技术领域
[0001] 本
发明设计一种纤维处理方法，具体涉及一种导电纤维材料的制备方法，属于导电纤维技术领域。
背景技术
[0002] 丝绸、
法兰绒等纺织品摩擦琥珀之后有吸引轻小物体的性质。科学家从研究静电现象开始，陆续发现了
电磁感应、化学
电池和
电流力学、热学应用，但并未重视静电的作用和危害。近年来随着
电子、通讯等技术的快速发展，计算机、通信终端、
家用电器等的迅速发展和普及，环境中的电磁
辐射日渐严重，危害人体健康。
[0003] 1953年在伦敦召开第一届静电学国际会议，我国自20世纪60年代起开始静电安全技术的研究。为减小及防止静电干扰和
电磁波造成的危害，从20世纪中期至今，世界各国的研究者一直致力于抗静电及抗
电磁辐射材料的研究与开发，其中具有导电功能的纺织纤维材料是研究的热点之一。
[0004] 随着导电聚苯胺制备技术的不断成熟，越来越多的研究人员将关注的目光投向聚苯胺导电纤维的研究上。聚苯胺导电纤维的制备方法主要有
湿法纺丝法、熔体纺丝、
静电纺丝、原位聚合法等，其中原位聚合法以普通基体纤维表面
吸附苯胺
单体，然后在纤维表面发生
氧化聚合并掺杂形成导电态聚苯胺。
现有技术先将基体纤维浸渍于苯胺单体溶液内，反应过程亦需较长时间，一般需1小时以上；反应结束后洗净纤维；方法效率低、产量少；这些都限制了其实现规模化生产和实际应用。
发明内容
[0005] 本发明的目的是提供一种导电纤维材料的制备方法，其以邻甲基苯胺单体为原料，采用改进型的添加剂，使单体在发生聚合时均匀包裹功能改性剂，以制备出导电纤维，可用于工业化生产。
[0006] 为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：
[0007] 一种导电纤维材料的制备方法，包括以下步骤：
[0008] （1）将对
氨基苯
甲酸加入干燥的反应器中，再加入
乙醇，回流下搅拌20分钟；然后加入邻香草
醛，回流反应1小时；再加入1,4-环己烷二甲醇二
丙烯酸酯，回流反应45分钟得到
聚合物溶液；
[0009] （2）将
硝酸镱
水溶液加入氧化
石墨烯水溶液中，搅拌，然后于150℃反应3小时，自然冷却，离心后得到固体；再于250℃处理15分钟得到填料；
[0010] （3）将上述聚合物溶液加入水中，50℃搅拌10分钟；再加入二丁基二氯化
锡与酞菁锌，50℃搅拌30分钟；再加入对氨基苯硫酚、填料，60℃搅拌75分钟；然后加入异构十一醇聚氧乙烯醚、三甲基
硅氧基
硅酸酯以及硅丙乳液，105℃搅拌15分钟得到
整理浴液；
[0011] （4）聚丙烯纤维浸轧入装有邻甲基苯胺单体的槽中，再通过装有上述整理浴液的槽，烘干后于含有2.5g/L
钒酸钠与3.2mol/L十烷基苯磺酸的槽中浸渍4分钟，于160℃处理30秒后，再经50℃处理3分钟，得到导电纤维材料。
[0012] 本发明中，可以利用常规
纱线处理设备即可完成聚丙烯纤维的处理，从而得到
导电性优异、力学性良好、耐热性好的导电纤维材料。可以采用浸
轧辊完成纤维的浸轧处理，可以采用烘道进行烘干处理，可以通过控制纤维的运行速度使其达到浸渍处理的要求。上述烘干的
温度为120℃。比如聚丙烯纤维经牵引辊进入装有邻甲基苯胺单体的槽中，经两对湿压辊浸轧，压辊的压力可调，以控制纱线上单体的含量；优选的，纤维浸轧入装有邻甲基苯胺单体的槽中吸附单体后再经一对压辊
