一种聚苯胺导电纤维的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种明涉及化工技术领域，具体涉及一种聚苯胺复合导电纤维的制备 方法。
【背景技术】
[0002] 以聚酯、聚酰胺、聚丙烯纤维等为代表的一大批合成纤维在人类生产生活中占据 了非常重要的地位。合成纤维的产量逐年上升，应用领域也不断拓展，它们不仅在服装领域 中发挥着重要作用，是人类数千年来一直使用的天然纤维的极佳补充和替代品，同时，在国 防、交通、工业、农业、建筑、娱乐等众多领域，也发挥着不可替代的作用。
[0003] 高分子结构的合成纤维普遍存在电传导性极差的特点，致使其在加工和使用时易 产生静电，对生产加工和使用均带来不利影响，如:纺纱过程中的缠绕罗拉，织造过程中因 静电造成的开口不清、服用过程中的静电电击、吸附灰尘等问题。同时，极差的电传导性也 限制了合成纤维材料应用领域的进一步扩展，从未来纤维发展的趋势来看，合成纤维必然 朝高附加值及功能化改进方向发展。具有导电能力的合成纤维的开发，不仅能解决合成纤 维在加工和使用过程中产生的静电所带来的问题与困扰，同时对提高产品附加值、扩大产 品应用范围具有十分重要的意义。
[0004] 常规合成纤维的导电化处理主要有后整理法与共混纺丝法。前者采用各种方法将 导电组分附着于纤维表面，虽然导电能力强，但存在导电组分易脱落的问题;后者将导电组 分与聚合物基体共混纺丝，虽然导电组分在纤维内部的连续性较后整理法有所下降，但是 导电组分与纤维基体结合牢固，导电效果持久，而且其制备方法更为适应规模化生产，因此 得到广泛应用。常用的导电组分主要有金属、金属氧化物、炭黑等无机导电材料，近年来随 着有机高分子导电材料的快速发展，以有机高分子导电材料特别是聚苯胺作为导电组分对 纤维进行导电处理将是未来导电纤维的重要发展方向。
[0005] 导电性高分子材料聚苯胺具有优异的性能，目前已经有相当多的关于聚苯胺导电 纤维的研究报告，但主要还是集中在原位聚合法和湿法纺丝上。合成纤维的主要制备方 法一一熔体纺丝法，具有生产速度高、不需要溶剂和沉淀剂，设备简单，工艺流程短的优点， 因此从工业化的角度来看，将聚苯胺作为导电组分采用熔体纺丝法制备导电纤维是一种更 加具有实用意义和推广价值的方法。但此方面的研究较少，这主要是由于导电态聚苯胺粉 末颗粒较纺丝的标准大得多，同时聚苯胺在在纺丝温度下不能熔融，因而造成纺丝加工困 难，聚苯胺在纤维基体内的含量低，其导电性能无法满足要求所致。少数研究者在实验室条 件下采用塑化的方法提高聚苯胺的可加工性，如P. Passiniemi用塑化剂对烷基苯磺酸掺杂 的聚苯胺增塑后，与聚丙烯在双螺杆挤出机中混合切片，在适当的加工条件下纺成纤维，但 塑化剂的过量应用对产品的最终用途会产生不利的影响。
[0006] 有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种新型聚苯胺导电 纤维的制备方法，使其更具有产业上的利用价值。
【发明内容】
[0007] 为解决上述技术问题，本发明旨在解决聚苯胺作为导电组分用于熔体纺丝法制备 导电纤维时的弊端，提供一种简便可行的聚苯胺导电纤维加工方法。
[0008] 本发明的技术方案如下：
[0009] -种聚苯胺导电纤维的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下几个步骤：
[0010] SI:聚苯胺颗粒的粉碎，通过机械方式对聚苯胺颗粒进行研磨，获得密度均匀的聚 苯胺颗粒；
[0011] S2:聚合物切片的粉碎，通过机械方式对聚合物进行粉碎，并使用60目的网筛出去 大尺寸颗粒；
