浴法制备导电聚丙 締腊纤维的工艺研究，合成纤维工业，2013,36巧）】公开了PAN纤维的导电化处理，即将一 定量的硫酸铜和硫代硫酸钢溶于烧杯中，用巧樣酸调节溶液的抑值为3,然后加入一定量 的未干燥致密化PAN纤维，升溫到反应溫度，持续一定时间后，取出纤维冷却，用去离子水 将纤维洗涂多次后干燥，制得导电PAN纤维。
[0006]CN94117663. 0公开了一种导电性丙締酸纤维的制备方法，是通过单一的工序在丙 締酸纤维上吸附硫化铜而制备导电性丙締酸纤维的方法。具体为：向同一反应槽内同时投 入硫酸铜、硫酸儀、硫代硫酸钢、抑调整液W及与二价铜离子形成配位化合物的化合物与丙 締酸纤维后进行加热处理而制备的方法。形成配位化合物的化合物的添加量为0. 1-0. 5g/ 1。该方法中所使用的与二价铜离子形成配位化合物的化合物，其反应稳定性好，并于纤维 表面能够均匀地吸附硫化铜，因而提供导电性能而不损害丙締酸纤维的原有物理性。
[0007] 然而，运种导电PAN纤维的导电性不尽如人意，在闷热潮湿天气下胆存一定时间 或碱性条件下其导电层会局部甚至全部脱落，致使导电性下降甚至消失。而且运种导电PAN纤维的强度也不好。
[000引有鉴于此，特提出本发明。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的在于解决现有技术存在的问题，提供一种聚丙締腊基高强度导电纤 维的制备方法。采用该方法制得的聚丙締腊基高强度导电纤维不仅导电性稳定，导电耐久 性好，而且具有较高的强度。
[0010] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0011] 一种聚丙締腊基高强度导电纤维的制备方法，其中，所述的制备方法包括如下步 骤：
[0012] 1)W丙締腊和醋酸乙締为原料制备聚丙締腊纤维；
[0013] 2)将制得的聚丙締腊纤维进行高溫牵伸；
[0014] 3)将高溫牵伸后的聚丙締腊纤维放置于饱和低压蒸汽中；
[0015] 4)将经步骤3)处理后的聚丙締腊纤维放置到氨氧化钢溶液中，然后洗涂并干燥；
[0016] 5)将干燥后的聚丙締腊纤维放到铜盐的水溶液中，升溫至50~60°C，加入硫代 硫酸钢溶液，升溫至70~80°C，保溫30~40min;再加入硫代硫酸钢溶液，升溫至100~ 105°C，保溫1~1.化；
[0017] 6)保溫结束后，将聚丙締腊纤维进行洗涂、上油、脱水、烘干处理，即得所述的高强 度导电纤维。
[0018] 现有技术的导电PAN纤维的导电性不尽如人意，在闷热潮湿天气下胆存一定时间 或碱性条件下其导电层会局部甚至全部脱落，致使导电性下降甚至消失。而且运种导电PAN 纤维的强度也不好。
[0019] 本发明的方法中，W丙締腊和醋酸乙締为原料制备聚丙締腊纤维后，先将制得的 聚丙締腊纤维进行高溫牵伸，可提高纤维的物理-机械性能；再将其置于饱和低压蒸汽中， 消除纤维分子内应力，提高纤维的尺寸稳定性，改善纤维的物理-机械性能如勾强、勾伸、 耐磨性等W及固定卷曲度；然后放置到氨氧化钢溶液中，W去除纤维表面的油剂，使后处理 过程中提高铜离子和氯基的结合度，从而使该纤维的导电效果更好，更均一，随后经洗涂、 干燥后放到铜盐的水溶液中，升溫至50~60°C，加入硫代硫酸钢溶液，升溫至70~80°C， 保溫30~40min;再加入硫代硫酸钢溶液，升溫至100~105°C，保溫1~1.化；运里第一 次加入的Na2S2〇3,升溫至70~80°C，利用其还原剂的性质，用来使化2+还原成化％W便被腊 绝纤维中的氯基较牢固地络合，第二次加入的Na2S2〇3,升溫至100~l〇5°C，利用其氧化剂 的性质，使释放出硫原子或硫离子的含硫化合物，使之与纤维上氯基形成络合体的Cu+反应 生成吸附于其表面上的化S、化2S(-般形成稳定的化苗5)，从而使得导电性稳定，导电耐久 力好。最后将聚丙締腊纤维进行洗涂、上油、脱水、烘干处理，即得所述的高强度导电纤维。
[0020] 采用本发明方法制得的聚丙締腊基高强度导电纤维不仅导电性稳定，导电耐久性 好，而且具有较高的强度。
[0021] 此方法采用腊绝纤维作为基体，承袭了腊绝纤维蓬松、柔软、抗紫外性能好、不发 霉、耐酸、耐碱的特点。高强度导电纤维具有良好的导电性能，可纺性好，与同类型纤维相比 单丝纤维强度高，能与棉、麻、羊毛、涂绝等其它纤维混纺，主要用于非织造无纺布行业、屏 蔽材料和其它抗静电功能材料领域。由于该纤维具有优良的强力，所W能有效提高制成品 的耐磨性能，从而提高其使用寿命，在过滤领域能有效提高抗静电滤袋的经缔强力，从而延 长滤袋的使用寿命，延长使用周期。
[0022] 上述制备方法中，其中步骤2)中，所述的高溫牵伸为：将聚丙締腊纤维置于150~ 170°C干热环境中进行高溫牵伸，牵伸倍数为1. 5~2倍。
[0023] 将聚丙締腊纤维置于150-170°C干热环境中进行高溫牵伸，可使纤维结构更加紧 密，提高纤维的物理一机械性能。聚丙締腊初生纤维的应力-应变性质对溫度非常敏感。在 高溫牵伸过程中，为提高纤维的强度和其它机械性能必须使结构单元（链段、大分子链、链 束等）沿纤维轴取向。为此，要求在牵伸过程中各种结构单元具有足够的活动性，而提高溫 度正是供给结构单元W足够的热运动能量的重要手段。
[0024] 初生纤维经过水洗、牵伸后，超分子结构已经形成