導(dǎo)電纖維的制備方法及其制備裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種導(dǎo)電纖維的制備方法，包括：將待處理化學(xué)纖維依次經(jīng)過苯胺氣體和氯化氫氣體后在等離子體條件下進行聚合反應(yīng)，得到導(dǎo)電纖維。本發(fā)明還提供了一種導(dǎo)電纖維的制備裝置，包括：苯胺氣體發(fā)生器、氯化氫氣體發(fā)生器和等離子體聚合反應(yīng)器，待處理化學(xué)纖維依次經(jīng)過所述苯胺氣體發(fā)生器、氯化氫氣體發(fā)生器和等離子體聚合反應(yīng)器。本發(fā)明直接將待處理化學(xué)纖維經(jīng)過苯胺氣體吸附和氯化氫氣體吸附，然后在等離子體條件下進行聚合反應(yīng)，實現(xiàn)苯胺在普通化學(xué)纖維上的干法原位聚合，不僅不需要復(fù)雜的前處理，而且無需添加氧化劑、催化劑等，反應(yīng)快速，制備工藝簡單，操作及控制好，試劑消耗及浪費少，制造成本低廉，過程清潔，無廢水產(chǎn)生。
【專利說明】導(dǎo)電纖維的制備方法及其制備裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于導(dǎo)電纖維【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種導(dǎo)電纖維的制備方法及其制備裝 置。

【背景技術(shù)】
[0002] 導(dǎo)電纖維是通過電子傳導(dǎo)和電暈放電而消除靜電的功能性纖維，具有良好的導(dǎo)電 性和耐久性，在工業(yè)、民用領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。由導(dǎo)電纖維制成的導(dǎo)電織物，具有優(yōu)異的 導(dǎo)電、導(dǎo)熱、屏蔽、吸收電磁波等功能，廣泛應(yīng)用于電子、電力行業(yè)的導(dǎo)電網(wǎng)、導(dǎo)電工作服；醫(yī) 療行業(yè)的電熱服、電面、電熱繃帶；航空、航天、精密電子行業(yè)的電磁頻蔽罩等方面。
[0003] 導(dǎo)電纖維分為金屬系導(dǎo)電纖維、碳黑系導(dǎo)電纖維、導(dǎo)電高分子型纖維和金屬化合 物型導(dǎo)電纖維，其中，導(dǎo)電高分子型纖維主要有兩種，一種是采用高分子導(dǎo)電材料，如聚乙 炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等本征導(dǎo)電聚合物直接紡絲制成的導(dǎo)電高分子型纖維；一種是 對普通化學(xué)纖維進行變性處理，得到導(dǎo)電高分子型纖維。由于直接采用高分子導(dǎo)電材料制 備導(dǎo)電高分子型纖維具有紡絲困難、成本較高的缺點，因此，對普通化學(xué)纖維進行變性處理 是目前獲得導(dǎo)電高分子型纖維的主要方法之一。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)一般采用化學(xué)方法在普通纖維表面修飾導(dǎo)電聚合物形成導(dǎo)電涂層，從而 制備導(dǎo)電纖維。以聚苯胺作為導(dǎo)電涂層的導(dǎo)電纖維為例，其制備方法如下：將普通纖維在含 有溶脹劑和含銅離子的催化劑的苯胺酸性介質(zhì)中浸漬，再浸漬氧化劑溶液后進行聚合，得 到導(dǎo)電纖維，不僅制備工藝復(fù)雜，而且消耗大量試劑，產(chǎn)生大量廢水。尤其對于滌綸、腈綸等 較難修飾的化學(xué)纖維而言，該種方法不僅消耗大量試劑、產(chǎn)生大量廢水，而且苯胺沉積不均 勻，得到的導(dǎo)電纖維中聚苯胺涂層不均勻、結(jié)合牢度及導(dǎo)電能力較差。
[0005] 為了提高聚苯胺與被加工化學(xué)纖維，如滌綸、腈綸等的結(jié)合牢度并提高復(fù)合纖維 的導(dǎo)電性能，有人采用先對滌綸或腈綸纖維進行低溫等離子體預(yù)處理，再采用化學(xué)濕法進 行苯胺氧化聚合，形成聚苯胺導(dǎo)電涂層，該方法制備的導(dǎo)電聚苯胺滌綸復(fù)合纖維具有導(dǎo)電 性能良好、抗靜電性能優(yōu)良的特點，但在這種濕法制備過程中，溶液中苯胺單體、酸性介質(zhì) 及氧化劑三者缺一不可，不僅前處理復(fù)雜、反應(yīng)時間長、試劑消耗量大，而且有大量廢水產(chǎn) 生。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種導(dǎo)電纖維的制備方法及其制備裝置，本發(fā) 明提供的制備方法無需復(fù)雜的前處理，試劑消耗量小，無廢水產(chǎn)生。
[0007] 本發(fā)明提供了一種導(dǎo)電纖維的制備方法，包括：
[0008] 將待處理化學(xué)纖維依次經(jīng)過苯胺氣體和氯化氫氣體后在等離子體條件下進行氣 相原位聚合反應(yīng)，得到導(dǎo)電纖維。
[0009] 優(yōu)選的，還包括：
[0010] 將所述導(dǎo)電纖維依次經(jīng)過苯胺氣體和氯化氫氣體后在等離子體條件下進行聚合 反應(yīng)。
[0011] 優(yōu)選的，所述苯胺氣體的流量為〇?150L/h。
[0012] 優(yōu)選的，所述等離子體條件由等離子體聚合反應(yīng)器提供，所述等離子體聚合反應(yīng) 器的電極間距為5mm?15mm，所述等離子體聚合反應(yīng)器發(fā)生電源的輸出電壓為25v?50v。
[0013] 優(yōu)選的，所述聚合反應(yīng)的時間為Is?10s。
[0014] 優(yōu)選的，所述待處理化學(xué)纖維為滌綸或丙綸等。
[0015] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明將待處理化學(xué)纖維依次經(jīng)過苯胺氣體和氯化氫氣體后在 等離子體條件下進行聚合反應(yīng)，得到導(dǎo)電纖維。本發(fā)明直接將待處理化學(xué)纖維經(jīng)過苯胺氣 體吸附和氯化氫氣體吸附，然后在等離子體條件下進行聚合反應(yīng)，實現(xiàn)苯胺在待處理化學(xué) 纖維上的氣相原位聚合，不僅不需要復(fù)雜的前處理，而且無需添加氧化劑、催化劑等，反應(yīng) 快速，制備工藝簡單，操作及控制好，試劑消耗及浪費少，制造成本低廉，過程清潔，無廢水 產(chǎn)生。同時，本發(fā)明提供的方法制備得到的導(dǎo)電纖維導(dǎo)電性能及抗靜電性能良好，聚苯胺導(dǎo) 電涂層較為均勻，涂層厚薄可調(diào)，且聚苯胺結(jié)合牢固。實驗結(jié)果表明，本發(fā)明提供的方法得 到的導(dǎo)電纖維的導(dǎo)電涂層較為均勻、導(dǎo)電性能優(yōu)良、抗靜電性能較好，涂層結(jié)合較為牢固， 水洗烘干10次后導(dǎo)電性能基本無變化。
[0016] 本發(fā)明還提供了一種導(dǎo)電纖維的制備裝置，包括：苯胺氣體發(fā)生器、氯化氫氣體發(fā) 生器和等離子體聚合反應(yīng)器，待處理化學(xué)纖維依次經(jīng)過所述苯胺氣體發(fā)生器、氯化氫氣體 發(fā)生器和等離子體聚合反應(yīng)器。
[0017] 優(yōu)選的，還包括：退繞裝置和卷繞裝置，待處理化學(xué)纖維依次經(jīng)過所述退繞裝置、 苯胺氣體發(fā)生器、氯化氫氣體發(fā)生器、等離子體聚合反應(yīng)器和卷繞裝置。
[0018] 優(yōu)選的，所述等離子體聚合反應(yīng)器包括：
[0019] 石英管反應(yīng)器；
[0020] 設(shè)置在所述石英管反應(yīng)器內(nèi)壁上的放電電極；
[0021] 設(shè)置在所述石英管反應(yīng)器外壁上的接地電極；
[0022] 分別與所述放電電極和接地電極相連接的等離子體發(fā)生電源；
[0023] 所述待處理化學(xué)纖維經(jīng)過所述石英管反應(yīng)器。
[0024]優(yōu)選的，所述苯胺氣體發(fā)生器包括：
[0025] 苯胺溶液存儲裝置，所述苯胺溶液存儲裝置上設(shè)置有密封蓋；
[0026] 所述密封蓋上設(shè)置有進氣管，所述進氣管的管口位于苯胺溶液的液面以下；所述 進氣管上設(shè)置有流量計；
[0027] 所述密封蓋上設(shè)置有出氣管，所述出氣管的一端管口位于苯胺溶液的液面以上， 另一端管口與苯胺氣體存儲裝置相通；
[0028] 所述待處理化學(xué)纖維經(jīng)過所述苯胺氣體存儲裝置。
[0029] 本發(fā)明提供的導(dǎo)電纖維的制備裝置包括：苯胺氣體發(fā)生器、氯化氫氣體發(fā)生器和 等離子體聚合反應(yīng)器，待處理化學(xué)纖維依次經(jīng)過所述苯胺氣體發(fā)生器、氯化氫氣體發(fā)生器 和等離子體聚合反應(yīng)器。本發(fā)明直接將待處理化學(xué)纖維經(jīng)過苯胺氣體吸附和氯化氫氣體吸 附，然后在等離子體條件下進行聚合反應(yīng)，實現(xiàn)苯胺在待處理化學(xué)纖維上的氣相原位聚合， 不僅不需要復(fù)雜的前處理，而且無需添加氧化劑、催化劑等，反應(yīng)快速，制備工藝簡單，操作 及控制好，試劑消耗及浪費少，制造成本低廉，過程清潔，無廢水產(chǎn)生。本發(fā)明提供的制備裝 置結(jié)構(gòu)簡單，易于操作。另外，本發(fā)明提供的制備裝置可方便地安裝于紡織機中，實現(xiàn)導(dǎo)電 織物的制備。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù) 提供的附圖獲得其他的附圖。
[0031] 圖1為本發(fā)明實施例提供的用于導(dǎo)電纖維的制備裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032] 圖2為本發(fā)明實施例提供的苯胺氣體發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033] 圖3為本發(fā)明實施例提供的氯化氫氣體發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034] 圖4為本發(fā)明實施例提供的等離子體聚合反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035] 圖5為本發(fā)明實施例提供的退繞裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036] 圖6為本發(fā)明實施例提供的卷繞裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037] 圖7為本發(fā)明實施例制備的導(dǎo)電滌綸纖維的SEM照片；
[0038] 圖8為本發(fā)明實施例采用的滌綸纖維的SEM照片；
[0039] 圖9為本發(fā)明實施例制備的導(dǎo)電丙綸纖維的SEM照片；
[0040] 圖10為本發(fā)明實施例采用的丙綸纖維的SEM照片。

【具體實施方式】
[0041] 下面將對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施 例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范 圍。
[0042] 本發(fā)明提供了導(dǎo)電纖維的制備方法，包括：
[0043] 將待處理化學(xué)纖維依次經(jīng)過苯胺氣體和氯化氫氣體后在等離子體條件下進行聚 合反應(yīng)，得到導(dǎo)電纖維。
[0044] 本發(fā)明以普通化學(xué)纖維為原料，將其依次經(jīng)過苯胺氣體和氯化氫氣體后，使苯胺 在等離子體條件下進行原位聚合反應(yīng)，在普通化學(xué)纖維表面形成導(dǎo)電涂層，無需氧化劑即 可制備得到導(dǎo)電性能良好的導(dǎo)電纖維。
[0045] 在本發(fā)明中，所述待處理化學(xué)纖維為需要進行導(dǎo)電涂層修飾的化學(xué)纖維，本發(fā)明 對其并無特殊限制，如滌綸、腈綸、丙綸、聚酰胺纖維等，優(yōu)選為滌綸或丙綸。本發(fā)明對所述 滌綸纖維沒有特殊限制，市售的滌綸紗線即可，例如規(guī)格為150D/299F的滌綸紗線等。
[0046] 首先將待處理化學(xué)纖維經(jīng)過苯胺氣體，即在苯胺氣體環(huán)境下使苯胺吸附在待處理 化學(xué)纖維表面。具體而言，本發(fā)明優(yōu)選使待處理化學(xué)纖維經(jīng)過苯胺氣體發(fā)生器，使新形成的 苯胺氣體吸附于待處理化學(xué)纖維表面。在本發(fā)明中，待處理化學(xué)纖維經(jīng)過苯胺氣體時，苯胺 氣體的流量優(yōu)選為〇?150L/h，更優(yōu)選為10L/h?120L/h，最優(yōu)選為30L/h?90L/h。本 發(fā)明對所述待處理化學(xué)纖維的速度沒有特殊限制，在待處理化學(xué)纖維表面吸附足夠量的苯 胺氣體即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要通過實驗確定。在直接制備織物時，所述待處理 化學(xué)纖維的速度與織機要求的緯線速度相同，即可實現(xiàn)聚苯胺導(dǎo)電涂層修飾后直接制備織 物。作為優(yōu)選，所述苯胺氣體以含氮氣的氣體作為載體，所述含氮氣的氣體包括空氣或者純 氮氣。
[0047]經(jīng)過苯胺氣體后，將所述待處理化學(xué)纖維繼續(xù)經(jīng)過氯化氫氣體，即在氯化氫氣體 環(huán)境下使氯化氫吸附在待處理化學(xué)纖維表面。具體而言，本發(fā)明優(yōu)選使用待處理化學(xué)纖維 經(jīng)過氯化氫氣體發(fā)生器，使新形成的氯化氫氣體吸附于待處理化學(xué)纖維表面。在本發(fā)明中， 待處理化學(xué)纖維經(jīng)過氯化氫氣體時，氯化氫氣體的流量優(yōu)選為〇?150L/h，更優(yōu)選為10L/ h?120L/h，最優(yōu)選為30L/h?90L/h。本發(fā)明對所述待處理化學(xué)纖維的速度沒有特殊限制， 在待處理化學(xué)纖維表面吸附足夠量的氯化氫氣體即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要通過 實驗確定。作為優(yōu)選，所述待處理化學(xué)纖維經(jīng)過苯胺氣體的速度和經(jīng)過氯化氫氣體的速度 相同。
[0048]依次經(jīng)過苯胺氣體和氯化氫氣體后，待處理化學(xué)纖維表面吸附有苯胺和氯化氫， 然后在等離子體條件下進行聚合反應(yīng)，苯胺在氯化氫和等離子體存在的作用下在待處理化 學(xué)纖維上原位聚合，形成聚苯胺導(dǎo)電層，得到導(dǎo)電纖維。
[0049]在本發(fā)明中，所述等離子體條件由等離子體聚合反應(yīng)器提供，即，所述聚合反應(yīng)在 等離子體聚合反應(yīng)器中進行。所述等離子體聚合反應(yīng)器包括石英管反應(yīng)器、分別設(shè)置在石 英管反應(yīng)器上的放電電極和接地電極和分別與所述放電電極和接地電極相連接的等離子 體發(fā)生電源。在本發(fā)明中，所述等離子體聚合反應(yīng)器的電極間距優(yōu)選為5_?15_，更優(yōu)選 為8_。采用上述等離子體聚合反應(yīng)器進行聚合反應(yīng)時，所述等離子體聚合反應(yīng)器發(fā)生電源 的輸出電壓優(yōu)選為25v?50v，更優(yōu)選為32v;此時，所述聚合反應(yīng)的時間優(yōu)選為Is?10s， 更優(yōu)選為3s。所述聚合反應(yīng)優(yōu)選在空氣條件下進行。
[0050] 聚合反應(yīng)完畢后，即可得到導(dǎo)電纖維。得到導(dǎo)電纖維后，還可進一步采用苯胺對所 述導(dǎo)電纖維進行再次修飾，具體步驟如下：
[0051] 將所述導(dǎo)電纖維依次經(jīng)過苯胺氣體和氯化氫氣體后在等離子體條件下進行聚合 反應(yīng)。
[0052] 對導(dǎo)電纖維進行第二次修飾的過程與第一次修飾的過程基本相同，本發(fā)明在此不 再贅述，第二次修飾過程中各步驟的工藝條件和參數(shù)，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)需要自行選擇 即可，本發(fā)明沒有特殊限制。
[0053] 本發(fā)明直接將待處理化學(xué)纖維經(jīng)過苯胺氣體吸附和氯化氫氣體吸附，然后在等離 子體條件下進行聚合反應(yīng)，實現(xiàn)苯胺在待處理化學(xué)纖維上的干法原位聚合，不僅不需要復(fù) 雜的前處理，而且無需添加氧化劑、催化劑等，反應(yīng)快速，制備工藝簡單，操作及控制好，試 劑消耗及浪費少，制造成本低廉，過程清潔，無廢水產(chǎn)生。同時，本發(fā)明提供的方法制備得到 的導(dǎo)電纖維導(dǎo)電性能及抗靜電性能良好，聚苯胺導(dǎo)電涂層較為均勻，涂層厚薄可調(diào)，且聚苯 胺結(jié)合牢固。
[0054] 本發(fā)明還提供了一種導(dǎo)電纖維的制備裝置，包括：苯胺氣體發(fā)生器、氯化氫氣體發(fā) 生器和等離子體聚合反應(yīng)器，待處理化學(xué)纖維依次經(jīng)過所述苯胺氣體發(fā)生器、氯化氫氣體 發(fā)生器和等離子體聚合反應(yīng)器。
[0055] 參見圖1，圖1為本發(fā)明實施例提供的導(dǎo)電纖維的制備裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，1 為苯胺氣體發(fā)生器，2為氯化氫氣體發(fā)生器，3為等離子體聚合反應(yīng)器。
[0056] 本發(fā)明使待處理化學(xué)纖維依次經(jīng)過苯胺氣體發(fā)生器1、氯化氫氣體發(fā)生器2,使待 處理化學(xué)纖維表面吸附有苯胺和氯化氫，然后在等離子體聚合反應(yīng)器3中進行聚合反應(yīng)， 得到導(dǎo)電纖維。
[0057] 在本發(fā)明中，所述苯胺氣體發(fā)生器的作用在于產(chǎn)生苯胺氣體，使待處理化學(xué)纖維 經(jīng)過時表面吸附苯胺。在本發(fā)明中，所述苯胺氣體發(fā)生器優(yōu)選包括：
[0058] 苯胺溶液存儲裝置，所述苯胺溶液存儲裝置上設(shè)置有密封蓋；
[0059] 所述密封蓋上設(shè)置有進氣管，所述進氣管的管口位于苯胺溶液的液面以下；所述 進氣管上設(shè)置有流量計；
[0060] 所述密封蓋上設(shè)置有出氣管，所述出氣管的一端管口位于苯胺溶液的液面以上， 另一端管口與苯胺氣體存儲裝置相通；
[0061] 所述待處理化學(xué)纖維經(jīng)過所述苯胺氣體存儲裝置。
[0062] 參見圖2,圖2為本發(fā)明實施例提供的苯胺氣體發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，21為 苯胺溶液存儲裝置，22為設(shè)置在苯胺溶液存儲裝置21上的密封蓋，23為設(shè)置在密封蓋22 上的進氣管，進氣管23的一端管口位于苯胺溶液液面以下，另一端管口通過流量計27與進 氣泵24相連通，25為設(shè)置在密封蓋22上的出氣管，出氣管25的一端管口位于苯胺溶液的 液面以上，另一端管口與苯胺氣體存儲裝置26相連通。
[0063] 通過進氣泵24向苯胺溶液存儲裝置21中充入氮氣或其他氣體，使其中的苯胺以 氣體的形式擴散至苯胺氣體存儲裝置26中，待處理化學(xué)纖維經(jīng)過苯胺氣體存儲裝置26時， 將苯胺氣體吸附至待處理化學(xué)纖維表面。
[0064] 具體而言，苯胺氣體存儲裝置26可以為兩端相對封閉的管，苯胺氣體充滿管內(nèi)， 待處理化學(xué)纖維經(jīng)過該管時吸附苯胺氣體。
[0065] 在其他實施例中，所述苯胺氣體發(fā)生器還包括設(shè)置在進氣管23上的閥門和氣體 流量計，用于調(diào)控苯胺氣體存儲裝置26中苯胺氣體的飽和狀態(tài)以及均勻性，從而最終控制 待處理化學(xué)纖維對苯胺氣體的吸附量。
[0066] 在本發(fā)明中，所述氯化氫氣體發(fā)生器的作用在于產(chǎn)生氯化氫氣體，使待處理化學(xué) 纖維經(jīng)過時表面吸附氯化氫。在本發(fā)明中，所述氯化氫氣體發(fā)生器優(yōu)選包括：
[0067] 鹽酸溶液存儲裝置，所述鹽酸溶液存儲裝置上設(shè)置有密封蓋；
[0068] 所述密封蓋上設(shè)置有進氣管，所述進氣管的管口位于鹽酸溶液的液面以下；
[0069] 所述密封蓋上設(shè)置有出氣管，所述出氣管的一端管口位于鹽酸溶液的液面以上， 另一端管口與氯化氫氣體存儲裝置相通；
[0070] 所述待處理化學(xué)纖維經(jīng)過所述氯化氫氣體存儲裝置。
[0071] 參見圖3,圖3為本發(fā)明實施例提供的氯化氫氣體發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，31 為鹽酸溶液存儲裝置，32為設(shè)置在鹽酸溶液存儲裝置31上的密封蓋，33為設(shè)置在密封蓋32 上的進氣管，進氣管33的一端管口位于鹽酸溶液液面以下另一端管口與進氣泵34相連通， 35為設(shè)置在密封蓋22上的出氣管，出氣管35的一端管口位于鹽酸溶液的液面以上，另一端 管口與氯化氫氣體存儲裝置36相連通。
[0072] 通過進氣泵34向鹽酸溶液存儲裝置31中充入過濾空氣，使其中的氯化氫以氣體 的形式擴散至氯化氫氣體存儲裝置36中，待處理化學(xué)纖維經(jīng)過氯化氫氣體存儲裝置36時， 將氯化氫氣體吸附至待處理化學(xué)纖維表面。
[0073] 具體而言，氯化氫氣體存儲裝置36可以為兩端封閉的管，氯化氫氣體充滿管內(nèi)， 待處理化學(xué)纖維經(jīng)過該管時吸附氯化氫氣體。
[0074] 在其他實施例中，所述氯化氫氣體發(fā)生器還包括設(shè)置在進氣管33上的閥門和氣 體流量計，用于調(diào)控氯化氫氣體存儲裝置36中氯化氫氣體的飽和狀態(tài)以及均勻性，從而最 終控制待處理化學(xué)纖維對氯化氫氣體的吸附量。
[0075] 在本發(fā)明中，等離子體聚合反應(yīng)器3的作用在于提供等離子體環(huán)境，使苯胺在待 處理化學(xué)纖維上原位干法聚合。在本發(fā)明中，等離子體聚合反應(yīng)器3優(yōu)選包括：
[0076] 石英管反應(yīng)器；
[0077] 設(shè)置在所述石英管反應(yīng)器內(nèi)壁上的放電電極；
[0078] 設(shè)置在所述石英管反應(yīng)器外壁上的接地電極；
[0079] 分別與所述放電電極和接地電極相連接的等離子體發(fā)生電源；
[0080] 所述待處理化學(xué)纖維經(jīng)過所述石英管反應(yīng)器。
[0081] 參見圖4,圖4為本發(fā)明實施例提供的等離子體聚合反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖，其中， 41為石英管反應(yīng)器,42為設(shè)置在石英管反應(yīng)器41內(nèi)壁上的放電電極,43為設(shè)置在石英管反 應(yīng)器41外壁上的接地電極，44為等離子體發(fā)生電源。
[0082] 在本發(fā)明中，石英管反應(yīng)器41為苯胺的聚合反應(yīng)提供場所，其內(nèi)壁上設(shè)置有放電 電極42,外壁設(shè)置有接地電極43,放電電極42與等離子體發(fā)生電源44的高壓輸出端相連， 接地電極43與等離子體發(fā)生電源44的接地電極相連。放電電極42和接地電極43平行設(shè) 置,通過高壓放電產(chǎn)生等離子體。在本發(fā)明的一個實施例中，放電電極42和接地電極43的 間距可以為5mm?15mm，優(yōu)選為8mm。在本發(fā)明的另一個實施例中，放電電極42和接地電 極43均為不銹鋼絲網(wǎng)電極。
[0083] 為安全起見，在本發(fā)明的另一個實施例中，還包括容納石英管反應(yīng)器41的石英管 保護罩45。
[0084] 在本發(fā)明的另一個實施例中，還包括設(shè)置于石英管保護罩45外部或者石英管反 應(yīng)器41外部的散熱器46,用于對石英管反應(yīng)器41進行散熱。散熱器46可以是散熱風(fēng)扇， 本發(fā)明對此并無特殊限制。
[0085] 在本發(fā)明的另一個實施例中，還包括支架，支架的作用在于支持石英管反應(yīng)器41。
[0086] 本發(fā)明使待處理化學(xué)纖維依次通過苯胺氣體發(fā)生器1、氯化氫氣體發(fā)生器2和等 離子體聚合反應(yīng)器3,同時控制相應(yīng)的反應(yīng)條件，即可完成苯胺的原位干法聚合，在普通化 學(xué)纖維表面形成聚苯胺導(dǎo)電層，得到導(dǎo)電纖維。
[0087] 本發(fā)明優(yōu)選將苯胺氣體發(fā)生器1的苯胺氣體存儲裝置、氯化氫氣體發(fā)生器2的氯 化氫氣體存儲裝置和等離子體聚合反應(yīng)器3的反應(yīng)器的軸中心調(diào)節(jié)至一條直線上，使待處 理化學(xué)纖維依次經(jīng)過苯胺氣體發(fā)生器1、氯化氫氣體發(fā)生器2和等離子體聚合反應(yīng)器3,從 而均勻吸附苯胺和氯化氫，形成均勻的聚苯胺導(dǎo)電涂層。
[0088] 在本發(fā)明的一個實施例中，除了苯胺氣體發(fā)生器1、氯化氫氣體發(fā)生器2和等離子 體聚合反應(yīng)器3,還包括退繞裝置4和卷繞裝置5,退繞裝置4的目的在于放線，卷繞裝置5 的目的在于收線，待處理化學(xué)纖維由退繞裝置4放出，經(jīng)過苯胺氣體發(fā)生器1、氯化氫氣體 發(fā)生器2和等離子體聚合反應(yīng)器3后，由卷繞裝置5收集。
[0089] 在本發(fā)明中，所述退繞裝置優(yōu)選包括：
[0090] 用于纏繞待處理化學(xué)纖維的退繞軸；
[0091] 用于調(diào)節(jié)待處理化學(xué)纖維張力的張力裝置。
[0092] 參見圖5,圖5為本發(fā)明實施例提供的退繞裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，51為退繞軸， 52為張力裝置。
[0093] 待處理化學(xué)纖維纏繞在退繞軸51上，放線后經(jīng)過張力裝置52調(diào)節(jié)張力再經(jīng)過苯 胺氣體發(fā)生器2。
[0094] 在本發(fā)明的另一個實施例中，退繞裝置4還包括可調(diào)節(jié)裝置，可調(diào)節(jié)裝置用于調(diào) 節(jié)退繞軸的位置，使退繞的待處理化學(xué)纖維與苯胺氣體發(fā)生器1中的苯胺氣體存儲裝置位 于一條直線上。
[0095] 在本發(fā)明中，所述卷繞裝置優(yōu)選包括：
[0096] 用于纏繞待處理化學(xué)纖維的卷繞盤；
[0097] 用于調(diào)節(jié)待處理化學(xué)纖維張力的張力裝置；
[0098] 用于驅(qū)動卷繞盤的可調(diào)節(jié)驅(qū)動電機。
[0099] 參見圖6,圖6為本發(fā)明實施例提供的卷繞裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，61為卷繞盤， 62為張力裝置。
[0100] 苯胺在等離子體聚合反應(yīng)器聚合完畢形成導(dǎo)電纖維后，在可調(diào)節(jié)驅(qū)動電機（未在 圖中示出）的作用下，經(jīng)過張力裝置62調(diào)節(jié)張力后卷繞于卷繞盤上形成纖維卷，從而直接 進行下一步應(yīng)用。
[0101] 在本發(fā)明的另一個實施例中，卷繞裝置5還包括可調(diào)節(jié)裝置，可調(diào)節(jié)裝置用于調(diào) 節(jié)卷繞盤的位置，使得到的導(dǎo)電纖維與等離子體聚合反應(yīng)器的反應(yīng)器位于一條直線上。
[0102] 本發(fā)明提供的制備裝置的使用方法如下：
[0103] 將卷繞有待處理化學(xué)纖維的退繞裝置、苯胺氣體發(fā)生器、氯化氫氣體發(fā)生器、等離 子體聚合反應(yīng)器和卷繞裝置安裝好，使待處理化學(xué)纖維由退繞裝置依次經(jīng)過苯胺氣體發(fā)生 器、氯化氫氣體發(fā)生器和等離子體聚合反應(yīng)器后卷繞于卷繞裝置上；
[0104] 經(jīng)過苯胺氣體發(fā)生器時，苯胺氣體的流量優(yōu)選為0?150L/h，更優(yōu)選為10L/h? 120L/h，最優(yōu)選為30L/h?90L/h;經(jīng)過氯化氫氣體發(fā)生器時，氯化氫氣體的流量優(yōu)選為 0?150L/h，更優(yōu)選為10L/h?120L/h，最優(yōu)選為30L/h?90L/h;經(jīng)過等離子體聚合反應(yīng) 器時，其電極間距優(yōu)選為5mm?15mm，更優(yōu)選為8mm;等離子體發(fā)生電源的輸出電壓優(yōu)選為 25v?50v，更優(yōu)選為32v;聚合反應(yīng)的時間優(yōu)選為Is?10s，更優(yōu)選為3s。
[0105] 本發(fā)明提供的導(dǎo)電纖維的制備裝置結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，能夠制備得到導(dǎo)電性能 優(yōu)良、抗靜電性能好的導(dǎo)電纖維。
[0106] 另外，本發(fā)明提供的制備裝置可方便地安裝于織機中，實現(xiàn)導(dǎo)電織物的制備。例 如，可以將本發(fā)明提供的制備裝置安裝于織機的儲緯器和引緯裝置之間，待處理化學(xué)纖維 卷繞于儲緯器上，經(jīng)過苯胺氣體發(fā)生器、氯化氫氣體發(fā)生器和等離子體聚合反應(yīng)器修飾得 到導(dǎo)電纖維后直接由引緯裝置引出，作為緯線與經(jīng)線編織得到織物。
[0107] 為進一步說明本發(fā)明，以下結(jié)合實施例對本發(fā)明提供的導(dǎo)電纖維的制備方法及其 制備裝置進行詳細描述。
[0108] 實施例1
[0109] 參見圖1，導(dǎo)電纖維的制備裝置包括：退繞裝置4、苯胺氣體發(fā)生器1、氯化氫氣體 發(fā)生器2、等離子體聚合反應(yīng)器3和卷繞裝置5,其中，苯胺氣體發(fā)生器包括：苯胺溶液儲瓶， 設(shè)置在苯胺溶液儲瓶上的密封蓋，位于苯胺溶液液面以下的進氣管，進氣管通過流量計與 進氣泵相連，位于苯胺溶液液面以上的出氣管，與出氣管另一端相連的苯胺氣體存儲管； [0110] 氯化氫氣體發(fā)生器包括：鹽酸溶液儲瓶，設(shè)置在鹽酸溶液儲瓶上的密封蓋，位于鹽 酸液面以下的進氣管，位于鹽酸液面以上的出氣管，與出氣管另一端相連的氯化氫氣體存 儲管；
[0111] 等離子體聚合反應(yīng)器3包括：規(guī)格為400mm*10mm*10mm的石英管反應(yīng)器，其壁厚為 2mm;設(shè)置在石英管反應(yīng)器外壁上的不銹鋼絲網(wǎng)接地電極,規(guī)格為300mm*10mm;設(shè)置在石英 管反應(yīng)器內(nèi)壁上的不銹鋼絲網(wǎng)放電電極，尺寸為300mm*2mm;分別與接地電極和放電電極 相連的等離子體發(fā)生電源；接地電極和放電電極的間距為8mm。
[0112] 實施例2?4
[0113] 以規(guī)格為150D/299F、比電阻平均值為2500MQ?〇!!、長度為2m的滌綸紗線為原料， 在實施例1提供的制備裝置中進行聚苯胺修飾，修飾過程中，苯胺氣體發(fā)生器中，以氮氣作 為進氣，氮氣的鼓氣量分別為30L/h、60L/h和90L/h;氯化氫氣體發(fā)生器中，以空氣作為進 氣，空氣的鼓氣量相應(yīng)的分別為30L/h、60L/h和90L/h;等離子聚合反應(yīng)器中，等離子體發(fā) 生電源的輸出電壓為32v，聚合時間為3s，即紗線在等離子聚合反應(yīng)器中的停留時間為3s， 得到導(dǎo)電纖維。
[0114] 對實施例4制備的導(dǎo)電纖維及原滌綸纖維進行掃描電鏡觀察，結(jié)果參見圖7和圖 8,圖7為本發(fā)明實施例制備的導(dǎo)電纖維的SEM照片；圖8為本發(fā)明實施例采用的滌綸纖維 的SEM照片。由圖7和圖8可知，本發(fā)明提供的方法得到的導(dǎo)電纖維的導(dