專利名稱：超高分子量聚乙烯/聚苯胺復(fù)合導(dǎo)電纖維的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電纖維的制備方法，特別是一種超高分子量聚乙烯/聚苯胺復(fù)合導(dǎo)電纖維的制備方法。
背景技術(shù)：
超高分子量聚乙烯纖維(Ultra High Molecular Weight Polyethylene Fiber,簡稱UHMWPE纖維)又稱高強(qiáng)高模聚乙烯纖維，是以相對分子質(zhì)量大于100萬的超高相對分子量聚乙烯為原料，采用凝膠紡絲法——超倍拉伸技術(shù)制得。超高分子量聚乙烯纖維不僅具有高模、高強(qiáng)的特性，其他機(jī)械性能亦比較突出，如良好的韌性和疲勞性能，當(dāng)因剪切或壓縮受到破壞時(shí)仍能保持其強(qiáng)伸性能，特別是具有好的耐高速沖擊性能，經(jīng)摩擦、塑性變形后具有良好的延遲恢復(fù)性能等，已廣泛應(yīng)用于國防軍需裝備、航空航天以及民用等領(lǐng)域。超高分子量聚乙烯纖維性能優(yōu)異，具有巨大的應(yīng)用潛力，因此近年來超高分子量聚乙烯纖維及其復(fù)合材料受到了國內(nèi)外的普遍關(guān)注，然而由于其為絕緣體，使之在防靜電、電磁屏蔽、電器工程以及其他一些領(lǐng)域的應(yīng)用受到很大的限制。上世紀(jì)八十年代科學(xué)家發(fā)現(xiàn)聚苯胺(Polyaniline，簡稱PANI)在摻雜態(tài)下呈現(xiàn)良好的導(dǎo)電性能，且具有原料價(jià)格低廉、合成簡單、電導(dǎo)率較高、在空氣中穩(wěn)定性好，以及具有獨(dú)特的摻雜現(xiàn)象等特點(diǎn)，被認(rèn)為是最有前途的導(dǎo)電高聚物。隨著導(dǎo)電聚苯胺制備技術(shù)的不斷成熟，越來越多的研究人員將關(guān)注的目光投向聚苯胺導(dǎo)電纖維的研究上。如張清華采用濕法紡絲技術(shù)制備聚苯胺/聚酰胺導(dǎo)電纖維(CN 1316554A)，李光采用濕法紡絲技術(shù)制備聚苯胺/聚丙烯腈纖維(CN 1450210A)。然而，聚苯胺與成纖高聚物的共混對纖維成形后的物理機(jī)械性能有所影響。因此，需要尋求一種方法，對超高分子量聚乙烯纖維進(jìn)行處理，以獲得復(fù)合導(dǎo)電纖維材料，同時(shí)不影響其機(jī)械性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種超高分子量聚乙烯/聚苯胺復(fù)合導(dǎo)電纖維的制備方法以獲得導(dǎo)電性能良好的復(fù)合纖維。為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種超高分子量聚乙烯/聚苯胺復(fù)合導(dǎo)電纖維的制備方法，包括下列步驟
(1)對去除了纖維表面雜質(zhì)的超高分子量聚乙烯纖維進(jìn)行低溫氧氣等離子體處理，處理時(shí)間0. 5 I. 5min,反應(yīng)功率50 80W，氧氣壓強(qiáng)30 50Pa ；
(2)將經(jīng)步驟(I)處理后的纖維置于苯胺單體中0.5 2h，使其表面充分吸附苯胺單體，取出后均勻擠壓，控制纖維與苯胺單體質(zhì)量比為I : I I : 1.3;
(3)將吸附了苯胺單體的纖維置于反應(yīng)液中，用恒溫水浴保持反應(yīng)液溫度為10 35°C，反應(yīng)0. 5h 3h，制備得到表面含有均勻連續(xù)的聚苯胺導(dǎo)電層的纖維；所述反應(yīng)液包括氧化劑和摻雜酸，所述氧化劑選自過硫酸銨或五氧化二釩，所述摻雜酸選自硫酸、鹽酸、硝酸、高氯酸、對甲苯磺酸中的一種；每克苯胺單體加入80 120毫升反應(yīng)液。上述技術(shù)方案中，步驟(I)中，去除纖維表面雜質(zhì)的方法是，將超高分子量聚乙烯纖維浸潰于10%的丙酮溶液中，并超聲處理10 20min。優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(3)中，反應(yīng)液中，所述氧化劑的濃度為20 40g/L，摻雜酸的濃度為0. 4 I. Omol/Lo進(jìn)一步的技術(shù)方案，步驟(3)中，反應(yīng)浴槽進(jìn)行振動，使纖維表面吸附的苯胺單體與反應(yīng)液充分接觸。以保證反應(yīng)程度的均勻一致，從而可制備得到表面含有均勻連續(xù)的聚苯胺導(dǎo)電層的超高分子量聚乙烯纖維。由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn) I.本發(fā)明通過原位聚合的方法，在超高分子量聚乙烯纖維表面接枝聚苯胺，獲得了導(dǎo)電性能良好的復(fù)合纖維，聚苯胺的引入不影響纖維原有的機(jī)械特性，可以制成具有抗靜電、導(dǎo)電及電磁屏蔽功能的紡織品或纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，應(yīng)用于個(gè)體防護(hù)、軍工、電子電器、石油化工、機(jī)械等領(lǐng)域。2.本發(fā)明對超高分子量聚乙烯纖維進(jìn)行低溫氧氣等離子體處理，提高其表面能，從而提高了苯胺單體在纖維表面的吸附量并改善了其吸附的均勻程度，從而提高了聚苯胺導(dǎo)電層的厚度及連續(xù)性，增加了纖維的電導(dǎo)率，增強(qiáng)了超高分子量聚乙烯纖維對聚苯胺導(dǎo)電層的機(jī)械鎖結(jié)作用，使之不易從纖維表面脫落，提高了導(dǎo)電纖維的可加工性和耐用性。3.本發(fā)明可以將反應(yīng)液中的懸濁聚苯胺顆粒過濾回收，脫水烘干研磨后制得具有良好導(dǎo)電性能的聚苯胺粉末。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述
