一種聚丙烯腈基高強度導電纖維的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于高強度型導電纖維，具體地說，設及一種聚丙締臘基高強度導電纖維 的制備方法。
【背景技術】
[0002] 臘絕纖維具有良好的保暖性，獨特的手感和優良的染色性能，廣泛應用于日常生 活和工業生產中。但臘絕回潮率低，體積比電阻在1〇7-1〇11之間，因此抗靜電效果差，易于 因摩擦而積靜電荷，其電壓可達IOkVW上。所產生的靜電也給人們的生產生活帶來嚴重 的危害，主要體現在W下兩個方面：1、從民用方面，靜電會導致紡織品在使用過程中吸塵沾 污，服裝糾纏人體產生粘附不適感，對人體健康產生不利影響。2、在產業應用方面，靜電是 化工、石油等加工行業引起火災、爆炸等事故的主要誘發原因之一，從紡織品防靜電功能的 需求特征來看，宜采用導電纖維做防靜電處理，W達到良好的防靜電性能，從而避免一些因 靜電而產生的不必要的事故。20世紀60年代導電纖維應運而生，運類纖維具有良好的導電 性和耐久性，特別是在低濕度下仍具有良好的耐久抗靜電性，因此在工業、民用等領域有著 很大的用途。目前市場上在售的導電纖維因添加導電粒子，導致單絲強度降低，制成品的強 度也一定程度上降低，影響其耐磨性能，導致壽命縮短，因而高強度型導電臘絕纖維的開發 與研究尤為重要。
[0003] 利用聚丙締臘大分子上的臘基（-CN)的化學活性，可從分子結構上改變纖維的電 性質。如使-CN與過渡金屬離子相配位，形成絡合物，進而在纖維上反應生成導電物質，使 纖維具有導電性。尤其是能吸附銅離子的PAN纖維，W其良好的導電性和阻燃性引起人們 的極大關注。PAN中的-CN具有很強的極性，是一良好的電子給予體。而化+為cT型離子， 具有空的外層s、p軌道。-CN與化+絡合，絡合單元中的化+會與硫離子（或硫原子）反應 生成銅鹽化合物，并牢固地吸附于纖維表面上，使纖維具有導電性。
[0004] 如"含銅聚丙締臘導電纖維導電化處理過程的動力學研究化s〇4"【周英建，潘 婉蓮，劉兆峰.含銅聚丙締臘導電纖維將導電化處理過程的動力學研究，華東大學學報， 2002, 28 (4)】公開了一種含銅聚丙締臘導電纖維，其方法為：將化S〇4溶解于燒杯中，調節到 所需的抑值，然后升溫到反應溫度，加入一定量的臘絕纖維和化S2〇3。為了使反應均勻， 需不停地攬拌，在反應過程中，每隔一段時間用移液管吸取ImL溶液，稀釋一定倍數后，測 定其銅離子的濃度。在固定溫度下反應30min后，升溫至沸騰處理IOmin后，取出纖維洗涂 多次后將纖維干燥，制得導電臘絕纖維。同時測定反應殘液的銅離子的濃度。
[0005] "一浴法制備導電聚丙締臘纖維的工藝研究"【諸金，王彪.一浴法制備導電聚丙 締臘纖維的工藝研究，合成纖維工業，2013,36巧）】公開了PAN纖維的導電化處理，即將一 定量的硫酸銅和硫代硫酸鋼溶于燒杯中，用巧樣酸調節溶液的抑值為3,然后加入一定量 的未干燥致密化PAN纖維，升溫到反應溫度，持續一定時間后，取出纖維冷卻，用去離子水 將纖維洗涂多次后干燥，制得導電PAN纖維。
[0006]CN94117663. 0公開了一種導電性丙締酸纖維的制備方法，是通過單一的工序在丙 締酸纖維上吸附硫化銅而制備導電性丙締酸纖維的方法。具體為：向同一反應槽內同時投 入硫酸銅、硫酸儀、硫代硫酸鋼、抑調整液W及與二價銅離子形成配位化合物的化合物與丙 締酸纖維后進行加熱處理而制備的方法。形成配位化合物的化合物的添加量為0. 1-0. 5g/ 1。該方法中所使用的與二價銅離子形成配位化合物的化合物，其反應穩定性好，并于纖維 表面能夠均勻地吸附硫化銅，因而提供導電性能而不損害丙締酸纖維的原有物理性。
[0007] 然而，運種導電PAN纖維的導電性不盡如人意，在悶熱潮濕天氣下膽存一定時間 或堿性條件下其導電層會局部甚至全部脫落，致使導電性下降甚至消失。而且運種導電PAN纖維的強度也不好。
[000引有鑒于此，特提出本發明。
【發明內容】
[0009] 本發明的目的在于解決現有技術存在的問題，提供一種聚丙締臘基高強度導電纖 維的制備方法。采用該方法制得的聚丙締臘基高強度導電纖維不僅導電性穩定，導電耐久 性好，而且具有較高的強度。
[0010] 為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：
[0011] 一種聚丙締臘基高強度導電纖維的制備方法，其中，所述的制備方法包括如下步 驟：
[0012] 1)W丙締臘和醋酸乙締為原料制備聚丙締臘纖維；
[0013] 2)將制得的聚丙締臘纖維進行高溫牽伸；
[0014] 3)將高溫牽伸后的聚丙締臘纖維放置于飽和低壓蒸汽中；
[0015] 4)將經步驟3)處理后的聚丙締臘纖維放置到氨氧化鋼溶液中，然后洗涂并干燥；
[0016] 5)將干燥后的聚丙締臘纖維放到銅鹽的水溶液中，升溫至50~60°C，加入硫代 硫酸鋼溶液，升溫至70~80°C，保溫30~40min;再加入硫代硫酸鋼溶液，升溫至100~ 105°C，保溫1~1.化；
[0017] 6)保溫結束后，將聚丙締臘纖維進行洗涂、上油、脫水、烘干處理，即得所述的高強 度導電纖維。
[0018] 現有技術的導電PAN纖維的導電性不盡如人意，在悶熱潮濕天氣下膽存一定時間 或堿性條件下其導電層會局部甚至全部脫落，致使導電性下降甚至消失。而且運種導電PAN 纖維的強度也不好。
[0019] 本發明的方法中，W丙締臘和醋酸乙締為原料制備聚丙締臘纖維后，先將制得的 聚丙締臘纖維進行高溫牽伸，可提高纖維的物理-機械性能；再將其置于飽和低壓蒸汽中， 消除纖維分子內應力，提高纖維的尺寸穩定性，改善纖維的物理-機械性能如勾強、勾伸、 耐磨性等W及固定卷曲度；然后放置到氨氧化鋼溶液中，W去除纖維表面的油劑，使后處理 過程中提高銅離子和氯基的結合度，從而使該纖維的導電效果更好，更均一，隨后經洗涂、 干燥后放到銅鹽的水溶液中，升溫至50~60°C，加入硫代硫酸鋼溶液，升溫至70~80°C， 保溫30~40min;再加入硫代硫酸鋼溶液，升溫至100~105°C，保溫1~1.化；運里第一 次加入的Na2S2〇3,升溫至70~80°C，利用其還原劑的性質，用來使化2+還原成化％W便被臘 絕纖維中的氯基較牢固地絡合，第二次加入的Na2S2〇3,升溫至100~l〇5°C，利用其氧化劑 的性質，使釋放出硫原子或硫離子的含硫化合物，使之與纖維上氯基形成絡合體的Cu+反應 生成吸附于其表面上的化S、化2S(-般形成穩定的化苗5)，從而使得導電性穩定，導電耐久 力好。最后將聚丙締臘纖維進行洗涂、上油、脫水、烘干處理，即得所述的高強度導電纖維。
[0020] 采用本發明方法制得的聚丙締臘基高強度導電纖維不僅導電性穩定，導電耐久性 好，而且具有較高的強度。
[0021] 此方法采用臘絕纖維作為基體，承襲了臘絕纖維蓬松、柔軟、抗紫外性能好、不發 霉、耐酸、耐堿的特點。高強度導電纖維具有良好的導電性能，可紡性好，與同類型纖維相比 單絲纖維強度高，能與棉、麻、羊毛、涂絕等其它纖維混紡，主要用于非織造無紡布行業、屏 蔽材料和其它抗靜電功能材料領域。由于該纖維具有優良的強力，所W能有效提高制成品 的耐磨性能，從而提高其使用壽命，在過濾領域能有效提高抗靜電濾袋的經締強力，從而延 長濾袋的使用壽命，延長使用周期。
[0022] 上述制備方法中，其中步驟2)中，所述的高溫牽伸為：將聚丙締臘纖維置于150~ 170°C干熱環境中進行高溫牽伸，牽伸倍數為1. 5~2倍。
[0023] 將聚丙締臘纖維置于150-170°C干熱環境中進行高溫牽伸，可使纖維結構更加緊 密，提高纖維的物理一機械性能。聚丙締臘初生纖維的應力-應變性質對溫度非常敏感。在 高溫牽伸過程中，為提高纖維的強度和其它機械性能必須使結構單元（鏈段、大分子鏈、鏈 束等）沿纖維軸取向。為此，要求在牽伸過程中各種結構單元具有足夠的活動性，而提高溫 度正是供給結構單元W足夠的熱運動能量的重要手段。
[0024] 初生纖維經過水洗、牽伸后，超分子結構已經形成