功能高分子改性制备动物毛发复合纤维的方法及采用该方法制备的复合毛发纤维与织物与流程

本发明涉及一种基于导电高分子材料的防静电复合动物毛发纤维及其制备方法。

背景技术：

羊毛是一种性能优异的动物毛发纤维，是纺织产品中应用最多的动物毛发纤维。具有优秀的保暖性、高吸水性、耐用性、耐洗性，并且毛质柔软、弹性好、不宜打皱，是衣服面料中最优秀的织物。同时具有优越的电气绝缘性能，但因其绝缘性好，易产生静电，此在日常工业生产及生活中也带来很多麻烦，甚至灾难。近些年来随着便携式电子产品的迅速发展，对织物的防静电和电磁屏蔽性能提出了更高的要求。因此改变羊毛材料的绝缘性，具有重要的现实意义。

为了使常规的动物毛发纤维具有抗静电性，可以采用导电高分子材料来提高其导电性。与其他的导电高分子相比，聚苯胺具有单体原料易得到，合成工艺简单，掺杂现象独特，电导率较高，在空气中具有良好的稳定性等优点，是目前最有前途的导电高分子之一。但是因为聚苯胺分子链的共轭结构以及分子链间强烈的相互作用力导致该材料难于吸附到其他纤维材料上。

中国专利申请CN201510483999.4公开了一种聚苯胺/涤纶复合纤维的制备技术，该工艺虽然可以得到复合导电纤维，但首先工艺较为复杂。先将涤纶短纤维采用热碱液进行碱减量处理，再经过酸中和处理并水洗干燥后浸于苯胺纯溶液，再经过机械挤压浸于氧化剂和掺杂酸的混合液中氧化聚合，水洗烘干得到聚苯胺/化纤复合导电纤维。

中国专利CN2014102411925公开了一种聚苯胺/芳纶复合纤维的制备技术，采用碱对芳纶进行处理后，再对其进行浸渍-表面聚合，得到复合纤维。

中国专利CN201310532842.7公开了一种基于原位聚合法的导电蚕丝纤维产品生产工艺，采用等离子预处理后再进行原位聚合得到聚苯胺复合导电纤维。

综上，现有的对纤维材料进行聚苯胺原位聚合的方法，均需在制备前对纤维材料进行表面处理，使其表面或部分水解或形成凹痕缺陷，以增加聚苯胺在纤维表面的附着力，但经过试验表明，采用上述方法对羊毛等动物毛发纤维进行处理时并不能使其在后续的聚苯胺原位聚合工艺中产生较好的效果。因此提供一种适用于对羊毛等动物毛发纤维进行原位聚苯胺聚合的方法，并得到一种高质量的聚苯胺改性复合动物毛发纤维及织物成为现有技术中亟待解决的问题。

技术实现要素：

在研究中我们惊奇的发现，通过优选苯胺的原位聚合工艺，可以在不进行表面处理的情况下得到一种高质量的聚苯胺/动物毛发复合纤维。既能有效地提高羊毛制品的导电性、且符合纤维的聚苯胺导电成分还具有较高的的耐磨性和耐久性。

为解决前述技术问题，本发明采用了以下技术方案,提供了功能高分子改性制备动物毛发复合纤维的方法，其特征是所述方法由以下步骤组成：

(1)原位吸附，将作为原料的动物毛发纤维充分浸泡在苯胺溶液中至苯胺在动物毛发纤维原位达到吸附平衡；

(2)原位聚合，将掺杂酸加入到步骤(1)的浸泡体系中，调节苯胺溶液pH值为1～6，再将引发剂逐滴加入引发聚合。

所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、氯化铁、重铬酸钾、过氧化氢中的至少一种。

苯胺与引发剂的物质的量比为优选为1:1。苯胺溶液优选为苯胺的饱和水溶液。

所述的掺杂酸为盐酸、硫酸、硝酸、甲酸、乙酸、草酸、对甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、马来酸、酒石酸、富马酸、柠檬酸、琥珀酸及其它质子酸中的至少一种，优选十二烷基苯磺酸、对甲苯磺酸及硫酸中的一种，更优选对甲苯磺酸或硫酸。

