耐久性导电纤维的制造方法

侯庆华, 王琴云, 潘宇明, 周建平, 顾映影

1988年2月24日

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耐久性 导电 纤维 制造

1.一种耐久性导电纤维的制造方法，即纺后凝胶态湿丝束-浴浸渍连续反应法，其特征在于采用聚丙烯睛初级溶胀纤维，利用其结构疏松的特点，在含有铜离子、硫离子的导电介质反应浴中一浴浸渍处理使硫化铜嵌入聚丙烯睛纤维内部2.根据权利要求1的导电纤维的制造方法，其特征在于导电反应浴中引入了超声振动装置，使反应时间控制在7秒～35秒内，温度60℃～110℃范围内3.根据权利要求1，2的导电纤维制造方法，其特征在于嵌入纤维内部或至少是纤维外表面的硫化铜含量在4%～20%间，在直流电压100伏的条件下，其导电纤维的比电阻小于1×105Ω·cm

为高分子加工给予纤维制品抗静电的有效手段之一是在易产生静电的纤维中混入少量的导电纤维，利用导电纤维的电晕放电的作用消除积聚在纤维制品中的静电，这在抗静电工作服、抗静电地毯、屏蔽材料等领域中已广泛应用以前，导电纤维的制造方法主要是在纤维表面涂层和在纤维表面渗炭的方法，或在聚合物中混入金属、炭黑的方法来制造导电纤维但这些方法都有缺点，表面涂层和表面渗炭在加工和使用中导电微粒易从纤维上剥落，导电性变差;在聚合物中混入金属或炭黑粉未来制造导电纤维的方法，对共混的导电粒子要求很严格，且共混的比例要恰当，太少不能达到导电要求，太多则影响纺丝成形及纤维物理机械性能这些导电纤维的制造方法成本高，效率低有待进一步改进而采用化学反应浸渍处理法制造导电纤维近年虽有少量专利报导(1，2)但都是采用的成品纤维间歇式浸渍处理的方法，即把成品纤维放在染色机中，用煮染的方法对纤维进行铜化物和硫化物两浴处理而制成导电纤维但此法要消耗大量的试剂，反应时间长，不利于工业化连续生产本发明的目的是给予聚丙烯睛或丙烯睛系纤维的导电性在制造聚丙烯睛或丙烯睛系纤维的原有生产线上，只须增加一台带有超声振动装置的导电反应浴，利用本发明的方法和工艺条件即可制造出另人满意的耐久性导电纤维本发明的技术构成如下本发明采用聚丙烯睛初级溶胀纤维，利用其致密化前，纤维结构疏松并存在大量微孔、比表面积大的特点，使湿丝束纤维通过一含有铜离子和硫离子的导电反应浴中，使纤维内部嵌入硫化铜，至少是沉积在纤维表面，得到了极为优良的导电纤维聚丙烯睛纤维中氰基(一C三N)对一价铜离子具有较强的亲和力，而吸附了铜离子的聚丙烯睛纤维又极易和硫离子反应使硫化铜析出，纤维具有导电性但一价铜盐化合物一般都不溶于水或微溶于水，生产中不易选用，故采用二价铜盐化合物，加入还原剂，使二价铜离子还原成一价铜离子，吸附了一价铜离子的纤维立即与能释放出硫离子的硫化物反应，使一价铜离子转变成硫化铜，并使其在纤维内部分散吸附沉积此反应均在同一导电浴中完成该导电浴温度控制在60℃～110℃，比60℃低需要反应时间长，比110℃高会使纤维强度下降为了排除凝固浴中溶剂对导电反应浴的影响，可在连续生产线上丝束水洗后、干燥前进行，纤维再经过上油，干燥致密化等步骤，即能得到导电性优良的纤维由于生产的连续性就要求纤维在导电反应浴中反应时间就要充分短，故本发明在导电反应浴中引入了超声振动装置，使反应液中产生“空化作用”由空化作用产生强大机械力，使液体分子时而受拉，时而受压，形成空化泡，随着超声振动空化泡不断合并生长，到一定程度，由于空化泡的内外压力差十分悬殊，在液体分子受压的瞬间，突然闭合，产生微激波纺后凝胶态湿丝束受到这个波冲击时，导电介质能迅速地向纤维内部渗透，使硫化铜更易分散于纤维内部超声振动装置见图1由纺丝、凝固、拉伸、水洗后的湿丝束纤维1通过辊筒2，浸渍在导电浴槽3中此导电浴槽3中是由补充浴槽8、溢流口7、换能振子6及电热棒9组成经反应后的纤维5通过导丝辊4，再经水洗、烘干致密化，即得成品图2显示的是本发明的导电纤维横截面电镜照片;图3显示的是本发明的导电纤维纵向电镜照片效果纺后凝胶态湿丝束一浴浸渍连续反应法制造的导电纤维，不仅反应时间短，而且生产成本低反应时间仅为二浴煮染间歇法的1/6，成本仅为二浴煮染法的1/5，且导电的耐久性比间歇法要优良见下表 表中采用的测试方法如下皂洗在500毫升烧杯中，放入5克纤维、3克中性皂片，加入200毫升水，温度60℃，用玻璃棒搅动10分钟为1次干洗把纤维在室温下浸渍在三氯乙烯中，不用搅拌，20分钟为1次空白染色试验把纤维置于由醋酸(98%)2.5%、醋酸钠1.0%，无水硫酸钠8.0%，匀染剂TAN1.5%组成的液体中，浴比1∶30，升温100℃，沸染60分钟，冷却到60℃，漂洗四次，每次5分钟，然后自然干燥比电阻把没有张力的纤维束放在相对湿度30±5%，温度30±2℃的条件中放置24小时后，置于间距为10cm的金属夹子上，测夹子之间纤维束的电阻RS，按下式RS求得纤维比电阻＝ (RS×分特)/(8.1×106×比重) (Ω·cm)这样，本发明的导电纤维具有比电阻约为1×105Ω·cm以上，理想的为1×103Ω·cm以下的导电纤维，其强度为1.5CN/dteX以上，断裂伸长约13%～40%，故可和通常的纤维同样地机织或混纺，在纤维制品中要混用或交织1～1%～5%左右，就能在不失去原有纤维制品的特征下，赋于纤维制品的抗静电性能