挤压，以除去纱线上过量的单体，然后再通过装有整理浴液的槽。
[0013] 本发明整理浴液中，有机物含有有机硅化合物，其Si-O键能远远大于C-C键能和C-O键能，结合得十分牢固稳定，这使得经它处理的纤维的耐热性、耐候性、抗氧能力增强；另外聚硅氧烷分子呈螺旋结构甲基向外排列并绕Si-O链旋转分子体积大内聚能
密度低从而使有机硅氧类化合物有很强的憎水性和防尘性。同时有机硅化合物与其他组分相容性好，互相存在可反应的基团，在加热条件下可以在纤维表面反应成膜，不易发生相分离，避免了现有整理剂
附着力差的
缺陷，利于保证整理效果。
[0014] 本发明中，步骤（1）中，对氨基
苯甲酸、邻香草醛、1,4-环己烷二甲醇二丙烯酸酯、乙醇的
质量比为1︰0.3︰0.5︰18；步骤（2）中，硝酸镱与氧化
石墨烯的质量比为1︰0.6；步骤（3）中，聚合物溶液、二丁基二氯化锡、酞菁锌、对氨基苯硫酚、填料、水、异构十一醇聚氧乙烯醚、三甲基硅氧基硅酸酯以及硅丙乳液的质量比为（13～15）︰（3～5）︰5︰（3～4）︰（10～12）︰（130～150）︰6︰（2～3）︰30。硅丙乳液的固含量为60%。
[0015] 由于无机材料具有
比表面积大和比表面能大等特点，自身易团聚，与属于有机物的聚丙烯胺纤维之间没有结合力，易造成界面缺陷，导致材料性能下降；同时添加
增粘剂会使纤维存在功能耐久性差等问题。本发明公开的整理体系组成合理，有效解决了有机物与无机材料相容性的难题，不仅聚苯胺、有机硅化合物等有机材料与填料等无机材料相容性好，尤其是整理体系与聚丙烯纤维界面效应强，保证整理效果。所以本发明还公开根据上述方法制备的导电纤维材料，具有优异的综合性能，特别是导电性能。
[0016] 由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点:
[0017] 本发明公开的新的导电纤维材料制备方法中，反应体系组成合理，在在溶液中浸渍即可使得单体、整理剂在纤维表面吸附牢固，反应得到的纤维材料表面均匀有力的分布含有聚苯胺的膜层，处理后的纤维导电效果好；本发明公开的处理方法中各原料易得，反应操作简单，反应过程短，效率高、产量高，适于工业化生产。
[0018] 具体实施方式：
[0019] 下面结合
实施例对本发明作进一步描述：
[0020] 将1Kg对氨基苯甲酸加入干燥的反应器中，再加入18Kg乙醇，回流下搅拌20分钟；然后加入300g邻香草醛，回流反应1小时；再加入500g1,4-环己烷二甲醇二丙烯酸酯，回流反应45分钟得到聚合物溶液。
[0021] 将10Kg硝酸镱水溶液(15wt%)加入9Kg氧化石墨烯水溶液(10wt%)中，搅拌，然后于150℃反应3小时，自然冷却，离心后得到固体；再于250℃处理15分钟得到填料。
[0022] 实施例一
[0023] 将140g聚合物溶液加入1400g水中，50℃搅拌10分钟；再加入35g二丁基二氯化锡与50g酞菁锌，50℃搅拌30分钟；再加入32g对氨基苯硫酚、110g填料，60℃搅拌75分钟；然后加入60g异构十一醇聚氧乙烯醚、25g三甲基硅氧基硅酸酯以及300g硅丙乳液(60wt%)，105℃搅拌15分钟得到整理浴液。
[0024] 实施例二
