导电纤维的加工方法及其应用_张世国
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纺织科技进展 2009 年第 1 期
导电纤维的加工方法及其应用
张世国 , 王进美
(西安工程大学 纺织与材料学院 , 陕西 西安 710048)
摘 要 :详细介 绍了导电纤维的分类加工方法 , 导电纤维防 静电 、防 辐射功能 的应用 , 概述了导 电纤维及其 纺织品 的
在工业生产中 , 织物及服装的静电放电可引 起电击 , 虽然能 量较小 , 但可产生许多干扰 , 甚至间接造成严重灾害 。 例如接触 易燃物质时 , 穿着化纤工作服可因摩擦产生静电 火花 , 易引起爆 炸事故 ;在电子行业 , 静电可造成电子元器件受损 , 质量下 降 , 甚 至报废 。 因此在易燃易爆及 电子行 业 , 穿 着具 有防 静电功 能的 工作服是保证人身安全和产品质量的重要手段 。 在普 通纤维织 物中纺入导电纤维 , 使织物导电性增强 , 从而使织物上 产生的电 荷能很快放掉 , 可有效防止静电局部蓄积 ;同时导电纤 维还具电 晕放电功能 , 能起到向 大气中 放掉静 电的效 果 。 导 电纤维 织物 即使在不接地的情况下 , 也可 用电晕 放电方 式消 除静 电 。 若导 电纤维接触大地 , 则在电晕放电的同时 , 静电也可通过 导电方式 被导入大地 , 使织物带电量更小 , 从而达到防静电效果 。
直接纺丝法一般采 用湿法纺 丝 , 如将 聚苯胺 配成 浓溶 液在 一定的凝固浴中拉伸纺 丝 , 苯胺在酸性介质中用氧 化剂 、过硫酸 铵 、氧化聚合得到聚苯胺 , 中性 的聚苯 胺是 绝缘体 , 聚 苯胺 经掺 杂质酸后即成导电高聚物 。 采用浓 H2 SO 4 等 作为溶剂 , 聚 苯胺 溶解在溶剂中配成浓溶 液进行湿法纺丝 , 制得聚苯 胺导电纤 维 。 目前日本已有这种产品 。 1.3.2 后处理法
Baidu Nhomakorabea 2009 年第 1 期 纺织科技进展
· 33 ·
气体中放置 , 纤维表面能吸附上苯胺并形成导电 层 , 从 而制得导 电纤维[ 3] 。
导电高分子性纤维的应 用范围 较广 , 在 电子 、电器 、防 爆产 品 、高压电缆等 领域 作为 导电 屏蔽 材料 、防 静 电材 料等 广 泛应 用。 1.4 金属化合物型导电纤维
国内外发展状况及其应用前景 。
关键词 :导电纤 维 ;制造方法 ;防静电 ;防辐射
中图分类号 :T Q343 文献标识码 :A
文章编号 :1673-0356(2009)01 -0032 -03
导电纤维尚无明确定 义 , 通常把电 阻率小 于 108 Ψ· cm(20 ℃、65 %R H 条件下)的纤维定义为导 电纤维 。 目 前导电 纤维的 种类有 :金属纤维(不锈钢纤维 、铜纤维 、铝纤维等)、碳 纤维和有 机导电纤维 。 有机导电纤维又包括普通纺织纤维镀金 属和导电 高分子直接纺丝制成的有机导电纤维 。 导电纤维主要 用于防静 电障害 、防电磁辐射 , 制作无 尘 、无菌 衣 , 以 及防 爆工作 服 、防静 电过滤袋 、电磁波屏蔽罩 、防微波工作服等 。
目前 , 碳系填充型导电纤 维的生 产应 用已经 形成 为一 个十 分成熟的市场 , 较大的生产厂商有美国的卡伯特公 司 、原 联碳公 司等 , 日本的东芝化学 、东丽等 , 芬兰的 P REM IX , 韩国的 LG 公 司等 。 作为防静电 、除静电材料 , 主要应用在与 集成电路 相关的 领域 :集成电路块 、场 效应 管 、晶 体管 等 电子 元器 件 的加 工 、装 配 、包装 、运输等生产过程中[ 2] 。 1.3 导电高分子性纤维
