本發(fā)明屬于功能高分子材料制備，涉及一種聚吡咯/聚氨酯/滌綸復(fù)合導(dǎo)電纖維的連續(xù)制備方法。

背景技術(shù)：

1、聚吡咯是一種耐腐蝕性優(yōu)良的導(dǎo)電高分子材料，由其開發(fā)的導(dǎo)電纖維可用于傳感、電子屏蔽、組織工程等領(lǐng)域。目前，聚吡咯基導(dǎo)電纖維的開發(fā)通常是通過滴定反應(yīng)液或?qū)⒗w維及其集合體浸漬于反應(yīng)液中，如文獻1（印染,?2023,?49(07):?47-50）、文獻2（紡織學(xué)報,?2022,?43(02):?110-115+139）以及專利cn103643339a，但是這些方法難以實現(xiàn)導(dǎo)電纖維的連續(xù)穩(wěn)定化處理。

2、為解決上述問題，也有研究者通過原位聚合法實現(xiàn)了聚吡咯/聚氨酯復(fù)合纖維的連續(xù)制備，如文獻3（npj?flexible?electronics,?2022,?6(1):?42）、文獻4（appliedsurface?science,?2023,?610:?155515），但研究發(fā)現(xiàn)其所制備的復(fù)合纖維中導(dǎo)電層的穩(wěn)定性差，且耐磨性有待提高。

3、在現(xiàn)有技術(shù)中，聚合物導(dǎo)電纖維的開發(fā)方法主要包括導(dǎo)電材料與聚合物共混紡絲或?qū)酆衔锢w維進行后整理，其中后者可在不降低纖維力學(xué)性能的狀況下賦予纖維導(dǎo)電性，如文獻5（紡織學(xué)報,?2018,?39(02):?20-25）中是采用基于原位聚合法制備了滌綸/聚苯胺復(fù)合導(dǎo)電紗，但其導(dǎo)電層易脫落。而為了提高導(dǎo)電層的耐久性，文獻6（紡織學(xué)報,2019,?40(08):?95-100）中是利用等離子體處理滌綸纖維，再通過浸漬法和原位聚合法制備了聚吡咯/滌綸復(fù)合導(dǎo)電紗線，但是，該方法雖然使聚吡咯的牢固度提高，卻存在聚合均勻性低、連續(xù)性差、反應(yīng)液浪費嚴(yán)重的問題。

4、綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)還未發(fā)現(xiàn)能夠?qū)崿F(xiàn)高耐久性聚吡咯/滌綸導(dǎo)電纖維連續(xù)穩(wěn)定制備的路徑。

5、因此，研究一種聚吡咯/聚氨酯/滌綸復(fù)合導(dǎo)電纖維的連續(xù)制備方法以解決上述問題，具有十分重要的意義。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種聚吡咯/聚氨酯/滌綸復(fù)合導(dǎo)電纖維的連續(xù)制備方法。

2、為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、一種聚吡咯/聚氨酯/滌綸復(fù)合導(dǎo)電纖維的連續(xù)制備方法，利用原位聚合裝置，將經(jīng)過超聲-堿減量改性后的滌綸纖維依次浸過十二烷基硫酸鈉（sds）、水性聚氨酯（wpu）與吡咯單體（py）的混合溶液以及三氯化鐵水溶液，三氯化鐵作為氧化劑可引發(fā)吡咯單體在滌綸纖維表面發(fā)生原位聚合反應(yīng)，隨后進行干燥處理，干燥處理的目的是防止纖維卷繞堆疊發(fā)生互相粘連，依次浸過兩種溶液與干燥處理的步驟循環(huán)多次后制得聚吡咯/聚氨酯/滌綸復(fù)合導(dǎo)電纖維；

4、對滌綸纖維進行超聲-堿減量改性，是指將滌綸纖維浸漬于氫氧化鈉溶液中，并在水浴中進行超聲處理。

5、本發(fā)明將經(jīng)過超聲-堿減量聯(lián)合改性后的滌綸纖維浸過添加了水性聚氨酯的聚吡咯原位聚合反應(yīng)液，憑借聚氨酯的粘彈性，一步法實現(xiàn)高耐久性聚吡咯/聚氨酯/滌綸復(fù)合導(dǎo)電纖維的連續(xù)開發(fā)。

