CN103757907A - 基于原位聚合法的导电蚕丝纤维产品生产工艺 - Google Patents

Abstract

基于原位聚合法开发导电蚕丝纤维产品生产工艺，它涉及蚕丝产品技术领域，它的生产工艺为：对原丝进行等离子体预处理后，再利用原位聚合法对蚕丝、超高分子量聚乙烯、芳纶进行连续化导电处理，获得小批量的天然纤维/聚苯胺和高性能合成纤维/聚苯胺纱线。它不仅可以解决高档蚕丝及其混纺或交织面料加工与使用过程中的静电问题，更重要的是使蚕丝这种最高档的天然纤维得到最大价值化和功能化的利用，对促进天然纤维资源的利用具有十分重要的社会意义和经济价值。

Description

基于原位聚合法的导电蚕丝纤维产品生产工艺

技术领域：

本发明涉及蚕丝产品技术领域，具体涉及一种基于原位聚合法的导电蚕丝纤维产品生产工艺。

背景技术：

蚕丝是人类最早使用的动物纤维之一，已有6000多年的历史，是天然纤维中最高贵的品种，被誉为“纤维皇后”，生丝的价格达到40万元/吨以上，是涤纶纤维的30～40倍，是棉纤维的7～8倍。蚕丝制品也一直是高档的象征，虽价格昂贵但因其各种优异性能一直受到消费者的青睐，如蚕丝织物的珍珠般柔和的光泽、柔软滑糯的手感、良好的悬垂性和飘逸感、优异的贴肤感、极好的吸湿性和透气性等是其他纤维制品所无法比拟的。但是，蚕丝织物也存在一定的缺陷，如：难以取得好的色牢度、易缩水、泛黄、摩擦易引起损伤、容易被污染、易起皱、对酸碱敏感、导电性差等。

研究发现蚕丝的高比电阻对产品加工与使用具有很大的影响：含水率为10％时，蚕丝的质量比电阻为10⁹Ω·g/cm，在相对湿度为65％的条件下，蚕丝的质量比电阻达到10¹⁰Ω·g/cm；特别是在低温及干燥情况下，蚕丝的质量比电阻更是达到10¹⁴Ω·g/cm，容易产生静电。特别是，目前蚕丝与其他天然纤维羊毛、羊绒以及涤纶、PTT纤维、outlast纤维等混纺或复合的产品越来越多，静电问题日趋严重，对蚕丝织物的生产以及服装的使用造成了严重的影响。如：纺织生产中因静电产生的纱线缠绕罗拉、缠丝断头、纱线纠结等现象，严重影响织物的加工生产；服装面料的静电不仅会产生吸附灰尘以及缠身裹腿等现象，影响产品外观及降低产品档次，还会对人体产生电击感，影响人体健康。

目前改进织物抗静电效果的途径主要有两种：其一为采用抗静电剂对织物进行表面处理，此种方法获得的抗静电效果持久性差，在使用与洗涤后抗静电效果容易丧失；其二为采用导电纤维以一定的形式、比例织入织物，使织物获得较为持久的抗静电效果。目前的导电纤维主要有金属型和非金属型。金属型主要为不锈钢纤维，但金属纤维密度大，纺纱与织造均有一定的困难，而且金属纤维对织物的手感、服用性能均会产生不良影响。非金属型导电纤维一般是以高聚物纤维为基础，采用与导电材料粉体共混纺丝、电镀、化学镀或真空沉积等方法，使其获得一定的导电效果，然后将这种纤维按一定比例与其他纤维混纺或交织，从而使织物达到防静电效果。