所述的引发剂逐滴加入的引发时间为0.5～2小时，引发剂加入后的聚合反应时间为2～36小时。

所述的方法，其特征是作为原料的动物毛发纤维已制备成为纱、线或织物。

所述动物毛发纤维的选自羊毛/绒、驼毛/绒、牛绒、兔毛/绒。优选为羊毛，所述羊毛优选为将原毛经过前处理后得到的羊毛纤维。

本发明还提供了一种采用所述功能高分子改性制备动物毛发复合纤维的方法制备的复合动物毛发纤维及由所述的复合动物毛发纤维制成的纱、线或织物。

本发明的有益效果：

(1)本发明提供的制备方法，工艺简单，条件温和，易实现大批量生产，具有广阔的应用前景。

(2)采用本发明制备方法制备的复合动物毛发纤维，能够在羊毛等动物毛发纤维上原位复合聚苯胺，如图1所示，采用本发明提供的制备方法能够保证聚苯胺分散均匀且紧密包覆在羊毛纤维表面，得到的复合纤维耐磨与耐洗性能优越，经水洗测试和耐磨性测试均不掉色，且作为抗静电性能指标的电导率在水洗后衰减较小，在耐磨性测试后无明显衰减。尤其是当优选了掺杂酸后，其耐磨与耐洗性能更为突出。

(3)可通过改变吸附的苯胺单体的量或采用质子酸掺杂在一定范围内调节该复合纤维的电导率；结合了羊毛和聚苯胺优良性质，解决了羊毛制品的静电危害，可以得到不同抗静电性能的羊毛制品。

(4)复合动物毛发纤维可通过浸泡在碱性溶液中进行脱掺杂使其恢复绝缘性，而且其掺杂和脱掺杂过程是可逆的，也就是说，该复合纤维可以在酸性溶液浸泡和碱性溶液浸泡中来回地恢复或去除其导电效果，对应的复合纤维的颜色在绿色和蓝色之间发生转换。

(5)根据该复合纤维及其制品对酸碱环境的敏感性，可相应制备环境敏感性衣物。

附图说明：

图1为实施例4提供的羊毛线处理前后的扫描电子显微镜照片对比图；

图2为采用实施例4处理工艺对普通羊毛手套进行处理前后的对比效果图。

具体实施方式：

本具体实施方式提供功能高分子改性制备动物毛发复合纤维的方法，作为原料的动物毛发纤维为经过前处理的羊毛纤维或未经染色的羊毛线，所述方法由以下步骤组成：

(1)原位吸附将经过去离子水及无水乙醇清洗并烘干的原料放入苯胺的饱和水溶液中浸泡吸附2～3小时，使苯胺在羊毛纤维原位达到吸附平衡。根据不同的苯胺占原料的质量百分比(苯胺/原料wt.％)调节苯胺溶液的加入量。

(2)原位聚合加掺杂酸调pH值为1～6，逐滴加入引发剂，苯胺与引发剂的物质的量之比为A，引发剂逐滴加入的引发时间为t₁，引发剂加入后的聚合反应时间为t₂，反应温度为T，反应完成后再用去离子水和乙醇的混合溶液反复水洗，自然晾干，就得到聚苯胺/羊毛复合纤维

实施例1～5(羊毛纤维为经过经过前处理的羊毛纤维，羊毛线为未经染色的羊毛线)

实施例4提供的羊毛线处理前后的扫描电子显微镜照片对比图如图1所示，未处理羊毛线照片为图1(a)，处理后羊毛线照片如图1(b)。

采用实施例4的中的处理方法，对现有的普通羊毛手套进行处理前后的效果对比图如图2所示。图2中，(a)为普通毛线手套；(b)为经功能高分子改性后抗静电手套(插入图为光学显微镜照片)；(c)为对(b)中所示的抗静电手套经碱液脱掺杂后的效果图。从图2中所示个状态下的羊毛手套进行检测后可以得出，因导电态的聚苯胺呈墨绿色，在功能高分子改性后羊毛纤维及织品呈墨绿色时抗静电效果最佳。

性能与技术指标检测

将经过实施例1～5方法处理得到的羊毛纤维或羊毛线和分别连续洗涤10次、50次、100次,参见GB12014一89。然后在20℃、湿度40％情况下采用四探针法测试样品的电导率。

检测结果表明经过实施例1～5方法处理得到的羊毛纤维或羊毛线的电导率均显著提高，且表现出较佳的耐水洗性能，其中实施例1、3、4方法处理的原料其电导率较高，表现出更好的抗静电性能，而采用实施例1、3方法处理的原料，在抗静电性能更好的同时，进过多次水洗后电导率的衰减较低，表现出了更好的耐水洗性能。

耐磨性测试

将经过实施例1～5方法处理得到的羊毛纤维或羊毛线分别织成织物后按照GB/T21196.2-2007中规定的方法进行耐磨性检测，并与未经处理的羊毛纤维/羊毛线织成的同样织物进行对比。结果表明经过实施例1～5方法处理得到的羊毛纤维或羊毛线织成的织物其耐磨性没有明显下降，且在经过耐磨性测试后进行的电导率测试表明其电导率也没有明显降低。