6、通過超聲-堿減量聯(lián)合改性處理提高纖維表面的粗糙度和親水性，進而提高后續(xù)導(dǎo)電聚吡咯的附著量和牢固性；其中，粗糙度的提高為導(dǎo)電聚吡咯的附著提供了更多的物理和化學(xué)結(jié)合點，從而提高了導(dǎo)電聚吡咯的附著量；親水性提高說明有更多的親水性基團，該基團可以增強纖維和聚吡咯之間的氫鍵作用，進而提高牢固性。

7、作為優(yōu)選的技術(shù)方案：

8、如上所述的一種聚吡咯/聚氨酯/滌綸復(fù)合導(dǎo)電纖維的連續(xù)制備方法，聚吡咯/聚氨酯/滌綸復(fù)合導(dǎo)電纖維的增重率為27~52?wt.%。

9、如上所述的一種聚吡咯/聚氨酯/滌綸復(fù)合導(dǎo)電纖維的連續(xù)制備方法，聚吡咯/聚氨酯/滌綸復(fù)合導(dǎo)電纖維的電導(dǎo)率為0.94?s/m以上，經(jīng)50次標(biāo)準(zhǔn)洗滌（洗滌參照的gb/t3921-2008標(biāo)準(zhǔn)中的方法）后電導(dǎo)率的保持率為90%以上，經(jīng)5000次摩擦作用（摩擦參照gb/t4802.2-2008標(biāo)準(zhǔn)中的方法）后電導(dǎo)率的保持率為85%以上。

10、如上所述的一種聚吡咯/聚氨酯/滌綸復(fù)合導(dǎo)電纖維的連續(xù)制備方法，十二烷基硫酸鈉、水性聚氨酯與吡咯單體的混合溶液中，十二烷基硫酸鈉的濃度為0.4~0.8?mol/l，水性聚氨酯的濃度為2~5?wt.%，吡咯單體的濃度為0.5~1.5?mol/l。

11、如上所述的一種聚吡咯/聚氨酯/滌綸復(fù)合導(dǎo)電纖維的連續(xù)制備方法，三氯化鐵水溶液濃度為0.5~1.5?mol/l。

12、如上所述的一種聚吡咯/聚氨酯/滌綸復(fù)合導(dǎo)電纖維的連續(xù)制備方法，氫氧化鈉溶液的濃度為50?g/l，浸漬的浴比為1:50。

13、如上所述的一種聚吡咯/聚氨酯/滌綸復(fù)合導(dǎo)電纖維的連續(xù)制備方法，水浴溫度為60?℃，超聲功率為300?w，超聲時間為3?h，這些參數(shù)是超聲-減減量條件下滌綸纖維親水性最好的，對其導(dǎo)電處理的優(yōu)勢更大，所以本發(fā)明選定為這些固定參數(shù)，但不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制，其他參數(shù)值依然可以實現(xiàn)本發(fā)明的目的。

14、有益效果：

15、（1）本發(fā)明通過超聲-堿減量聯(lián)合改性處理提高了纖維表面的粗糙度和親水性，進而提高后續(xù)導(dǎo)電聚吡咯的附著量和牢固性，使其在經(jīng)過多次洗滌和摩擦后依然有優(yōu)異的電導(dǎo)率。

16、（2）本發(fā)明將經(jīng)過超聲-堿減量聯(lián)合改性后的滌綸纖維浸過添加了水性聚氨酯的聚吡咯原位聚合的反應(yīng)液，一步法實現(xiàn)高耐久性聚吡咯/聚氨酯/滌綸復(fù)合導(dǎo)電纖維的連續(xù)開發(fā)；此外，本發(fā)明制備的聚吡咯/聚氨酯/滌綸復(fù)合導(dǎo)電纖維在保證滌綸纖維優(yōu)異力學(xué)性能的同時，還具有優(yōu)異的導(dǎo)電性以及高耐久性。

