0 引 言
导电纤维具有广泛的用途。在服用方面,主要是通过在普通纤维中混入极少量的导电纤维,以消除纺织加工及织物使用过程中的静电困扰,制备成具有抗紫外、防电磁波功能的保健织物等。在产业方面,可作为半导体器件、生物工程材料、电磁波屏蔽材料、抗静电材料等。
采用原位聚合法制备聚苯胺导电纤维与现有的制备导电纤维的方法相比较具有制备工艺条件容易实现、节约成本、纤维导电性能优良等优点,是制备导电纤维的一种新思想,只要彻底解决了纤维对导电聚苯胺的吸附问题,它将成为制备导电纤维的一种新方法得到广泛应用。
1 原位聚合法的应用前景
1.1 不同种类的导电纤维比较
根据导电成分的不同,导电纤维主要有金属纤维、碳纤维和有机导电纤维[1]。金属纤维导电性能好,耐热、耐化学腐蚀,但对于纺织品而言,金属纤维抱合力小,纺纱性能差,成品色泽受限制,多用于地毯和工作服面料,且制成高细度纤维时价格昂贵。碳纤维导电性能好,耐热、耐化学药品,但模量高、缺乏韧性、不耐弯折、无热收缩能力,不适合纺织品使用。有机复合导电纤维由于与其他纤维性质类似,易于混纺、交织和染色,因而应用广泛,是一种具有发展前景的新原料,同时也应是纺织材料抗静电技术发展的基本方向。1976年美国宾夕法尼亚大学MacDiarmid领导的研究小组发现了有机聚合物聚乙炔经掺杂后具有类似金属的导电性,从此掀起了研究和开发导电聚合物的热潮[2]。由导电聚合物如聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等制备有机导电纤维是一种重要方法。
1.2 聚苯胺导电纤维的优点
聚苯胺与其它结构型导电聚合物相比,具有原料易得、制备简便、在空气和水中的稳定性好、电荷贮存能力强、电导率高,还具有独特的掺杂现象等特点,因而引起国内外研究者的广泛兴趣,并被认为是最有前途的导电聚合物之一。用聚苯胺制备导电纤维,不仅导电性优良持久,而且通过改变掺杂酸的浓度,易于调节纤维的电阻率,这是其它导电纤维所不具备的优良性质;除导电性之外,聚苯胺还具有优良的电磁微波吸收性能、电化学性能、光学性能等,在许多特殊领域有广阔的应用前景[3]。因此,在聚苯胺的应用开发研究中,制备聚苯胺导电纤维是研究重点之一。
1.3 聚苯胺导电纤维的制备方法
聚苯胺导电纤维的制备方法目前主要有熔体纺丝法和原位聚合法两种[4]。熔体纺丝法主要是采用聚苯胺本体纺丝或将聚苯胺与基体聚合物混合纺丝。熔体纺丝法的优点是制得的导电聚苯胺纤维有较高的电导率,但聚苯胺在普通溶剂中溶解性很差,可供选择的溶剂极少,因此在实际生产中有很大的局限性。二甲基丙脲(DMPU)是聚苯胺优良而稳定的溶剂,溶液浓度可达20wt%以上,稳定性可保持十几小时以上,但我国不生产这种溶剂,即使在国外,这种溶剂也是非常昂贵的[5]。也有用浓硫酸作为聚苯胺纺丝溶剂的研究报道,但由于其腐蚀性强,这种工艺对纺丝设备及纺丝操作的要求苛刻,而且所制得的纤维的强度也相当差。由于聚苯胺溶液的稳定性较差,纺丝溶液配出后很容易产生凝胶,用其纺丝十分困难。制得的纤维的物理机械性能很差,虽具有导电性能,但根本不具有可纺性,离织造生产防静电或电磁波纺织品应用还有很大的距离。原位聚合法与现有的制备导电纤维的方法相比具有诸多优点,包括工艺条件容易控制,纤维导电性能优良,大幅度节约成本,可纺性好等,具有极高的研究价值。该技术的关键在于解决纤维对导电聚苯胺的吸附问题,解决了这一问题,它将成为制备导电纤维的一种新方法得到广泛应用。
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