导电纤维的发展现状及应用前景_丁长坤
导电导热纤维
导电导热纤维
导电导热纤维是一种具有导电和导热性能的新型纤维材料。
它主要通过在纤维中加入导电或导热材料，如金属纤维、碳纤维、金属纳米颗粒等，以提高纤维的导电和导热性能。
导电导热纤维在许多领域具有广泛的应用，如纺织、电子、能源、环保等。
导电纤维的应用：
1.抗静电纺织品：导电纤维可以用于生产抗静电纺织品，如工作服、地毯等，以减少静电的产生和积累。
2.电磁屏蔽材料：导电纤维可用于制作电磁屏蔽材料，如手机壳、电脑壳等，以减少电磁辐射对人体的影响。
3.智能纺织品：导电纤维可以用于制作智能纺织品，如可穿戴设备、传感器等，以实现对人体生理信号的监测和控制。
4.能源存储和转换：导电纤维可用于制作超级电容器、锂离子电池等能源存储和转换设备，提高其性能。
5.热管理：导电导热纤维可用于制作热管理材料，如散热器、热传导路径等，以提高设备的热传导效率和散热性能。
6.环保领域：导电纤维可用于处理有害废物、检测环境污染等，实现环境的监测和治理。
总之，导电导热纤维作为一种新型材料，具有广泛的应用前景。
随着科技的不断进步，导电导热纤维在各个领域的应用将越来越多样化，为人们的生活带来更多便利。
导电纤维在纺织品中的应用及未来展望
摘要：介绍导电纤维的分类，金属纤维、碳纤维和有机导电纤维的性能与主要特点以及导电纤维在几类纺织品中的应用，分析了各类导电纤维适宜的应用条件，并展望了纺织用导电纤维的发展前景。
如今，纺织品在工业生产中已扮演着越来越重要的角色。
采用新型纤维和新纺织工艺制成的导电纤维纺织品用途不断拓展，具有良好柔韧性的导电纤维受到了广泛的关注。
20世纪60年代人们开始研发导电纤维，随着研究的不断深入，不同类型的导电纤维被逐渐开发，纺织用导电纤维的生产和应用技术已逐渐趋于成熟，其产品在抗静电纺织品、屏蔽电磁波纺织品、智能纺织品和防侦察伪装材料等领域都有着广泛的应用。
1 导电纤维的分类与性能导电纤维通常是指在标准状态下(200C，65％RH)电阻率小于10 7Q·cm的纤维…。
目前纺织用导电纤维可分为三类，即金属导电纤维、碳纤维和有机导电纤维。
1．1金属导电纤维金属导电纤维是指由某些金属材料通过特定的方法加工成的适宜用于纺织生产的纤维金属纤维的性能主要取决于所采用的材料的性质与其加工方法和工艺。
最早问世的金属导电纤维是美国Brunswick公司所生产的不锈钢纤维Brunsmet，它是不锈钢丝反复穿过模具精细拉伸制成的纤维[3]。
目前纺织用金属纤维主要有不锈钢纤维、铜纤维、铅纤维等，金属材料的纤维化方法包括拉伸法(单丝拉伸法、集束拉伸法)、熔融纺丝法、切削法、结晶析出法等，通常制成短纤维，与普通纺织纤维混纺织造。
金属纤维属导电成分均一型的导电纤维，具有优良的导电性、耐热性、耐化学腐蚀性、柔软性，但比重大、抱合力小、可纺性相对较差，制成的高线密度纤维价格昂贵，成品色泽也受到一定的限制，另外，金属纤维使用时需要在纤维外面包覆专门的电磁屏蔽层，以减少各纤维间的干扰。
1．1．1 铜纤维铜纤维具有十分优良的导电性能和导热性能，1电阻率非常小，但线密度相对较高，目前所使用的铜丝线密度大概在4 000 dtex左右。
铜纤维织制抗静电织物可用于工作服等，有一定的开发价值。
导电纤维的发展现状及应用前景_丁长坤
322006年第3期功能性纺织品及纳米技术应用导电纤维的发展现状及应用前景丁长坤,程博闻,任元林,康卫民,张金树(天津工业大学,天津300160)[摘要] 综述了导电纤维的分类和制造方法,介绍了导电纤维的国内外研究进展和用途,预测了导电纤维的市场前景。
[关键词] 导电纤维;制造方法;研究进展;应用 [中图分类号]TS102.52+8 [文献标识码]A [文章编号]1003-1308(2006)03-0032-091 引 言人类对静电现象自古就有所观察和研究,但直至20世纪中期,随着工业生产的发展,因静电造成的事故日益增多,静电的作用和危害才引起各国研究机构和学术组织的重视。
近年来,随着计算机、电信、微波炉等的迅速发展和普及,人类生活、工作环境中的电磁辐射日渐严重,因而产生的电磁波干扰对电子仪器设备的正常工作及人类的生理健康带来了很多负面影响。
为了防止静电干扰和电磁波干扰,从20世纪中期至今,人们已开发出各种抗静电产品和电磁屏蔽材料。
近几十年,研究的重点又更多地转向了导电纤维。
由于导电纤维的抗静电效果显著而持久,且不受环境湿度的影响,当导电层达到一定厚度或导电成份达到一定比例后,就具有优良的电磁屏蔽功能,因此导电纤维的研制和应用越来越受到重视。
导电纤维是通过电子传导和电晕放电而消除静电的功能性纤维。
通常是指在标准状态下(20℃、65%相对湿度)、比电阻在107Ψ·c m以下的纤维。
导电性能优良的纤维,其比电阻在102～105Ψ·c m,甚至小于10Ψ·cm,而此时涤纶的比电阻大约为1014Ψ·cm,腈纶为1013Ψ·cm,丙纶为6.5×1015Ψ·cm。
由于导电纤维的比电阻值远低于普通纤维,同时电荷半衰期很短,因此导电纤维在任何情况下都可以在极短的时间内消除静电。
另外,用导电纤维制成的导电织物,还具有优异的导电、导热、屏蔽、吸收电磁波等功能,广泛应用于电子、电力行业的导电网、导电工作服;医疗行业的电热服、电面、电热绷带;航空、航天、精密电子行业的电磁屏蔽罩等方面[1]。
导电纤维用途
导电纤维用途导电纤维是一种具有导电性能的纤维材料，可以用于各种领域的应用。
下面将详细介绍导电纤维的用途。
首先，导电纤维在电子领域有着广泛的应用。
导电纤维可以用于制造导电线路、电子元件和电子设备。
例如，导电纤维可以用于制造柔性电子产品，如可穿戴设备、智能手表和智能衣物。
导电纤维可以作为柔性电路板的基材，用于连接各种电子元件，实现电子设备的功能。
此外，导电纤维还可以用于制造电子纺织品，如智能织物和电热织物。
这些电子纺织品可以用于医疗保健、智能家居和航空航天等领域。
其次，导电纤维在能源领域也有着重要的应用。
导电纤维可以用于制造柔性太阳能电池和柔性电池。
柔性太阳能电池可以将太阳能转化为电能，用于供电或储存能量。
柔性电池可以用于电子设备、智能家居和电动车等领域。
导电纤维还可以用于制造能量收集装置，如能量收集地毯和能量收集衣物。
这些能量收集装置可以通过人体运动或环境能量收集能量，用于供电或储存能量。
此外，导电纤维在传感器领域也有着广泛的应用。
导电纤维可以用于制造压力传感器、温度传感器和湿度传感器等。
这些传感器可以用于测量和监测各种物理量，如压力、温度和湿度。
导电纤维还可以用于制造生物传感器，如心率传感器和血氧传感器。
这些生物传感器可以用于监测人体健康状况，如心率和血氧饱和度。
导电纤维还可以用于制造环境传感器，如空气质量传感器和水质传感器。
这些环境传感器可以用于监测环境污染和水质污染等。
此外，导电纤维还可以用于制造智能纺织品和智能家居产品。
导电纤维可以与其他纤维材料混纺，制成具有导电性能的纺织品。
这些智能纺织品可以用于制造智能衣物、智能床上用品和智能家居产品。
智能纺织品可以通过与电子设备的连接，实现各种功能，如温度调节、光照控制和健康监测等。
导电纤维还可以用于制造智能窗帘和智能地板等智能家居产品，实现智能家居的自动化和智能化。
总之，导电纤维具有广泛的应用前景。
它可以用于电子领域、能源领域、传感器领域和智能家居领域等。
中国导电纤维发展现状及面临问题 产业发展迎来机遇期
