0 引 言
導電纖維具有廣泛的用途。在服用方面,主要是通過在普通纖維中混入極少量的導電纖維,以消除紡織加工及織物使用過程中的靜電困擾,制備成具有抗紫外、防電磁波功能的保健織物等。在產業方面,可作為半導體器件、生物工程材料、電磁波屏蔽材料、抗靜電材料等。
采用原位聚合法制備聚苯胺導電纖維與現有的制備導電纖維的方法相比較具有制備工藝條件容易實現、節約成本、纖維導電性能優良等優點,是制備導電纖維的一種新思想,只要徹底解決了纖維對導電聚苯胺的吸附問題,它將成為制備導電纖維的一種新方法得到廣泛應用。
1 原位聚合法的應用前景
1.1 不同種類的導電纖維比較
根據導電成分的不同,導電纖維主要有金屬纖維、碳纖維和有機導電纖維[1]。金屬纖維導電性能好,耐熱、耐化學腐蝕,但對于紡織品而言,金屬纖維抱合力小,紡紗性能差,成品色澤受限制,多用于地毯和工作服面料,且制成高細度纖維時價格昂貴。碳纖維導電性能好,耐熱、耐化學藥品,但模量高、缺乏韌性、不耐彎折、無熱收縮能力,不適合紡織品使用。有機復合導電纖維由于與其他纖維性質類似,易于混紡、交織和染色,因而應用廣泛,是一種具有發展前景的新原料,同時也應是紡織材料抗靜電技術發展的基本方向。1976年美國賓夕法尼亞大學MacDiarmid領導的研究小組發現了有機聚合物聚乙炔經摻雜后具有類似金屬的導電性,從此掀起了研究和開發導電聚合物的熱潮[2]。由導電聚合物如聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等制備有機導電纖維是一種重要方法。
1.2 聚苯胺導電纖維的優點
聚苯胺與其它結構型導電聚合物相比,具有原料易得、制備簡便、在空氣和水中的穩定性好、電荷貯存能力強、電導率高,還具有獨特的摻雜現象等特點,因而引起國內外研究者的廣泛興趣,并被認為是最有前途的導電聚合物之一。用聚苯胺制備導電纖維,不僅導電性優良持久,而且通過改變摻雜酸的濃度,易于調節纖維的電阻率,這是其它導電纖維所不具備的優良性質;除導電性之外,聚苯胺還具有優良的電磁微波吸收性能、電化學性能、光學性能等,在許多特殊領域有廣闊的應用前景[3]。因此,在聚苯胺的應用開發研究中,制備聚苯胺導電纖維是研究重點之一。
1.3 聚苯胺導電纖維的制備方法
聚苯胺導電纖維的制備方法目前主要有熔體紡絲法和原位聚合法兩種[4]。熔體紡絲法主要是采用聚苯胺本體紡絲或將聚苯胺與基體聚合物混合紡絲。熔體紡絲法的優點是制得的導電聚苯胺纖維有較高的電導率,但聚苯胺在普通溶劑中溶解性很差,可供選擇的溶劑極少,因此在實際生產中有很大的局限性。二甲基丙脲(DMPU)是聚苯胺優良而穩定的溶劑,溶液濃度可達20wt%以上,穩定性可保持十幾小時以上,但我國不生產這種溶劑,即使在國外,這種溶劑也是非常昂貴的[5]。也有用濃硫酸作為聚苯胺紡絲溶劑的研究報道,但由于其腐蝕性強,這種工藝對紡絲設備及紡絲操作的要求苛刻,而且所制得的纖維的強度也相當差。由于聚苯胺溶液的穩定性較差,紡絲溶液配出后很容易產生凝膠,用其紡絲十分困難。制得的纖維的物理機械性能很差,雖具有導電性能,但根本不具有可紡性,離織造生產防靜電或電磁波紡織品應用還有很大的距離。原位聚合法與現有的制備導電纖維的方法相比具有諸多優點,包括工藝條件容易控制,纖維導電性能優良,大幅度節約成本,可紡性好等,具有極高的研究價值。該技術的關鍵在于解決纖維對導電聚苯胺的吸附問題,解決了這一問題,它將成為制備導電纖維的一種新方法得到廣泛應用。
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