由此看来，导电性蚕丝纤维的开发对于新型丝绸产品的升级换代具有十分重要的意义，能取得良好的经济效益和社会效益。目前导电纤维的制备一般以合成纤维为基础，对天然纤维进行导电处理的研究较少。而随着化纤原料——石油等天然资源的日益短缺，甚至逐渐枯竭，目前在纤维消费中占50％以上的涤纶、锦纶等合成纤维制品的发展将受到严重制约，天然纤维资源的深度开发利用是纺织行业发展的重要途径。显然对蚕丝这类昂贵、高档纺织品的高价值化、功能化再生加工利用，无论从节约天然纤维资源，建立节约型社会，还是提高高档天然生物质纤维资源的使用价值的角度来看都具有十分重要的经济和社会意义。

发明内容：

本发明的目的是提供一种基于原位聚合法的导电蚕丝纤维产品生产工艺，它不仅可以解决高档蚕丝及其混纺或交织面料加工与使用过程中的静电问题，更重要的是使蚕丝这种最高档的天然纤维得到最大价值化和功能化的利用，对促进天然纤维资源的利用具有十分重要的社会意义和经济价值。

为了解决背景技术所存在的问题，本发明是采用以下技术方案：它的生产工艺为：对原丝进行等离子体预处理后，再利用原位聚合法对蚕丝、超高分子量聚乙烯、芳纶进行连续化导电处理，获得小批量的天然纤维/聚苯胺和高性能合成纤维/聚苯胺纱线。

本发明的具体操作步骤为：(1)以蚕丝纤维为基材，对其进行等离子体预处理，提高其表面能，以增强对苯胺单体的吸附能力，并提高聚苯胺导电层的厚度及连续性，增大蚕丝纤维的电导率，并增强蚕丝纤维对聚苯胺导电层的机械锁结作用，提高其可加工性和耐用性；

(2)基于原位聚合法，以盐酸等为掺杂酸，以过硫酸铵等为氧化剂，使苯胺单体在蚕丝纤维表面氧化聚合，并在盐酸等的掺杂作用下，使蚕丝纤维表面结合上聚苯胺导电薄膜，从而获得导电性蚕丝纤维；

(3)根据静电荷形成和逸散的基本原理，以及织物的导电性与其内部导电性纤维分布、含量等因素之间的关系，设计开发导电蚕丝混纺纱或复合纱，并设计抗静电蚕丝机织物及针织物，优化纱线及织物的结构，形成以基于原位聚合法制备的导电蚕丝为原料的高档抗静电蚕丝产品的生产技术体系。

本发明的原理为：聚苯胺是一种共轭结构高分子材料，经掺杂后呈现导电性，具有原料价格低廉、合成简单、电导率较高、在空气中稳定性好，具有独特的掺杂现象等优点，被认为是最具有应用前景的导电高聚物。原位聚合法制备聚苯胺复合导电纤维是目前最有应用前景的一种导电纤维制备方法，其基本原理是：使导电聚合物单体苯胺在纤维表面氧化聚合并以质子酸掺杂形成一层聚苯胺导电薄膜而使纤维获得导电性能。利用该方法制备的导电纤维为皮芯结构，基质纤维的物理机械性能基本不受影响，且导电效果优良持久。

本发明具有以下有益效果：

采用原位聚合法制备导电蚕丝，并进行蚕丝的连续化导电处理，开发导电蚕丝混纺纱、复合纱，并设计开发高附加值的导电蚕丝混纺、交织织物，将克服目前蚕丝织物的静电问题，并可降低导电纤维的生产成本，提高生产效率。本发明还可拓展应用于蚕丝以外的其他导电性纤维的生产中，有显著的社会效益和经济价值。

具体实施方式：

本具体实施方式采用以下技术方案：它的生产工艺为：对原丝进行等离子体预处理后，再利用原位聚合法对蚕丝、超高分子量聚乙烯、芳纶进行连续化导电处理，获得小批量的天然纤维/聚苯胺和高性能合成纤维/聚苯胺纱线。

本具体实施方式的具体操作步骤为：(1)以蚕丝纤维为基材，对其进行等离子体预处理，提高其表面能，以增强对苯胺单体的吸附能力，并提高聚苯胺导电层的厚度及连续性，增大蚕丝纤维的电导率，并增强蚕丝纤维对聚苯胺导电层的机械锁结作用，提高其可加工性和耐用性；