中国导电纤维发展现状及面临问题产业发展迎来机遇期导电纤维具体指导电率大于10-7 (Ω•cm) -1的纤维，抗静电织物和抗电磁波辐射的导电织物是现在导电纤维制备成型后的主要用途，目前导电纤维的主要种类有：金属导电纤维、碳素导电纤维、有机导电纤维和复合型导电纤维：导电纤维主要种类导电纤维的导电性能不依靠吸湿和离子的转移，不受环境湿度影响，在相对湿度很低的环境下依然能表现出优良的导电性能，随着导电纤维新品种的不断研发和专利保护，导电纤维作为智能纤维在纺织服装、传感器、医用及其他各领域表现出了良好的应用前景。
导电纤维的应用资料来源：公开资料整理我国对导电纤维行业的管理采取了政府宏观调控和行业自律相结合的方式。
国家产业政策对导电纤维行业的发展起到了积极的引导作用，中央及地方政府出台的各项财政税收优惠政策及科技扶持政策推动着导电纤维企业的快速发展。
导电纤维产业相关政策资料来源：公开资料整理导电纤维产业在调整我国产业结构以及提高国民经济整体素质方面发挥着非常重要的作用，我国导电纤维产量呈上升趋势，2018年我国导电纤维产量约52.47万吨，同比2017年的47.63万吨增长了10.16%，近几年我国导电纤维产量情况如下图所示：2014-2018年中国导电纤维产量发布的《2019-2025年中国导电纤维市场竞争格局及投资战略研究咨询报告》数据显示：从2010年起我国就进入生物基、高科技纤维时代，在“中国制造2025”“大众创业、万众创新”“互联网+”“一带一路”的大形势下，导电纤维面临难得的发展机遇，2014-2018年中国导电纤维市场规模约121.05亿元，同比2017年的105.01亿元增长了13.25%，近几年我国导电纤维市场规模情况如下图所示：2014-2018年中国导电纤维市场规模导电纤维作为一种重要的功能材料，其应用范围逐渐变得广阔，市场上对导电纤维及导电纤维纺织品的需求日益增大，迫切需要实现导电纤维的产业化。
导电纤维及其智能纺织品的发展现状
导电纤维及其智能纺织品的发展现状摘要：纤维中的导电纤维在工业和民用领域都有广泛的用途，本文采用化学和物理测定方法确定纤维中的导电纤维含量，以了解纤维中的导电纤维含量。
为了提供确定织物中导电纤维含量的具体标准，以期为纺织品中导电纤维含量测定作业开展提供一定参考。
关键词:导电纤维,智能纺织品,发展,应用引言近年来，导电纤维的研究和应用已逐渐达到成熟阶段。
导电纤维不仅可以用于消除电磁波的静电吸收，而且还因为电信号的检测和传输是传感技术的重要方面。
导电纤维非常成功，已被广泛应用于智能纤维中。
本文提到的所有导电纤维均指用于制造智能织物的智能纤维的类型。
一、导电纤维的研究和发展现状自二十世纪七十年代开始,，各种导电纤维也逐渐发展起来，在各个领域都发挥着重要作用。
1纤维的导电纤维概述该纤维的导电纤维在20.0和65.0的湿度下的电导率主要为10-7-1。
它是指超过cm-1的纤维。
单个细纤维的电阻为1.0 * 1021.0 * 105？可以达到厘米。
1.0 *10-5？厘米。
织物中导电纤维的抗静电机理是，导电纤维主要在静电场的作用下会引起周围空间的电离。
之后，形成了几个阳离子和阴离子，这些阳离子和阴离子可以中和织物的静电，从而产生电晕。
然后，发生放电现象。
并且由于电晕放电形式比较平缓，达到一定值时，可以产生无火花的电以消除静电。
二、由纤维制备导电纤维2.1原材料和设备该测试中使用的主要原材料是粒径为12至18m的导电炭黑，聚酯，钛酸酯偶联剂311，分析纯氢氧化钠，分析纯盐酸，分析纯苯酚，液体石蜡，分析纯四氯乙烷。
甘油，碱性次氯酸钠等。
该测试中使用的主要设备是坩埚，DZF-6100真空干燥箱，AK115电子天平，哈氏合金切片机，盖玻片和载玻片，尼康E250纤维细度计，水浴器，烧杯。