1 导电纤维的分类及制造方法
根据导电纤维的 特 点 , 可以 分 为四 大系 列 :金 属系 导 电纤 维 、碳黑系导电纤维 、导电高分子性纤维和金属化合物 型导电纤 维[ 1] 。 1.1 金属系导电纤维
这类纤维是利用金属的 导电性 能而制 得的 , 主 要方法 是直 接拉丝法 , 将金属线反复过模具 、拉伸 , 制成直径 4～ 16 μm 的纤 维 。主要金 属有不锈钢 、铜和铝 。 其他的方法还 有切削法 , 将金 属直接切削成纤维状的 细丝 。 金属 纤维一 般不 单独使 用 , 而与 普通纤维混纺制成导电织物 。 再一种方法是金属喷 涂法 。 它是 将普通纤维先进行表面处 理 , 再 用真空 喷涂或 化学 电涂法 将金 属沉降在纤维表面 , 使纤维具有金属一样的导 电性 。
2.2 导电纤维及其纺织品防辐射功能的应用 随着科技的进步 , 越来越多的电子产品进入人 们的生活 , 空
调机 、计算机 、电视机 、电冰箱 等电子 产品 在正常 工作 时会 产生 各种不同波长和频率 的电磁 波 。 电磁 辐射 能引起 人体 神经 、生 殖系统 、心血管 、免疫功 能及眼 睛等方 面的 病变 , 对长 期处 于较 强电磁辐射环境下工 作的人 危害很 大 , 防 电磁波 辐射 是很 有必 要的 。 在普通纤维中按 一定比 例纺入 导电 纤维 , 由于 导电 纤维 具有良好的导电性 , 内部有许多自由电荷 , 因而当电磁波 照射到 纤维表面上时 , 织物中均匀 分布的 导电纤 维作为 导电 介质 能将 电磁波转化或传递出去 , 从而实现屏蔽作用 。
后处理法主要是在 普通纤维 表面 进行 化学反 应 , 使导 电性 高分子吸附在纤维表 面 , 使普通 纤维具 有导 电性 。 例 如聚 苯胺 较易沉积在极 性纤 维 P AN 纤维 PA 纤维 的表面 , 对 P ET 纤 维 必须先进行预 处理 , 增 强表 面 极性 才能 使聚 苯胺 沉 淀在 表 面 。 这类导电纤维的制法 是先将 普通纤 维在苯 胺酸性 介质 中浸 渍 , 为使苯胺往纤维内部渗 透 , 可加热或加入纤维的溶 胀剂 , 并加入 含铜离子的催化剂 , 经浸渍 后的纤 维再浸 入在氧 化剂 溶液 中纤 维表面的苯胺快速聚合 , 纤维的颜色立即由褐色变 成浅绿色 , 继 而变成墨绿色 , 导电性能 以墨绿 色最好 。 或者利 用苯 胺的 挥发 性 , 先将纤维在含 铜离 子溶 液 中浸 泡 , 然 后在 苯胺 蒸 气和 H Cl
我国从上世纪 70 年代就开始进行抗静电纤维 的开发研 究 。 上世纪 80 年代初上海合纤 所和江 苏无锡 纺织研 究所 双双 取得 抗静电锦纶 、抗静 电涤 纶等 小 试成 果并 通过 纺织 部 技术 鉴 定 。 接着江苏无锡纺织研 究所又 开发成 功了含 碳黑导 电纤 维 , 并进 行了小规模工业化生产 , 而且最终嵌织制成织物 , 在无尘 衣领域 推广应用 。 至今 , 国产有机导电纤维仍处于起步阶 段 , 全 国仅有 三家单位在生 产经 销含 碳黑 导电 纤维(包括 锦 、涤 纶短 纤和 长 丝)。 导电纤维在民用与产业领域都有极为广阔的 发展前景 , 在 当前我国功能性纤维的 研究开发中理应引起重视[ 10] 。