實(shí)施例一
取超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維(400D/406f)，使用丙酮經(jīng)超聲波清洗20min，洗凈烘干后用氧氣等離子體處理，處理參數(shù)時(shí)間lmin，功率70W，壓強(qiáng)40Pa。處理結(jié)束后立即浸入苯胺內(nèi)，浸潰時(shí)間為2h。浸潰結(jié)束后取出均勻擠壓，并使纖維與苯胺單體質(zhì)量比為1:1. 15。以20g/L過硫酸銨為氧化劑，0. 5mol/L鹽酸為摻雜酸制備反應(yīng)液。將吸附有苯胺單體的超高分子量聚乙烯置于反應(yīng)液中，苯胺單體與反應(yīng)液的質(zhì)量體積比為Ig : 100ml,反應(yīng)溫度，20°C，反應(yīng)時(shí)間為2h。經(jīng)過測定，本例制得的UHMWPE/PANI復(fù)合導(dǎo)電纖維的電導(dǎo)率為 0. 14S/cm。耐洗性將UHMWPE/PANI纖維放入去離子水中，震蕩洗滌一分鐘，取出晾干。從測
試結(jié)果看，初次洗滌時(shí)電導(dǎo)率下降幅度較大，此后，電導(dǎo)率的下降的速度緩慢。
權(quán)利要求
1.一種超高分子量聚乙烯/聚苯胺復(fù)合導(dǎo)電纖維的制備方法，其特征在于，包括下列步驟 (1)對去除了纖維表面雜質(zhì)的超高分子量聚乙烯纖維進(jìn)行低溫氧氣等離子體處理，處理時(shí)間0. 5 I. 5min,反應(yīng)功率50 80W，氧氣壓強(qiáng)30 50Pa ； (2)將經(jīng)步驟(I)處理后的纖維置于苯胺單體中0.5 2h，使其表面充分吸附苯胺單體，取出后均勻擠壓，控制纖維與苯胺單體質(zhì)量比為I : I I : 1.3; (3)將吸附了苯胺單體的纖維置于反應(yīng)液中，用恒溫水浴保持反應(yīng)液溫度為10 35°C，反應(yīng)0. 5h 3h，制備得到表面含有均勻連續(xù)的聚苯胺導(dǎo)電層的纖維；所述反應(yīng)液包括氧化劑和摻雜酸，所述氧化劑選自過硫酸銨或五氧化二釩，所述摻雜酸選自硫酸、鹽酸、硝酸、高氯酸、對甲苯磺酸中的一種；每克苯胺單體加入80 120毫升反應(yīng)液。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超高分子量聚乙烯/聚苯胺復(fù)合導(dǎo)電纖維的制備方法，其特征在于步驟(I)中，去除纖維表面雜質(zhì)的方法是，將超高分子量聚乙烯纖維浸潰于10%的丙酮溶液中，并超聲處理10 20min。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超高分子量聚乙烯/聚苯胺復(fù)合導(dǎo)電纖維的制備方法，其特征在于步驟(3)中，反應(yīng)液中，所述氧化劑的濃度為20 40g/L，摻雜酸的濃度為0.4 I.0mol/Lo
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超高分子量聚乙烯/聚苯胺復(fù)合導(dǎo)電纖維的制備方法，其特征在于步驟(3)中，反應(yīng)浴槽進(jìn)行振動，使纖維表面吸附的苯胺單體與反應(yīng)液充分接觸。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超高分子量聚乙烯/聚苯胺復(fù)合導(dǎo)電纖維的制備方法，包括對去除了纖維表面雜質(zhì)的超高分子量聚乙烯纖維進(jìn)行低溫氧氣等離子體處理，處理時(shí)間0.5～1.5min，反應(yīng)功率50～80W，氧氣壓強(qiáng)30～50Pa；將纖維置于苯胺單體中0.5～2h，取出后均勻擠壓，控制纖維與苯胺單體質(zhì)量比為1∶1～1∶1.3；將纖維置于反應(yīng)液中，反應(yīng)液溫度為10～35℃，反應(yīng)0.5h～3h，制備得到表面含有均勻連續(xù)的聚苯胺導(dǎo)電層的纖維。本發(fā)明獲得了導(dǎo)電性能良好的復(fù)合纖維，可以制成具有抗靜電、導(dǎo)電及電磁屏蔽功能的紡織品或纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，應(yīng)用于個(gè)體防護(hù)、軍工、電子電器、石油化工、機(jī)械等領(lǐng)域。
文檔編號D06M10/08GK102720066SQ201210231360
公開日2012年10月10日 申請日期2012年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月5日
發(fā)明者姚穆, 李敏, 洪劍寒, 潘志娟 申請人:蘇州大學(xué)