2.2导电纤维的制备工艺首先，将200ml分析纯氢氧化钠溶液倒入烧杯中，并将其置于水浴中。
将水浴的温度调节至90.0，并将聚酯纤维浸入纯氢氧化钠溶液中进行分析。
新型导电纤维材料在电子织物中的应用
新型导电纤维材料在电子织物中的应用随着科技的不断进步和人们对智能化生活的需求不断增长，电子织物作为一种新兴的技术手段逐渐受到广泛关注。
而导电纤维材料作为电子织物的重要组成部分，其应用对于电子织物的功能和性能起到决定性的作用。
本文将就新型导电纤维材料在电子织物中的应用进行探讨。
一、导电纤维材料的基本原理导电纤维材料是一种具有导电性能的纤维材料，其导电特性可以通过导电纤维材料内部的导电材料实现。
常见的导电材料包括导电聚合物、金属纤维以及碳纳米管等。
导电纤维材料通过导电材料的导电特性，能够实现在电子织物中传导电流的功能。
二、导电纤维材料在电子纺织品中的应用1. 传感功能：导电纤维材料可用于制作各类传感器，例如温度传感器、压力传感器和湿度传感器等。
这些传感器的制作利用了导电纤维材料的导电性，能够实时感知周围环境的变化，并将相关信息传输给智能终端设备，实现智能控制。
2. 柔性显示：导电纤维材料可以制作成灵活柔性的显示屏，用于制作智能衣物或智能家居产品等。
这些显示屏可以根据需要进行弯曲或折叠，适应不同物体表面，并能显示出各种信息，提供更加人性化、便携式的智能交互。
3. 功率传输：导电纤维材料能够实现电能的传输，用于电子织物中的功率传输功能。
通过导电纤维材料，电能可以在织物之间传输，为电子设备提供能量支持，避免了传统电线布线的繁琐，实现了电子织物的便携性和灵活性。
4. 生物医疗：导电纤维材料可以用于制作生物医疗材料，例如导电纤维织物可以用于制作健康监测产品，实现对人体健康状态的实时监测。
此外，导电纤维材料还可以用于制作电刺激材料，用于神经刺激和组织修复等医疗应用。
5. 防护功能：导电纤维材料可以用于制作防护服装和防护织物，例如防静电服、防火织物等。
导电纤维材料的导电特性可以有效地防止静电积聚和电火花的产生，保护人体和周围环境的安全。
三、导电纤维材料在电子织物中的挑战与展望尽管导电纤维材料在电子织物中的应用前景广阔，但仍面临一些挑战。
导电纤维在迫弹上的应用探讨的开题报告
导电纤维在迫弹上的应用探讨的开题报告导电纤维是一种具有导电性的纤维材料，广泛应用于电子、纺织、医疗、航空等领域。
在迫弹上的应用，可以有效地解决迫弹对电子设备的干扰问题，并提高迫弹的电子战斗力。
本文将从导电纤维的基本原理、应用前景、迫弹电子干扰问题以及导电纤维在迫弹上的应用等方面进行探讨。
一、导电纤维基本原理导电纤维利用导电材料的导电性能，将其加工成纤维状，形成具有导电性的纤维材料。
其中，常见的导电材料包括金属、碳纤维、导电聚合物等。
导电纤维的导电性能是由其中的导电材料所决定的。
二、导电纤维的应用前景导电纤维在纺织、医疗、光电、油气等领域都有广泛的应用。
特别是在电子领域，导电纤维可以作为电子器件的重要材料，如柔性显示、透明导电膜等。
在军事领域，导电纤维可以用来制作电子战设备、传感器、电磁屏蔽材料等。
三、迫弹电子干扰问题在现代战争中，随着信息化技术的快速发展，电子战越来越重要。
迫弹作为一种重要的电子战器材，其使用过程中常常会受到其他电子设备的干扰，从而影响其正常工作。
特别是在强电磁干扰环境下，迫弹的电子干扰问题愈加严重。
四、导电纤维在迫弹上的应用如何有效地解决迫弹电子干扰问题，提高迫弹的电子战斗力，是需要探究的问题。
导电纤维作为一种有利于电磁屏蔽的材料，可以用来改善迫弹的电子战性能。
在迫弹的制造过程中，可以将导电纤维与迫弹表面材料复合，形成具有一定电磁屏蔽能力的迫弹表面，从而实现电磁干扰的防护效果。
五、结论导电纤维在军事领域具有广泛的应用前景。