这种方法与碳黑方法一 样 , 将 导电性 物质 与成 纤高聚 物混 合 , 再纺丝成皮芯结构 , 这种 方法适 合的纤 维为 各类合 成纤 维 , 如可将 CuI 、表面 涂有 T iO 2 的 SnO 2 等 导电 性物质 与改 性 PET 混合作为芯层纺丝 。 1.4.2 吸附法
吸附法有两种机理 :常 规吸附 和通过 金属 离子 与纤维 络合 吸附 。 常规吸附与碳黑吸附 类似 , 可以通 过粘 合剂 将导电 性化 合物与纤维表面粘合 , 强极性 、弱极 性和致 密结 构的纤 维均 可 。 通过金属离子与纤维络合 吸附尤 其适用 与含氮 的纤维 , 将 纤维 高温蒸汽处理后 , 再与金 属离子 的化合 物涂到 纤维 表面得 到导 电纤维 。 或者将纤维和金属 化合物 溶液高 温高 压共煮 , 再 加入 纤维的溶胀剂 、掺杂剂 , 也可以得到导电性能较好的导电纤维 。 1.4.3 化学反应法
金属系导电纤维的导电 性能接 近于纯 金属 , 是 导电性 能最 好的一种纤维 , 但纤维 的手感 比较差 , 抱合 困难 , 因 而纤维 的混 纺不匀 , 限制它的进一步推广使用 。
目前这种类型的导电纤 维主要 应用在 一般 电脑防 护服 、孕 妇服等防辐射服装上 , 具有抗老化 、耐磨 、可染成 各种颜色 、可反 复洗涤等优点 。 1.2 碳黑系导电纤维
大部分的金属化合物都 具有很 好的导 电性 , 利 用金属 的特 性来生产导电纤维的方法在目前应用最多 。 金属中使 用最多的 就是铜的硫化物和碘化物 , 硫化铜 、硫化亚铜和碘化亚 铜等都是 很好的导电性物质 , 利用 这类导 电化合 物制备 导电 纤维主 要有 3 种方法 。 1.4.1 混合纺丝法
这种方法主要通过化学处理 , 即通过反应液 的浸渍 , 在纤维 表面产生吸附 , 然后通过 化学反 应使金 属化合 物覆 盖在纤 维表 面 。 这类导电纤维主要用于电磁波屏蔽场合 。
2 导电纤维及其纺织品的应用
导电纤维的导电性能主要基于自由电子的移动而 不依靠吸 湿和离子的转移 , 所以导电纤维不依赖于环境湿 度 , 它 在相对湿 度 30 %RH 或更低湿度下仍 能显示 优良的 导电 或抗静 电性 能 。 其纺织产品主要有抗静电 功能和 防辐 射功能 , 在 电子业 、广 电 、 IT 、电力 、电信 、民 航 、医药及精密仪器等领域应用非常广泛 。 2.1 导电纤维及其纺织产品抗静电功能的应用
利用碳黑的导电性能制造导电纤维是比较古老而 普遍的一 种方法 , 制造方法有三类 。 1.2.1 掺杂法
将碳黑与成纤物质混合 后纺丝 , 碳黑 在纤 维中 成连续 相结 构 , 赋予纤维导电性能 。 这种方法一般采用皮芯 复合纺丝 , 既不 影响纤维原有的物理性能 , 又使纤维具有导电 性能 。
收稿日期 :2008-11-28 ;修回日期 :2008-12-20 作者简介 :张世国(1982-), 男 , 在读硕 士研究 生 , 主要 研究方 向 :功能 性纺
高分子材料通常被认为是绝 缘体 , 上世纪 70 年代聚 乙炔导 电材料的产生打破了传 统的观念 , 以后相继产生了 聚苯胺 、聚吡 咯等高分子导 电物 质 , 对高 分 子的 导电 性能 研究 也 越来 越 多 。 目前利用导电高聚物制 备导电纤维的主要方法有以下几种 。 1.3.1 导电高分子材料的直接纺丝法
3 导电纤维国内外发展状况
