导电间位芳纶纤维的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种导电间位芳纶纤维的制备方法，主要包括以下步骤：（1）导电组分的处理；（2）将导电组分同溶剂、分散剂按比例加入高速混合设备中，控制温度在50-80℃，使其充分混合；然后对其进行研磨，达到合理的尺寸，最大尺寸在200纳米以下；（3）将研磨好的导电组分溶液加入到聚合物溶液中，充分混合均匀，然后冷却、脱泡得到导电纤维纺丝液；（4）采用湿法纺丝工艺，经过凝固、拉伸、水洗、热处理后，得到具备导电性能的间位芳纶纤维。根据该方法制得的导电间位芳纶纤维不但具有间位芳纶的本质阻燃、耐高温、尺寸稳定性、可纺性等优异性能，同时具有电阻率（104-105）Ω·cm的优异的导电性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及功能高分子材料制造领域，特别涉及一种。
技术介绍
间位芳纶是集热稳定性、阻燃性、防腐性和耐辐射性等多种性能于一身的特种功能性纤维，是航空、航天、国防、军工、军服、消防、化工、海洋开发、赛车、环保等诸多领域中的重要基础材料。其热稳定性和高强阻燃性使其获得了 “防火纤维”之美誉。但是间位芳纶纤维同其他高分子材料一样，其良好的电绝缘性和介电性能，限制了间位芳纶在一些领域的应用。比如，环保方面使用的工业能源用过滤袋，由于其使用场合烟气温度较高，需要耐高温度的芳纶过滤毡来进行除尘净化。当工业粉尘在浓度达到一定程度后(即爆炸极限)，如遇静电火花或外界点火等因素，极易导致爆炸和火灾。因此要求制作除尘布袋的滤料必须是具有防静电性的耐高温材料。对于其他很多行业，如油气田，燃气站，加油站，电子行业，冶金，航空航天等使用防护服装面料的领域，在要求防护服装面料具有抗静电的同时，也需要具有良好的阻燃防护功能，以保证突发状况的人身安全。但目前市场上存在的如尼龙、涤纶基导电纤维等，其熔点偏低(200°C _220°C便可融化)，不适合用在温度高于200°C的高温应用领域使用，对于很多需要防静电的同时又要求人体防护的行业达不到应用要求。这就需要一种既能耐受高温，又能防静电的有机材料。目前的导电纤维主要是以涤纶、丙纶、腈纶、锦纶等传统纤维为基材或混纺或复合制备导电纤维，尚无以间位芳纶为基材的导电纤维方面的研究报道和产品。因市场的需要，也有芳纶纤维与导电纤维以混纺和交织的方式形成新型织物，使织物获得了阻燃防静电的防护功能。杜邦公司开发的最新芳纶产品Aracon是采用磁控溅射技术，将金属溅射在对位芳纶纤维表面形成很薄的膜，具有`抗静电作用，同时能屏蔽高频辐射和信号。到目前为止，尚无间位芳纶为基材导电纤维的相关专利和报道。
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题是提供一种，根据该方法制得的导电间位芳纶纤维不但具有间位芳纶的本质阻燃、耐高温、尺寸稳定性、可纺性等优异性能，同时具有电阻率(IO4-1O5) Ω · Cm的优异的导电性能。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是一种间位芳纶导电纤维的制备方法，主要包括以下步骤(I)导电组分的表面活化处理导电组分可以选用碳纳米管或者导电炭黑或两者的组合物。其中碳纳米管为多壁碳管、直径小于30nm、长度小于IOOnm ;导电炭黑为粉末状、粒径小于IOOnm。碳纳米管的表面活化处理，是将碳纳米管在表面处理剂中加热至60-80°C超声回流2-6h，然后超声处理、水洗、烘干备用，经该方法处理的碳纳米管增强了和聚合物的相容性；优选将碳纳米管在浓硝酸和浓硫酸混合液(体积比2:1)中加热至60-80°C，超声回流2_6h，然后超声水洗、150°C烘干备用。导电炭黑的表面活化处理，是将导电炭黑在溶剂中加热至50-70°C的条件下浸泡24h，然后超声分散2h，备用。上述采用常规超声波功率1000-1500W即可。(2)将导电组分同溶剂、分散剂按比例加入高速混合设备中，搅拌速度1000r/min，控制温度在50-80°C，使其充分混合；然后对其进行研磨，达到合理的尺寸，最大尺寸在200纳米以下。(3)将研磨好的导电组分溶液加入到聚合物溶液中，充分混合均匀，然后冷却、脱泡得到导电纤维纺丝液；(4)采用湿法纺丝工艺，经过计量泵、喷丝组件、凝固、拉伸、水洗、热处理等后处理，得到具备导电性能的间位芳纶纤维。所述步骤(I)中的表面处理剂为浓硝酸、浓硫酸中的一种或两种的混合物。所述的溶剂为有机溶剂二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、甲基吡咯烷酮等极性溶剂中的一种。所述的分散剂为有机分散剂，包括十六烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇辛基苯基醚、聚乙烯基吡咯烷酮中的一种或两种，分散剂的加入可以提高碳纳米管和导电炭黑的分散性倉泛。所述步骤(2)中三者的质量比例为导电组分分散剂溶剂为(1-5) : (O. 1-1):(4-9)。其用量为可使导电组分充分分散溶解形成均匀的分散溶液即可。所述步骤(3)中纺丝时，纺丝液的聚合物为聚间苯二甲酰间苯二胺。