17、（3）本發(fā)明為疏水性化纖的連續(xù)導(dǎo)電化處理及高值化利用奠定可靠的技術(shù)保障，使制備的聚吡咯/聚氨酯/滌綸復(fù)合導(dǎo)電纖維可在傳感、柔性電子等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)高值化利用。

技術(shù)特征：

1.一種聚吡咯/聚氨酯/滌綸復(fù)合導(dǎo)電纖維的連續(xù)制備方法，其特征在于：利用原位聚合裝置，將經(jīng)過超聲-堿減量改性后的滌綸纖維依次浸過十二烷基硫酸鈉、水性聚氨酯與吡咯單體的混合溶液以及三氯化鐵水溶液，隨后進行干燥處理，循環(huán)多次后制得聚吡咯/聚氨酯/滌綸復(fù)合導(dǎo)電纖維；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚吡咯/聚氨酯/滌綸復(fù)合導(dǎo)電纖維的連續(xù)制備方法，其特征在于，聚吡咯/聚氨酯/滌綸復(fù)合導(dǎo)電纖維的增重率為27~52?wt.%。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種聚吡咯/聚氨酯/滌綸復(fù)合導(dǎo)電纖維的連續(xù)制備方法，其特征在于，聚吡咯/聚氨酯/滌綸復(fù)合導(dǎo)電纖維的電導(dǎo)率為0.94?s/m以上，經(jīng)50次標(biāo)準(zhǔn)洗滌后電導(dǎo)率的保持率為90%以上，經(jīng)5000次摩擦作用后電導(dǎo)率的保持率為85%以上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚吡咯/聚氨酯/滌綸復(fù)合導(dǎo)電纖維的連續(xù)制備方法，其特征在于，十二烷基硫酸鈉、水性聚氨酯與吡咯單體的混合溶液中，十二烷基硫酸鈉的濃度為0.4~0.8?mol/l，水性聚氨酯的濃度為2~5?wt.%，吡咯單體的濃度為0.5~1.5?mol/l。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種聚吡咯/聚氨酯/滌綸復(fù)合導(dǎo)電纖維的連續(xù)制備方法，其特征在于，三氯化鐵水溶液濃度為0.5~1.5?mol/l。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚吡咯/聚氨酯/滌綸復(fù)合導(dǎo)電纖維的連續(xù)制備方法，其特征在于，氫氧化鈉溶液的濃度為50?g/l，浸漬的浴比為1:50。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚吡咯/聚氨酯/滌綸復(fù)合導(dǎo)電纖維的連續(xù)制備方法，其特征在于，水浴溫度為60?℃，超聲功率為300?w，超聲時間為3?h。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于功能高分子材料制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種聚吡咯/聚氨酯/滌綸復(fù)合導(dǎo)電纖維的連續(xù)制備方法，該方法是先將滌綸纖維浸漬于氫氧化鈉溶液中，之后在溫水浴中進行超聲處理，再利用原位聚合裝置，將經(jīng)過超聲?堿減量改性后的滌綸纖維依次浸過十二烷基硫酸鈉、水性聚氨酯與吡咯單體的混合溶液以及三氯化鐵水溶液，隨后進行干燥處理，循環(huán)浸過兩種溶液與干燥處理多次后制得聚吡咯/聚氨酯/滌綸復(fù)合導(dǎo)電纖維。本發(fā)明通過將滌綸纖維進行超聲?堿減量改性提高了后續(xù)導(dǎo)電聚吡咯的附著量和牢固性，并且本發(fā)明制備的復(fù)合導(dǎo)電纖維在保證滌綸纖維優(yōu)異力學(xué)性能的同時，還具有優(yōu)異的導(dǎo)電性，在多次洗滌和摩擦后依然有較高的導(dǎo)電率。

技術(shù)研發(fā)人員：閆濤,潘志娟,任懷林,雷紅
受保護的技術(shù)使用者：江蘇恒力化纖股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/5