在迫弹电子战领域，导电纤维可以有效地解决电磁干扰问题，提高迫弹的电子战斗力。
然而，在实际应用中，导电纤维复合材料的制备、加工、检测等技术仍需要进一步探索。
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322006年第3期功能性纺织品及纳米技术应用导电纤维的发展现状及应用前景丁长坤,程博闻,任元林,康卫民,张金树(天津工业大学,天津300160)[摘要] 综述了导电纤维的分类和制造方法,介绍了导电纤维的国内外研究进展和用途,预测了导电纤维的市场前景。
[关键词] 导电纤维;制造方法;研究进展;应用 [中图分类号]TS102.52+8 [文献标识码]A [文章编号]1003-1308(2006)03-0032-091 引 言人类对静电现象自古就有所观察和研究,但直至20世纪中期,随着工业生产的发展,因静电造成的事故日益增多,静电的作用和危害才引起各国研究机构和学术组织的重视。
近年来,随着计算机、电信、微波炉等的迅速发展和普及,人类生活、工作环境中的电磁辐射日渐严重,因而产生的电磁波干扰对电子仪器设备的正常工作及人类的生理健康带来了很多负面影响。
为了防止静电干扰和电磁波干扰,从20世纪中期至今,人们已开发出各种抗静电产品和电磁屏蔽材料。
近几十年,研究的重点又更多地转向了导电纤维。
由于导电纤维的抗静电效果显著而持久,且不受环境湿度的影响,当导电层达到一定厚度或导电成份达到一定比例后,就具有优良的电磁屏蔽功能,因此导电纤维的研制和应用越来越受到重视。
导电纤维是通过电子传导和电晕放电而消除静电的功能性纤维。
通常是指在标准状态下(20℃、65%相对湿度)、比电阻在107Ψ·c m以下的纤维。
导电性能优良的纤维,其比电阻在102～105Ψ·c m,甚至小于10Ψ·cm,而此时涤纶的比电阻大约为1014Ψ·cm,腈纶为1013Ψ·cm,丙纶为6.5×1015Ψ·cm。
由于导电纤维的比电阻值远低于普通纤维,同时电荷半衰期很短,因此导电纤维在任何情况下都可以在极短的时间内消除静电。
另外,用导电纤维制成的导电织物,还具有优异的导电、导热、屏蔽、吸收电磁波等功能,广泛应用于电子、电力行业的导电网、导电工作服;医疗行业的电热服、电面、电热绷带;航空、航天、精密电子行业的电磁屏蔽罩等方面[1]。
2 导电纤维的分类和制造方法2.1 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。
主要方法有直接拉丝法,即将金属线反复通过模具进行拉伸,制成直径4～16μm的纤维。
主要的金属种类有不锈钢、铜和铝等。
其他类似的方法还有切削法,即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性织物。
[收稿日期]2006-08-28;[修订日期]2006-09-06另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。
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,其体积比电阻只有10-4～10-5Ψ·c m ,用但纤维的手感比较差,抱合困难,纤维的混纺不能匀化,因而限制了它的进一步推广和使用。
另外,喷涂法和沉降法制得的导电纤维牢度一般,目前民用的导电纤维生产大都不采用这两种方法。
2.2 碳黑系导电纤维利用碳黑的导电性能来制造导电纤维,这是一种比较古老而普遍的方法。
该方法可分为以下三类:(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法,既不影响纤维原有的物理性能,又使纤维具有了导电性。