导电纤维产生于 20 世纪 60 年代末 。 最早 的是由日 本帝人 公司开发并 工业 化生 产的 表面 涂有 碳黑 的 有机 导电 纤 维 。 在 1974 年 , 美国杜邦公司采用复合纺丝 技术制 成含有 碳黑导 电芯 的复合导电纤维[ 4] , 使导电 纤维在 使用性 能上迈 出了 历史 性的 一步 。 目前 , 复合型导电纤维已规模化生产 , 尤 其以聚酯 为基体 的导电纤维的纺丝技 术已基 本成熟[ 5 ～ 6] 。 法 国 R — Stat 公 司也 开发出一种多功能的 有机导 电纤维[ 7] , 它 是由尼 龙或 聚酯 为基 体 , 用硫化铜 做涂层 , 该 纤维的导 电率可 达 102 ～ 105 Ψ/ cm , 而 且铜还能抑制细菌生 长 , 具有抗 菌作用 。 近几年 来对 导电 高聚 物特别是对聚苯胺的研 究成为热门课题 。 利用聚苯胺平 面形构 型 , 将其吸附到纤维上或采用湿法纺丝与成纤高聚 物混纺 , 吸附 了聚苯胺的纤维对电 磁波的 屏蔽 可达 101 G H z[ 8] ;用 聚苯 胺和 聚酰胺混纺成的有机导 电纤维也具有较高的电磁屏蔽 频率 。 最 近 , 日本可乐丽公司采用专 有的金 属纳米 微粒复 合技 术开 发出 新型导电纤维[ 9] 。 该产品是通过 聚乙烯醇分子的羟基与 各种金 属离子的相互作用 , 在纤维 内部形 成硫化 铜纳米 离子 的高 导电 性聚乙烯醇纤维 。 具有高导电性 、优良的耐久 、产品的自 由度高 且导电性可控等优点 。
织品 。
1.2.2 涂层法 涂层法是在普通纤 维表面 涂上碳 黑 , 涂层方 法可 以采用 粘
合剂粘合在纤维表面 , 或者 直接将 纤维表 面快速 软化 并与 碳黑 粘合 。 这种方法的缺点是碳黑容易脱落 , 手感亦不 好 , 碳 黑在纤 维表面不易分布均匀 。 1.2.3 纤维的碳化处理
有些纤维 , 如纤维素纤维 、沥青系纤维 等 , 经碳 化处理后 , 纤 维的主链为碳原子 , 从而使纤维具有导电能力 。
纺织科技进展 2009 年第 1 期
导电纤维的加工方法及其应用
张世国 , 王进美
(西安工程大学 纺织与材料学院 , 陕西 西安 710048)
摘 要 :详细介 绍了导电纤维的分类加工方法 , 导电纤维防 静电 、防 辐射功能 的应用 , 概述了导 电纤维及其 纺织品 的
在工业生产中 , 织物及服装的静电放电可引 起电击 , 虽然能 量较小 , 但可产生许多干扰 , 甚至间接造成严重灾害 。 例如接触 易燃物质时 , 穿着化纤工作服可因摩擦产生静电 火花 , 易引起爆 炸事故 ;在电子行业 , 静电可造成电子元器件受损 , 质量下 降 , 甚 至报废 。 因此在易燃易爆及 电子行 业 , 穿 着具 有防 静电功 能的 工作服是保证人身安全和产品质量的重要手段 。 在普 通纤维织 物中纺入导电纤维 , 使织物导电性增强 , 从而使织物上 产生的电 荷能很快放掉 , 可有效防止静电局部蓄积 ;同时导电纤 维还具电 晕放电功能 , 能起到向 大气中 放掉静 电的效 果 。 导 电纤维 织物 即使在不接地的情况下 , 也可 用电晕 放电方 式消 除静 电 。 若导 电纤维接触大地 , 则在电晕放电的同时 , 静电也可通过 导电方式 被导入大地 , 使织物带电量更小 , 从而达到防静电效果 。
直接纺丝法一般采 用湿法纺 丝 , 如将 聚苯胺 配成 浓溶 液在 一定的凝固浴中拉伸纺 丝 , 苯胺在酸性介质中用氧 化剂 、过硫酸 铵 、氧化聚合得到聚苯胺 , 中性 的聚苯 胺是 绝缘体 , 聚 苯胺 经掺 杂质酸后即成导电高聚物 。 采用浓 H2 SO 4 等 作为溶剂 , 聚 苯胺 溶解在溶剂中配成浓溶 液进行湿法纺丝 , 制得聚苯 胺导电纤 维 。 目前日本已有这种产品 。 1.3.2 后处理法