[0025] 将140g聚合物溶液加入1500g水中，50℃搅拌10分钟；再加入44g二丁基二氯化锡与50g酞菁锌，50℃搅拌30分钟；再加入38g对氨基苯硫酚、110g填料，60℃搅拌75分钟；然后加入60g异构十一醇聚氧乙烯醚、25g三甲基硅氧基硅酸酯以及300g硅丙乳液(60wt%)，105℃搅拌15分钟得到整理浴液。
[0026] 实施例三
[0027] 将130g聚合物溶液加入1500g水中，50℃搅拌10分钟；再加入35g二丁基二氯化锡与50g酞菁锌，50℃搅拌30分钟；再加入32g对氨基苯硫酚、120g填料，60℃搅拌75分钟；然后加入60g异构十一醇聚氧乙烯醚、30g三甲基硅氧基硅酸酯以及300g硅丙乳液(60wt%)，105℃搅拌15分钟得到整理浴液。
[0028] 实施例四
[0029] 将150g聚合物溶液加入1300g水中，50℃搅拌10分钟；再加入30g二丁基二氯化锡与50g酞菁锌，50℃搅拌30分钟；再加入30g对氨基苯硫酚、100g填料，60℃搅拌75分钟；然后加入60g异构十一醇聚氧乙烯醚、20g三甲基硅氧基硅酸酯以及300g硅丙乳液(60wt%)，105℃搅拌15分钟得到整理浴液。
[0030] 实施例五
[0031] 将140g聚合物溶液加入1400g水中，50℃搅拌10分钟；再加入50g二丁基二氯化锡与50g酞菁锌，50℃搅拌30分钟；再加入40g对氨基苯硫酚、120g填料，60℃搅拌75分钟；然后加入60g异构十一醇聚氧乙烯醚、30g三甲基硅氧基硅酸酯以及300g硅丙乳液(60wt%)，105℃搅拌15分钟得到整理浴液。
[0032] 导电纤维材料的制备：聚丙烯纤维浸轧入装有邻甲基苯胺单体的槽中，再通过装有整理浴液的槽，120℃烘干后于含有2.5g/L钒酸钠与3.2mol/L十烷基苯磺酸的槽中浸渍4分钟，于160℃处理30秒后，再经50℃处理3分钟，得到导电纤维材料。
[0033] 对比例一
[0034] 聚丙烯纤维浸轧入装有邻甲基苯胺单体的槽中，再通过装有整理浴液的槽，120℃烘干后于含有2.5g/L钒酸钠与3.2mol/L十烷基苯磺酸的槽中浸渍4分钟，于160℃处理30秒后，再经50℃处理3分钟，得到导电纤维材料。整理浴液不含有二丁基二氯化锡与对氨基苯硫酚。
[0035] 对比例二
[0036] 聚丙烯纤维浸轧入装有邻甲基苯胺单体的槽中，再通过装有整理浴液的槽，120℃烘干后于含有2.5g/L钒酸钠与3.2mol/L十烷基苯磺酸的槽中浸渍4分钟，于160℃处理30秒后，再经50℃处理3分钟，得到导电纤维材料。整理浴液不含有异构十一醇聚氧乙烯醚、三甲基硅氧基硅酸酯。
[0037] 经测试，实施例一至五制备的导电纤维的电导率为1.11×10-2S/cm、0.99×10-2S/cm、1.10×10-2S/cm、1.05×10-2S/cm、1.04×10-2S/cm；对比例一、二的电导率为0.74×10-2S/cm、0.89×10-2S/cm。
[0038] 实施例一至五制备的导电纤维的拉伸断裂强度为9.98cN·dtex-1、9.91cN·dtex-1、8.99cN·dtex-1、9.08cN·dtex-1、9.47cN·dtex-1；断裂应变分别为15.4%、16.2%、15.9%、16.1%、16.4%；对比例一、二的导电纤维的拉伸断裂强度为7.28cN·dtex-1、7.41cN·dtex-1；断裂应变分别为18.4%、18.2%。