(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将碳黑粘合在纤维表面,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均匀分布。
(3)纤维炭化处理有些纤维,如聚丙烯腈纤维、纤维素纤维、沥青系纤维等,经炭化处理后,纤维的主链主要为碳原子,从而使纤维具有导电能力。
采用较多的方法,还是丙烯腈系纤维的低温炭化处理法。
2.3 导电高分子型纤维高分子材料通常被认为是绝缘体,而上世纪70年代聚乙炔导电材料的研制成功却打破了这种传统观念。
之后,又相继诞生了聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等高分子导电物质,人们对高分子材料导电性能的研究也越来越广泛。
利用导电高聚物制备导电纤维,主要方法有以下两种:(1)导电高分子材料的直接纺丝法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。
这里聚苯胺的制备,是苯胺在酸性介质下,用氧化剂(如过硫酸胺)氧化聚合的。
采用的溶剂有N -甲基-2-吡咯烷酮(NMP )、LiCl NMP 、N ,N ′-二甲基丙脲(DMPU )或浓H 2SO 4,日本已有这种产品。
聚苯胺的合成机理比较复杂,目前尚不十分明确,且聚苯胺的导电性能与其他物质的掺杂很有关系,如中性的聚苯胺是绝缘体,掺杂质子酸后即能导电,目前这方面的研究仍在进展中。
由于聚苯胺纺丝的溶剂都是非常用的有机溶剂,目前已有专门的研究,以解决普通溶剂的可溶性问题,采用的办法有:①质子酸掺杂;②结构修饰;③聚苯胺复合衍生物;④聚苯胺胶体微粒。
(2)后处理法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,从而使普通纤维具有导电性能,这里以聚苯胺为例介绍合成方法。
如前所述,聚苯胺的聚合机理十分复杂,其导电性与掺杂剂很有关系。
杭州蓝孔雀化学纤维股份有限公司王雪亮[2]曾对表面反应进行了专门的研究,发现当使用掺杂剂不同、介质不同,甚至当使用纤维的品种不同时,得到的结果经常是大相径庭。
一般而言,聚苯胺较易沉积在极性纤维的表面,首先为PAN 纤维,其次为PA 纤维;而PET 纤维必须进行预处理,在增强表面极性的基础上才能使聚苯胺沉淀在表面。
令人费解的是,纤维素纤维表面无法沉积上聚苯胺。
有文献解释为:含氮元素物质的存在有利于聚苯胺的沉积,同时含氮物33《纺织科学研究》342006年第3期质也是很好的掺杂剂。
这类导电纤维的制备方法,是先将普通纤维在苯胺酸性介质中浸渍,为了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,再浸入到氧化剂溶液中,纤维表面的苯胺能快速聚合,纤维的颜色立即由褐色变成浅绿色,进而变成墨绿色,导电性能亦以墨绿色纤维为最好。
如果苯胺中不加酸性物质,纤维表面经氧化处理后,颜色为褐色或古铜色,导电能力较差,甚至无导电能力。
后处理方法的另一种类似方法是蒸气法。
利用苯胺的挥发性,先将纤维或织物在含铜离子溶液中浸泡,然后在苯胺蒸气和浓HCl气氛中放置,纤维表面能吸附上苯胺并发生聚合之后,形成导电层。
由于苯胺的蒸气毒性较大,这种方法(相对前面一种方法)的使用前景较差。
目前已有文献报道,用苯胺衍生物代替苯胺,以便将各类纤维或织物,特别是致密结构或极性较小的纤维制成导电纤维。
虽然这类导电纤维的手感很好,但其导电能力与环境的影响因素很有关系,且导电能力会随着时间的延长而缓慢衰退,这可能亦与掺杂剂与聚苯胺的分离有关。