Baidu Nhomakorabea 2009 年第 1 期 纺织科技进展
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气体中放置 , 纤维表面能吸附上苯胺并形成导电 层 , 从 而制得导 电纤维[ 3] 。
导电高分子性纤维的应 用范围 较广 , 在 电子 、电器 、防 爆产 品 、高压电缆等 领域 作为 导电 屏蔽 材料 、防 静 电材 料等 广 泛应 用。 1.4 金属化合物型导电纤维
国内外发展状况及其应用前景 。
关键词 :导电纤 维 ;制造方法 ;防静电 ;防辐射
中图分类号 :T Q343 文献标识码 :A
文章编号 :1673-0356(2009)01 -0032 -03
导电纤维尚无明确定 义 , 通常把电 阻率小 于 108 Ψ· cm(20 ℃、65 %R H 条件下)的纤维定义为导 电纤维 。 目 前导电 纤维的 种类有 :金属纤维(不锈钢纤维 、铜纤维 、铝纤维等)、碳 纤维和有 机导电纤维 。 有机导电纤维又包括普通纺织纤维镀金 属和导电 高分子直接纺丝制成的有机导电纤维 。 导电纤维主要 用于防静 电障害 、防电磁辐射 , 制作无 尘 、无菌 衣 , 以 及防 爆工作 服 、防静 电过滤袋 、电磁波屏蔽罩 、防微波工作服等 。
目前 , 碳系填充型导电纤 维的生 产应 用已经 形成 为一 个十 分成熟的市场 , 较大的生产厂商有美国的卡伯特公 司 、原 联碳公 司等 , 日本的东芝化学 、东丽等 , 芬兰的 P REM IX , 韩国的 LG 公 司等 。 作为防静电 、除静电材料 , 主要应用在与 集成电路 相关的 领域 :集成电路块 、场 效应 管 、晶 体管 等 电子 元器 件 的加 工 、装 配 、包装 、运输等生产过程中[ 2] 。 1.3 导电高分子性纤维
1 导电纤维的分类及制造方法
根据导电纤维的 特 点 , 可以 分 为四 大系 列 :金 属系 导 电纤 维 、碳黑系导电纤维 、导电高分子性纤维和金属化合物 型导电纤 维[ 1] 。 1.1 金属系导电纤维
这类纤维是利用金属的 导电性 能而制 得的 , 主 要方法 是直 接拉丝法 , 将金属线反复过模具 、拉伸 , 制成直径 4～ 16 μm 的纤 维 。主要金 属有不锈钢 、铜和铝 。 其他的方法还 有切削法 , 将金 属直接切削成纤维状的 细丝 。 金属 纤维一 般不 单独使 用 , 而与 普通纤维混纺制成导电织物 。 再一种方法是金属喷 涂法 。 它是 将普通纤维先进行表面处 理 , 再 用真空 喷涂或 化学 电涂法 将金 属沉降在纤维表面 , 使纤维具有金属一样的导 电性 。
2.2 导电纤维及其纺织品防辐射功能的应用 随着科技的进步 , 越来越多的电子产品进入人 们的生活 , 空
调机 、计算机 、电视机 、电冰箱 等电子 产品 在正常 工作 时会 产生 各种不同波长和频率 的电磁 波 。 电磁 辐射 能引起 人体 神经 、生 殖系统 、心血管 、免疫功 能及眼 睛等方 面的 病变 , 对长 期处 于较 强电磁辐射环境下工 作的人 危害很 大 , 防 电磁波 辐射 是很 有必 要的 。 在普通纤维中按 一定比 例纺入 导电 纤维 , 由于 导电 纤维 具有良好的导电性 , 内部有许多自由电荷 , 因而当电磁波 照射到 纤维表面上时 , 织物中均匀 分布的 导电纤 维作为 导电 介质 能将 电磁波转化或传递出去 , 从而实现屏蔽作用 。