[0012] S3:初生丝的制备，将步骤Sl中研磨过的聚苯胺颗粒和步骤S2中筛选后的聚合物 颗粒进行混合，将混合物通过料斗喂入双螺杆挤出机，混合物熔融后从双螺杆挤出机喷丝 孔挤出，经由牵引冷却装置后通过横移导纱机构高速牵引迅速拉伸变细，形成初生纤维，再 卷绕在筒子上；
[0013] S4:纤维拉伸成形，将步骤S3中筒子上的初生纤维卷绕在加热单元中进行加热，再 通过横移导纱机构将拉伸后的纤维卷绕至成品纤维筒子，其中成品纤维筒子的速度大于所 述筒子的速度。
[0014] 进一步的，所述步骤Sl中，所述机械方式为通过行星式球磨仪对聚苯胺颗粒进行 粉碎。
[0015] 进一步的，所述步骤S2中，所述机械方式为通过粉碎机对聚合物切片进行粉碎，其 中所述粉碎机的转速为5000转/分，粉碎时间为10~30min。
[0016]进一步的，所述步骤S2中，所述聚合物切片为聚酰胺6、聚酰胺66、聚对苯二甲酸乙 二酯、聚丙烯、聚乳酸中的一种或多种。
[0017]进一步的，所述步骤S3中，所述混合物中聚苯胺颗粒的重量百分比为0%~15%。 [0018]进一步的，所述步骤S4中，所述初生纤维卷绕在加热单元中进行加热的温度大于 所述初生纤维的玻璃化温度。
[0019] 进一步的，所述步骤S4中，所述成品纤维筒子的速度与所述筒子的速度比范围为 5:1到1:1〇
[0020] 借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
[0021] (1)本发明制备方法具有生产速度高、不需要溶剂和沉淀剂，设备简单，工艺流程 短的优点。
[0022] (2)本发明制备方法，制备出的复合导电纤维导电性能优良，可纺性好，力学性能 优异。
[0023] 上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段， 并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
【附图说明】
[0024] 图1是本发明聚苯胺颗粒粉碎前后图片；
[0025] 图2是本发明初生丝的制备装置示意图；
[0026]图3是本发明纤维拉伸成形装置示意图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施 例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0028] 本发明一种聚苯胺导电纤维的制备方法，主要包括以下步骤：
[0029] 1、聚苯胺颗粒的粉碎
[0030] 市售的聚苯胺颗粒尺寸较大，在纺丝温度下又不熔融，大尺寸的聚苯胺颗粒在纤 维内的分布将严重影响纤维的可纺、纤维的线密度的均匀性与力学性能。聚苯胺颗粒尺寸 的减小有助于其在纤维基体内的均匀分布，极大地提高了可纺性，同时有助于提高纤维线 密度的均匀性，从而改善纤维的力学性能。另外，小尺寸的聚苯胺颗粒更有助于其在纤维基 体内的大范围分布，从而形成更为有效的导电网络，提高纤维的导电性能。
[0031] 聚苯胺颗粒的粉碎采用行星式球磨仪完成。利用磨料与聚苯胺颗粒在研磨罐内高 速翻滚，对聚苯胺颗粒产生强力剪切、冲击、碾压达到粉碎、研磨的目的。如图1所示，经过研 磨后，聚苯胺颗粒由聚集的球状结构变成片状结构，尺寸大大减小。
[0032] 2、聚合物切片的粉碎
[0033] 因大尺寸的聚合物切片和小尺寸的聚苯胺粉末极难混合均匀，因此需将纤维聚合 物切片粉碎。将一定量的切片置于粉碎机内，使用5000转/分的速度对切片粉碎10~30min， 结束后将粉末置于60目的网筛除去较大尺寸的颗粒。所述聚合物