2.4 金属化合物型导电纤维许多金属化合物都具有很好的导电性能,利用它们来生产导电纤维目前已成为一种时尚。
这些金属化合物一般都含有铜、银、镍和铬的硫化物或碘化物,而使用最多的是铜的硫化物和碘化物。
硫化铜、硫化亚铜和碘化亚铜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时,共有三种方法。
(1)混合纺丝法这种方法与前述的碳黑方法一样,是将导电性物质与成纤高聚物混合,再纺丝成皮芯层结构。
这种方法适合用于加工各类合成纤维,如可将CuI、表面涂有TiO2的SnO2等导电性物质,与改性PE T混合作为“芯层纺丝”。
(2)吸附法这里的吸附法有两种机理,一种是常规吸附,与前述的碳黑吸附类似,可以通过粘合剂将导电化合物与纤维表面粘合。
纤维可以是强极性的,也可以是弱极性的,或是致密结构的,如PE T。
另一种是通过金属离子与纤维络合吸附,特别是含氮的纤维,如PAN。
被吸附的化合物有CuS、CuI 等,具体处理方法有高温煮染法,如将含氮的纤维在高压、110℃蒸气处理后,再涂上CuS,得到的纤维体积比电阻达到1×101Ψ·cm;或者将纤维直接在CuS溶液中高温高压共煮,由于CuS在水中的溶解度很低,必须加入纤维的溶胀剂、掺杂剂,这样就能得到导电性能较好的导电纤维。
由于导电性物质与纤维之间以络合形式结合,故导电层的牢度较好。
(3)化学反应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。
在目前的文献中,这种方法使用的较多。
在20世纪80年代,日本就研制成这类导电纤维。
有人还专门对导电成分及导电机理进行了研究,如日本研制的Cu9S5导电腈纶,是先将腈纶在含铜离子溶液中处理,然后在还原剂中处理,纤维上的Cu2+变成Cu+与—C N 络合,进一步形成Cu9S5的导电性物质,体积比电阻达到8.2×10-1Ψ·cm。
由于这些导电物质在纤维结构上形成了网络,故导电性能很好。
PAN纤维上的—C N基能与Cu+产生络合,使纤维具有导电性;而对于无—CN基的其他纤维,导电物质就无法与纤维发生络合,因此影响了纤维对金属化合物的吸附和吸附牢度,故无法制得导电性能优良的纤维。
目前已有文献报道,用PET、PA制得的导电纤维,其比电阻也能达到PAN导电纤维的水平,其关键是提高铜的硫化物在纤维表面上的吸附。
3 导电纤维的研究进展导电纤维产生于20世纪60年代末期,日本帝人公司、德国B ASF 公司等率先开发了表面涂敷碳黑的有机导电纤维。
此后,以普通合成纤维为基体,通过物理、机械、化学等途径,在纤维表面涂敷固着金属、碳、导电高分子等导电物质的方法出现过许多种。
此类导电纤维可获得较低的电阻率,导电成分都分布在纤维表面,放电效果良好,但缺点是在反复摩擦和洗涤之后,皮层导电物质较易剥落。
目前应用较广的碳黑涂敷型有机导电纤维,电阻通常在103Ψ·cm 。
1975年,美国Du Pont 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Antron Ⅲ。
从此,各大化纤公司纷纷开始对碳黑为导电成分的复合纤维进行研究与开发。
孟山都公司制成并列型Utron 导电纤维;钟纺公司开发了Belltron 锦纶导电纤维;尤尼吉卡公司开发了Megana 导电纤维;可乐丽公司开发了Kuracarbo ;东洋纺公司开发了KE -9导电纤维。
这一时期,碳黑复合型导电纤维得到了广泛的发展,到20世纪80年代末期,日本碳黑复合型导电纤维的年产量达到了200t 。
其复合结构有皮芯结构、单点或多点内切圆结构、三明治式夹心结构、共混结构等。
由于碳黑或金属化合物在复合结构中受到保护,故有良好的耐久性,也是目前应用最广的结构形式。