后处理法主要是在 普通纤维 表面 进行 化学反 应 , 使导 电性 高分子吸附在纤维表 面 , 使普通 纤维具 有导 电性 。 例 如聚 苯胺 较易沉积在极 性纤 维 P AN 纤维 PA 纤维 的表面 , 对 P ET 纤 维 必须先进行预 处理 , 增 强表 面 极性 才能 使聚 苯胺 沉 淀在 表 面 。 这类导电纤维的制法 是先将 普通纤 维在苯 胺酸性 介质 中浸 渍 , 为使苯胺往纤维内部渗 透 , 可加热或加入纤维的溶 胀剂 , 并加入 含铜离子的催化剂 , 经浸渍 后的纤 维再浸 入在氧 化剂 溶液 中纤 维表面的苯胺快速聚合 , 纤维的颜色立即由褐色变 成浅绿色 , 继 而变成墨绿色 , 导电性能 以墨绿 色最好 。 或者利 用苯 胺的 挥发 性 , 先将纤维在含 铜离 子溶 液 中浸 泡 , 然 后在 苯胺 蒸 气和 H Cl
我国从上世纪 70 年代就开始进行抗静电纤维 的开发研 究 。 上世纪 80 年代初上海合纤 所和江 苏无锡 纺织研 究所 双双 取得 抗静电锦纶 、抗静 电涤 纶等 小 试成 果并 通过 纺织 部 技术 鉴 定 。 接着江苏无锡纺织研 究所又 开发成 功了含 碳黑导 电纤 维 , 并进 行了小规模工业化生产 , 而且最终嵌织制成织物 , 在无尘 衣领域 推广应用 。 至今 , 国产有机导电纤维仍处于起步阶 段 , 全 国仅有 三家单位在生 产经 销含 碳黑 导电 纤维(包括 锦 、涤 纶短 纤和 长 丝)。 导电纤维在民用与产业领域都有极为广阔的 发展前景 , 在 当前我国功能性纤维的 研究开发中理应引起重视[ 10] 。
这种方法与碳黑方法一 样 , 将 导电性 物质 与成 纤高聚 物混 合 , 再纺丝成皮芯结构 , 这种 方法适 合的纤 维为 各类合 成纤 维 , 如可将 CuI 、表面 涂有 T iO 2 的 SnO 2 等 导电 性物质 与改 性 PET 混合作为芯层纺丝 。 1.4.2 吸附法
吸附法有两种机理 :常 规吸附 和通过 金属 离子 与纤维 络合 吸附 。 常规吸附与碳黑吸附 类似 , 可以通 过粘 合剂 将导电 性化 合物与纤维表面粘合 , 强极性 、弱极 性和致 密结 构的纤 维均 可 。 通过金属离子与纤维络合 吸附尤 其适用 与含氮 的纤维 , 将 纤维 高温蒸汽处理后 , 再与金 属离子 的化合 物涂到 纤维 表面得 到导 电纤维 。 或者将纤维和金属 化合物 溶液高 温高 压共煮 , 再 加入 纤维的溶胀剂 、掺杂剂 , 也可以得到导电性能较好的导电纤维 。 1.4.3 化学反应法
金属系导电纤维的导电 性能接 近于纯 金属 , 是 导电性 能最 好的一种纤维 , 但纤维 的手感 比较差 , 抱合 困难 , 因 而纤维 的混 纺不匀 , 限制它的进一步推广使用 。
目前这种类型的导电纤 维主要 应用在 一般 电脑防 护服 、孕 妇服等防辐射服装上 , 具有抗老化 、耐磨 、可染成 各种颜色 、可反 复洗涤等优点 。 1.2 碳黑系导电纤维
大部分的金属化合物都 具有很 好的导 电性 , 利 用金属 的特 性来生产导电纤维的方法在目前应用最多 。 金属中使 用最多的 就是铜的硫化物和碘化物 , 硫化铜 、硫化亚铜和碘化亚 铜等都是 很好的导电性物质 , 利用 这类导 电化合 物制备 导电 纤维主 要有 3 种方法 。 1.4.1 混合纺丝法
这种方法主要通过化学处理 , 即通过反应液 的浸渍 , 在纤维 表面产生吸附 , 然后通过 化学反 应使金 属化合 物覆 盖在纤 维表 面 。 这类导电纤维主要用于电磁波屏蔽场合 。