(2)基于原位聚合法，以盐酸等为掺杂酸，以过硫酸铵等为氧化剂，使苯胺单体在蚕丝纤维表面氧化聚合，并在盐酸等的掺杂作用下，使蚕丝纤维表面结合上聚苯胺导电薄膜，从而获得导电性蚕丝纤维；

(3)根据静电荷形成和逸散的基本原理，以及织物的导电性与其内部导电性纤维分布、含量等因素之间的关系，设计开发导电蚕丝混纺纱或复合纱，并设计抗静电蚕丝机织物及针织物，优化纱线及织物的结构，形成以基于原位聚合法制备的导电蚕丝为原料的高档抗静电蚕丝产品的生产技术体系。

本具体实施方式主要技术与性能指标：

1、导电蚕丝纤维的电导率达到10^-2-10^-3S/cm以上。

2、导电处理工艺造成的蚕丝纤维的性能损伤不超过10％。

3、以导电蚕丝纤维为原料制得的抗静电织物的静电压半衰期达到A级水平(≤2.0S)，20次水洗后能达到B级水平(≤5.0S)。

本具体实施方式的原理为：聚苯胺是一种共轭结构高分子材料，经掺杂后呈现导电性，具有原料价格低廉、合成简单、电导率较高、在空气中稳定性好，具有独特的掺杂现象等优点，被认为是最具有应用前景的导电高聚物。原位聚合法制备聚苯胺复合导电纤维是目前最有应用前景的一种导电纤维制备方法，其基本原理是：使导电聚合物单体苯胺在纤维表面氧化聚合并以质子酸掺杂形成一层聚苯胺导电薄膜而使纤维获得导电性能。利用该方法制备的导电纤维为皮芯结构，基质纤维的物理机械性能基本不受影响，且导电效果优良持久。

本具体实施方式具有以下有益效果：

采用原位聚合法制备导电蚕丝，并进行蚕丝的连续化导电处理，开发导电蚕丝混纺纱、复合纱，并设计开发高附加值的导电蚕丝混纺、交织织物，将克服目前蚕丝织物的静电问题，并可降低导电纤维的生产成本，提高生产效率。本具体实施方式还可拓展应用于蚕丝以外的其他导电性纤维的生产中，有显著的社会效益和经济价值。

Claims (2)

1.基于原位聚合法开发导电蚕丝纤维产品生产工艺，其特征在于它的生产工艺为：对原丝进行等离子体预处理后，再利用原位聚合法对蚕丝、超高分子量聚乙烯、芳纶进行连续化导电处理，获得小批量的天然纤维/聚苯胺和高性能合成纤维/聚苯胺纱线。

2.基于原位聚合法开发导电蚕丝纤维产品生产工艺，其特征在于它的具体操作步骤为：(1)以蚕丝纤维为基材，对其进行等离子体预处理，提高其表面能，以增强对苯胺单体的吸附能力，并提高聚苯胺导电层的厚度及连续性，增大蚕丝纤维的电导率，并增强蚕丝纤维对聚苯胺导电层的机械锁结作用，提高其可加工性和耐用性；

(2)基于原位聚合法，以盐酸等为掺杂酸，以过硫酸铵等为氧化剂，使苯胺单体在蚕丝纤维表面氧化聚合，并在盐酸的掺杂作用下，使蚕丝纤维表面结合上聚苯胺导电薄膜，从而获得导电性蚕丝纤维；

(3)根据静电荷形成和逸散的基本原理，以及织物的导电性与其内部导电性纤维分布、含量因素之间的关系，设计开发导电蚕丝混纺纱/复合纱，并设计抗静电蚕丝机织物及针织物，优化纱线及织物的结构，形成以基于原位聚合法制备的导电蚕丝为原料的高档抗静电蚕丝产品的生产技术体系。