步骤(3)中，分散后的导电组分溶液添加量为聚合物质量的2-15%。本专利技术的目的在于提供一种具备耐高温、阻燃和导电性能的高性能纤维，间位芳纶具备阻燃、耐高温、尺寸稳定性、可纺性等优异性能，而导电组分比如碳纳米管具有高比强度、良好的柔韧性和导电性能，并且可以对纤维起到增强作用。碳纳米管呈管状、长径比大，碳纳米管在聚合物基材中互相接触产生隧道效应，从而让聚合物纤维具有了导电性能，同时可以提高纤维的强力等性能。导电炭黑是具有低电阻的炭黑，具有粒径小、比表面积大且粗糙、结构高、表面洁净等特点。导电碳黑在纤维制品中形成连续相结构，赋予纤维导电性能。我们采用了添加一定量的碳纳米管或导电炭黑于聚合物溶液中，利用湿法纺丝技术，直接纺丝得到了导电间位芳纶纤维。经试验证实，其具备耐高温、阻燃和导电性能。附图说明图1是导电性能随温度变化图；图2是纤维瞬时耐温性比较(265°C X5min);图中左图是间位芳纶基导电纤维，右图是涤纶基导电纤维。具体实施方式为进一步说明本专利技术，结合以下实施例具体说明实施例1.首先将碳纳米管在浓硝酸和浓硫酸混合液(体积比2:1)中加热至60-80°C超声回流3h，然后超声水洗、150°C烘干备用，经处理的导电组分增强了和聚合物的相容性；然后将表面处理后的碳纳米管、十六烷基三甲基溴化铵、二甲基乙酰胺按质量比1: 1:8的比例加入高速混合设备中，控制温度在60-80°C，使其充分混合60min ;再对其进行研磨，最大尺寸小于200纳米；将研磨好的碳纳米管按5%的量添加到间位芳纶纺丝液中，充分混合均匀，然后冷却、过滤、脱泡得到导电纤维纺丝液；采用湿法纺丝工艺，聚合物纺丝液经纺丝泵增压后通过直径为O. 01-0. 3mm的喷丝孔挤出，经凝固浴液形成纤维，然后经过50-70°C水洗、120-180°C烘干后，再经270-450°C热处理，得到具备导电性能的间位芳纶纤维。需强调的是，不同的纺丝工艺和热处理温度等对导电纤维的性能都有影响。所得间位芳纶导电纤维的纤密度为2. 2dtex,断裂强度为3. 8cN/dtex，杨氏模量41. 6cN/dtex,断裂伸长为 32%,电阻率为 6. 5 X IO4 Ω · cm。实施例2.将表面处理后的导电组分碳纳米管、十六烷基三甲基溴化铵、二甲基乙酰胺按质量比2:1:7的比例加入高速混合设备中，控制温度在50-70°C，使其充分混合30min ;然后对其进行研磨，最大尺寸小于200纳米；将研磨好的碳纳米管按8%的量添加到间位芳纶纺丝液中，充分混合均匀， 然后冷却、过滤、脱泡得到导电纤维纺丝液；采用湿法纺丝工 艺，经过凝固、拉伸、水洗、热处理等后处理，得到具备导电能力的间位芳纶纤维。所得间位芳纶导电纤维的纤密度为2. 2dtex,断裂强度为4. 2cN/dtex,断裂伸长为31%，电阻率为9. 6 XlO4 Ω · cm。实施例3.将表面处理后的导电组分碳纳米管和导电炭黑(质量比1:1)，再和聚乙二醇辛基苯基醚、甲基吡咯烷酮按质量比3:1:6的比例加入高速混合设备中，控制温度在60-80°C，使其充分混合60min ;然后对其进行研磨，最大尺寸小于200纳米；将研磨好本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导电间位芳纶纤维的制备方法，主要包括以下步骤：（1）导电组分的表面活化处理：导电组分为碳纳米管或导电炭黑或其组合物；其中碳纳米管的表面活化处理，是将碳纳米管在表面处理剂中加热至60?80℃超声回流2?6h，然后超声处理、水洗、烘干备用；其中导电炭黑的表面活化处理，是将导电炭黑在溶剂中加热至50?70℃的条件下浸泡24h，然后超声分散2h，备用；（2）将处理后的导电组分同溶剂、分散剂按比例，加入高速混合设备中，控制温度在50?80℃，使其充分混合；然后对其进行研磨，达到合理的尺寸，最大尺寸在200纳米以下；（3）将研磨好的导电组分溶液加入到聚合物溶液中，充分混合均匀，然后冷却、脱泡得到导电纤维纺丝液；（4）采用湿法纺丝工艺，经过凝固、拉伸、水洗、热处理后，得到具备导电性能的间位芳纶纤维。

【技术特征摘要】
1.一种导电间位芳纶纤维的制备方法，主要包括以下步骤 (1)导电组分的表面活化处理导电组分为碳纳米管或导电炭黑或其组合物； 其中碳纳米管的表面活化处理，是将碳纳米管在表面处理剂中加热至60-80°C超声回流2-6h，然后超声处理、水洗、烘干备用； 其中导电炭黑的表面活化处理，是将导电炭黑在溶剂中加热至50-70°C的条件下浸泡24h，然后超声分散2h，备用； (2)将处理后的导电组分同溶剂、分散剂按比例，加入高速混合设备中，控制温度在50-80°C，使其充分混合；然后对其进行研磨，达到合理的尺寸，最大尺寸在200纳米以下； (3)将研磨好的导电组分溶液加入到聚合物溶液中，充分混合均匀，然后冷却、脱泡得到导电纤维纺丝液； (4)采用湿法纺丝工艺，经过凝固、拉伸、水洗、热处理后，得到具备导...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋翠艳，陈延平，潘士东，吕继平，邓召良，
申请(专利权)人：烟台泰和新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：