一种有机碳黑导电纱线及其制备工艺的制作方法

本发明涉及纱线织造技术领域，尤其是一种有机碳黑导电纱线及其制备工艺。

背景技术：

近年来，随着人们对衣着服饰的要求越来越高，纺织纱线除了可以满足人们的基本的衣着需求之外，在很多时候还需要满足许多其他特殊要求和用途，如抗静电性能以及导电性能在很多情况下都作为重要的标准影响着原料纱线的加工方式以及应用领域。总所周知，静电除了干扰仪器、吸附灰尘等，影响人们正常的工作以及生活，静电最大的危害是容易引起可燃物的起火和爆炸，而现有的绝大部分纱线是不具备抗静电性能的，使用其制作的服装容易集聚静电而引发危害，使用导电纱线制备的服装不仅可以有效地防止静电的积聚和高压放电带来的危害，具有导电性能的织物可以防止衣物大量吸附灰尘，提高衣物的适用性能，避免静电干扰，20世纪60年代始，相关科研人员研制出了导电纤维，使用此类导线纤维制备而成的纱线具有良好的导电性和耐久性，同时也拓展了纱线在工业、民用等领域的用途。

按照导电组分的不同，常用的导电纤维主要分为金属系导电纤维、金属化合物型导电纤维、导电高分子型纤维、碳黑系导电纤维，其中碳黑导电纤维根据制备方法不同可分为三类：第一类是将碳黑与成纤高聚物共混纺丝，这种方法一般采用皮芯复合纺丝法，皮层中带有碳黑粉末，芯层为高纯度的成纤聚合物，这样既不影响原有的物理机械性能，又能赋予纤维导电性能，第二类为涂层法，可利用粘合机将碳黑附着在纤维表面，或者将纤维快速加热软化与碳黑粘合，这种方法制备的导电纤维碳黑容易脱落，手感较差，同时碳黑在纤维的表面分布不均匀，影响导电效果，第三类为纤维炭化处理，即碳纤维，碳纤维除了具有良好的导电性能外，还具有优异的耐热性、耐化学性以及优异的力学性能，但也具有韧性差、不径向强度差的缺点。

因此，本发明提出一种有机碳黑导电纤维制备的纱线以及纱线的制备工艺，使得制备所得的纱线不仅具有良好的导电性和耐久性，还具有韧性增强，径向强度增强的优良性质。

技术实现要素：

为了克服现有技术中存在的上述问题，使得纱线不仅具有良好的导电性和耐久性，并且使得纱线的韧性增强、径向强度增加，本发明提供一种有机碳黑导电纱线及其制备工艺。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种有机碳黑导电纱线及其制备工艺，由质量份数为40～60份的复合导电纤维、20～40份棉纤维、15～25份碳化聚酰胺酸纳米纤维混纺制备而成，所述有机碳黑导电纱线的制备工艺包括：碳化聚酰胺酸纳米纤维的制备、复合导电纤维的制备以及有机碳黑导电纱线的制备，具体实施步骤如下：

步骤一，碳化聚酰胺酸纳米纤维的制备：所述碳化聚酰胺酸纳米纤维为聚酰胺纳米纤维束通过链式管式炉进行亚胺化和易碳化组份低碳化处理得到黑色系聚酰亚胺酸纳米纤维带；

步骤二，复合导电纤维的制备：所述复合导电纤维为一定浓度的反应液处理后的超高分子量聚乙烯(uhmwpe)/聚苯胺(pani)复合导电纤维，所述uhmwpe/pani复合导电纤维的制备过程包括(1)将经过等离子预处理的uhmwpe纤维置于苯胺单体中2h，使其表面充分吸附苯胺单体，取出后均匀挤压，控制纤维与苯胺单体质量比为1：1；(2)使用过硫酸铵作为氧化剂，盐酸为掺杂酸，配制成氧化剂浓度为20g/l，苯胺单体与反应液的质量体积比为1g：100ml，反应液置于温度为20～25℃的恒温水浴中并以一定的速度振荡，使纤维进行分散，以确保各根纤维表面的苯胺单体均能发生反应，反应时间2h；(3)反应完成之后取出纤维，使用去离子水洗涤数次直至洗涤液清澈透明，将制备得的墨绿色uhmwpe/pani复合导电纤维自然晾干；

步骤三，有机碳黑导电纱线的制备：将步骤一制所得的碳化聚酰胺酸纳米纤维、步骤二所得的复合导电纤维与棉纤维并线后通过加捻装置进行加捻处理后得到有机碳黑导电纱线，其中加捻的捻度为150～170捻/米。

与现有技术相比，本发明的具有以下有益性技术效果：

本发明提出了一种有机碳黑导电纱线及其制备工艺，所述制备工艺通过uhmwpe/pani复合导电纤维、棉纤维以及碳化聚酰胺酸纳米纤维进行复合制备，易于工业化实施从而进行大批量生产，通过本制备工艺过程制得纱线具有良好得热稳定性，断裂强力以及断裂伸长率与未进行碳化处理得纱线相比具有一定程度的提升，制备所得的有机碳黑导电纱线的电导率达0.4～0.6s/cm，与未碳化处理的纱线相比，电导率上升0.1～0.2s/cm。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明中碳化聚酰胺酸纳米纤维的扫描电镜示意图；

图2为本发明中有机碳黑导电纱线的电阻情况示意图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。

【实施例1】

一种有机碳黑导电纱线及其制备工艺，由以下质量份数的原料纤维混纺制备而成：复合导电纤维40份、棉纤维20份、碳化聚酰胺酸纳米纤维15份，所述有机碳黑导电纱线的制备工艺包括：碳化聚酰胺酸纳米纤维的制备、复合导电纤维的制备以及有机碳黑导电纱线的制备，具体实施步骤如下：