2 导电纤维及其纺织品的应用
导电纤维的导电性能主要基于自由电子的移动而 不依靠吸 湿和离子的转移 , 所以导电纤维不依赖于环境湿 度 , 它 在相对湿 度 30 %RH 或更低湿度下仍 能显示 优良的 导电 或抗静 电性 能 。 其纺织产品主要有抗静电 功能和 防辐 射功能 , 在 电子业 、广 电 、 IT 、电力 、电信 、民 航 、医药及精密仪器等领域应用非常广泛 。 2.1 导电纤维及其纺织产品抗静电功能的应用
利用碳黑的导电性能制造导电纤维是比较古老而 普遍的一 种方法 , 制造方法有三类 。 1.2.1 掺杂法
将碳黑与成纤物质混合 后纺丝 , 碳黑 在纤 维中 成连续 相结 构 , 赋予纤维导电性能 。 这种方法一般采用皮芯 复合纺丝 , 既不 影响纤维原有的物理性能 , 又使纤维具有导电 性能 。
收稿日期 :2008-11-28 ;修回日期 :2008-12-20 作者简介 :张世国(1982-), 男 , 在读硕 士研究 生 , 主要 研究方 向 :功能 性纺
高分子材料通常被认为是绝 缘体 , 上世纪 70 年代聚 乙炔导 电材料的产生打破了传 统的观念 , 以后相继产生了 聚苯胺 、聚吡 咯等高分子导 电物 质 , 对高 分 子的 导电 性能 研究 也 越来 越 多 。 目前利用导电高聚物制 备导电纤维的主要方法有以下几种 。 1.3.1 导电高分子材料的直接纺丝法
3 导电纤维国内外发展状况
导电纤维产生于 20 世纪 60 年代末 。 最早 的是由日 本帝人 公司开发并 工业 化生 产的 表面 涂有 碳黑 的 有机 导电 纤 维 。 在 1974 年 , 美国杜邦公司采用复合纺丝 技术制 成含有 碳黑导 电芯 的复合导电纤维[ 4] , 使导电 纤维在 使用性 能上迈 出了 历史 性的 一步 。 目前 , 复合型导电纤维已规模化生产 , 尤 其以聚酯 为基体 的导电纤维的纺丝技 术已基 本成熟[ 5 ～ 6] 。 法 国 R — Stat 公 司也 开发出一种多功能的 有机导 电纤维[ 7] , 它 是由尼 龙或 聚酯 为基 体 , 用硫化铜 做涂层 , 该 纤维的导 电率可 达 102 ～ 105 Ψ/ cm , 而 且铜还能抑制细菌生 长 , 具有抗 菌作用 。 近几年 来对 导电 高聚 物特别是对聚苯胺的研 究成为热门课题 。 利用聚苯胺平 面形构 型 , 将其吸附到纤维上或采用湿法纺丝与成纤高聚 物混纺 , 吸附 了聚苯胺的纤维对电 磁波的 屏蔽 可达 101 G H z[ 8] ;用 聚苯 胺和 聚酰胺混纺成的有机导 电纤维也具有较高的电磁屏蔽 频率 。 最 近 , 日本可乐丽公司采用专 有的金 属纳米 微粒复 合技 术开 发出 新型导电纤维[ 9] 。 该产品是通过 聚乙烯醇分子的羟基与 各种金 属离子的相互作用 , 在纤维 内部形 成硫化 铜纳米 离子 的高 导电 性聚乙烯醇纤维 。 具有高导电性 、优良的耐久 、产品的自 由度高 且导电性可控等优点 。
织品 。
1.2.2 涂层法 涂层法是在普通纤 维表面 涂上碳 黑 , 涂层方 法可 以采用 粘
合剂粘合在纤维表面 , 或者 直接将 纤维表 面快速 软化 并与 碳黑 粘合 。 这种方法的缺点是碳黑容易脱落 , 手感亦不 好 , 碳 黑在纤 维表面不易分布均匀 。 1.2.3 纤维的碳化处理
有些纤维 , 如纤维素纤维 、沥青系纤维 等 , 经碳 化处理后 , 纤 维的主链为碳原子 , 从而使纤维具有导电能力 。