0 引 言
導(dǎo)電纖維具有廣泛的用途。在服用方面,主要是通過(guò)在普通纖維中混入極少量的導(dǎo)電纖維,以消除紡織加工及織物使用過(guò)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(chǎn)業(yè)方面,可作為半導(dǎo)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(dǎo)電纖維與現(xiàn)有的制備導(dǎo)電纖維的方法相比較具有制備工藝條件容易實(shí)現(xiàn)、節(jié)約成本、纖維導(dǎo)電性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn),是制備導(dǎo)電纖維的一種新思想,只要徹底解決了纖維對(duì)導(dǎo)電聚苯胺的吸附問(wèn)題,它將成為制備導(dǎo)電纖維的一種新方法得到廣泛應(yīng)用。
1 原位聚合法的應(yīng)用前景
1.1 不同種類的導(dǎo)電纖維比較
根據(jù)導(dǎo)電成分的不同,導(dǎo)電纖維主要有金屬纖維、碳纖維和有機(jī)導(dǎo)電纖維[1]。金屬纖維導(dǎo)電性能好,耐熱、耐化學(xué)腐蝕,但對(duì)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(xì)度纖維時(shí)價(jià)格昂貴。碳纖維導(dǎo)電性能好,耐熱、耐化學(xué)藥品,但模量高、缺乏韌性、不耐彎折、無(wú)熱收縮能力,不適合紡織品使用。有機(jī)復(fù)合導(dǎo)電纖維由于與其他纖維性質(zhì)類似,易于混紡、交織和染色,因而應(yīng)用廣泛,是一種具有發(fā)展前景的新原料,同時(shí)也應(yīng)是紡織材料抗靜電技術(shù)發(fā)展的基本方向。1976年美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)MacDiarmid領(lǐng)導(dǎo)的研究小組發(fā)現(xiàn)了有機(jī)聚合物聚乙炔經(jīng)摻雜后具有類似金屬的導(dǎo)電性,從此掀起了研究和開(kāi)發(fā)導(dǎo)電聚合物的熱潮[2]。由導(dǎo)電聚合物如聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等制備有機(jī)導(dǎo)電纖維是一種重要方法。
1.2 聚苯胺導(dǎo)電纖維的優(yōu)點(diǎn)
聚苯胺與其它結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電聚合物相比,具有原料易得、制備簡(jiǎn)便、在空氣和水中的穩(wěn)定性好、電荷貯存能力強(qiáng)、電導(dǎo)率高,還具有獨(dú)特的摻雜現(xiàn)象等特點(diǎn),因而引起國(guó)內(nèi)外研究者的廣泛興趣,并被認(rèn)為是最有前途的導(dǎo)電聚合物之一。用聚苯胺制備導(dǎo)電纖維,不僅導(dǎo)電性優(yōu)良持久,而且通過(guò)改變摻雜酸的濃度,易于調(diào)節(jié)纖維的電阻率,這是其它導(dǎo)電纖維所不具備的優(yōu)良性質(zhì);除導(dǎo)電性之外,聚苯胺還具有優(yōu)良的電磁微波吸收性能、電化學(xué)性能、光學(xué)性能等,在許多特殊領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景[3]。因此,在聚苯胺的應(yīng)用開(kāi)發(fā)研究中,制備聚苯胺導(dǎo)電纖維是研究重點(diǎn)之一。
1.3 聚苯胺導(dǎo)電纖維的制備方法
聚苯胺導(dǎo)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?qū)⒕郾桨放c基體聚合物混合紡絲。熔體紡絲法的優(yōu)點(diǎn)是制得的導(dǎo)電聚苯胺纖維有較高的電導(dǎo)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(shí)際生產(chǎn)中有很大的局限性。二甲基丙脲(DMPU)是聚苯胺優(yōu)良而穩(wěn)定的溶劑,溶液濃度可達(dá)20wt%以上,穩(wěn)定性可保持十幾小時(shí)以上,但我國(guó)不生產(chǎn)這種溶劑,即使在國(guó)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(bào)道,但由于其腐蝕性強(qiáng),這種工藝對(duì)紡絲設(shè)備及紡絲操作的要求苛刻,而且所制得的纖維的強(qiáng)度也相當(dāng)差。由于聚苯胺溶液的穩(wěn)定性較差,紡絲溶液配出后很容易產(chǎn)生凝膠,用其紡絲十分困難。制得的纖維的物理機(jī)械性能很差,雖具有導(dǎo)電性能,但根本不具有可紡性,離織造生產(chǎn)防靜電或電磁波紡織品應(yīng)用還有很大的距離。原位聚合法與現(xiàn)有的制備導(dǎo)電纖維的方法相比具有諸多優(yōu)點(diǎn),包括工藝條件容易控制,纖維導(dǎo)電性能優(yōu)良,大幅度節(jié)約成本,可紡性好等,具有極高的研究?jī)r(jià)值。該技術(shù)的關(guān)鍵在于解決纖維對(duì)導(dǎo)電聚苯胺的吸附問(wèn)題,解決了這一問(wèn)題,它將成為制備導(dǎo)電纖維的一種新方法得到廣泛應(yīng)用。
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