步骤一，碳化聚酰胺酸纳米纤维的制备：所述碳化聚酰胺酸纳米纤维为聚酰胺纳米纤维束通过链式管式炉进行亚胺化和易碳化组份低碳化处理得到黑色系聚酰亚胺酸纳米纤维带；

步骤二，复合导电纤维的制备：所述复合导电纤维为一定浓度的反应液处理后的超高分子量聚乙烯(uhmwpe)/聚苯胺(pani)复合导电纤维，所述uhmwpe/pani复合导电纤维的制备过程包括(1)将经过等离子预处理的uhmwpe纤维置于苯胺单体中2h，使其表面充分吸附苯胺单体，取出后均匀挤压，控制纤维与苯胺单体质量比为1：1；(2)使用过硫酸铵作为氧化剂，盐酸为掺杂酸，配制成氧化剂浓度为20g/l，苯胺单体与反应液的质量体积比为1g：100ml，反应液置于温度为20℃的恒温水浴中并以一定的速度振荡，使纤维进行分散，以确保各根纤维表面的苯胺单体均能发生反应，反应时间2h；(3)反应之后取出纤维，使用去离子水洗涤数次直至洗涤液清澈透明，将制备得的墨绿色uhmwpe/pani复合导电纤维自然晾干；

步骤三，有机碳黑导电纱线的制备：将步骤一制所得的碳化聚酰胺酸纳米纤维、步骤二所得的复合导电纤维与棉纤维并线后通过加捻装置进行加捻处理后得到有机碳黑导电纱线；其中，所述加捻处理过程中的捻度为150捻/米。

【实施例2】

一种有机碳黑导电纱线及其制备工艺，由以下质量份数的原料纤维混纺制备而成：复合导电纤维50份、棉纤维30份、碳化聚酰胺酸纳米纤维20份，所述有机碳黑导电纱线的制备工艺包括：碳化聚酰胺酸纳米纤维的制备、复合导电纤维的制备以及有机碳黑导电纱线的制备，具体实施步骤如下：

步骤一，碳化聚酰胺酸纳米纤维的制备：所述碳化聚酰胺酸纳米纤维为聚酰胺纳米纤维束通过链式管式炉进行亚胺化和易碳化组份低碳化处理得到黑色系聚酰亚胺酸纳米纤维带；

步骤二，复合导电纤维的制备：所述复合导电纤维为一定浓度的反应液处理后的超高分子量聚乙烯(uhmwpe)/聚苯胺(pani)复合导电纤维，所述uhmwpe/pani复合导电纤维的制备过程包括(1)将经过等离子预处理的uhmwpe纤维置于苯胺单体中2h，使其表面充分吸附苯胺单体，取出后均匀挤压，控制uhmwpe纤维与苯胺单体质量比为1：1；(2)使用过硫酸铵作为氧化剂，盐酸为掺杂酸，配制成氧化剂浓度为20g/l，苯胺单体与反应液的质量体积比为1g：100ml，反应液置于温度为23℃的恒温水浴中并以一定的速度振荡，使纤维进行分散，以确保各根纤维表面的苯胺单体均能发生反应，反应时间2h；(3)反应之后取出纤维，使用去离子水洗涤数次直至洗涤液清澈透明，将制备得的墨绿色uhmwpe/pani复合导电纤维自然晾干；

步骤三，有机碳黑导电纱线的制备：将步骤一制所得的碳化聚酰胺酸纳米纤维、步骤二所得的复合导电纤维与棉纤维并线后通过加捻装置进行加捻处理后得到有机碳黑导电纱线；其中，所述加捻处理过程中的捻度为160捻/米。

【实施例3】

一种有机碳黑导电纱线及其制备工艺，由以下质量份数的原料纤维混纺制备而成：复合导电纤维60份、棉纤维40份、碳化聚酰胺酸纳米纤维25份，所述有机碳黑导电纱线的制备工艺包括：碳化聚酰胺酸纳米纤维的制备、复合导电纤维的制备以及有机碳黑导电纱线的制备，具体实施步骤如下：

步骤一，碳化聚酰胺酸纳米纤维的制备：所述碳化聚酰胺酸纳米纤维为聚酰胺纳米纤维束通过链式管式炉进行亚胺化和易碳化组份低碳化处理得到黑色系聚酰亚胺酸纳米纤维带；

步骤二，复合导电纤维的制备：所述复合导电纤维为一定浓度的反应液处理后的超高分子量聚乙烯(uhmwpe)/聚苯胺(pani)复合导电纤维，所述uhmwpe/pani复合导电纤维的制备过程包括(1)将经过等离子预处理的uhmwpe纤维置于苯胺单体中2h，使其表面充分吸附苯胺单体，取出后均匀挤压，控制uhmwpe纤维与苯胺单体质量比为1：1；(2)使用过硫酸铵作为氧化剂，盐酸为掺杂酸，配制成氧化剂浓度为20g/l，苯胺单体与反应液的质量体积比为1g：100ml，反应液置于温度为25℃的恒温水浴中并以一定的速度振荡，使纤维进行分散，以确保各根纤维表面的苯胺单体均能发生反应，反应时间2h；(3)反应之后取出纤维，使用去离子水洗涤数次直至洗涤液清澈透明，将制备得的墨绿色uhmwpe/pani复合导电纤维自然晾干；

步骤三，有机碳黑导电纱线的制备：将步骤一制所得的碳化聚酰胺酸纳米纤维、步骤二所得的复合导电纤维与棉纤维并线后通过加捻装置进行加捻处理后得到有机碳黑导电纱线；其中，所述加捻处理过程中的捻度为170捻/米。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。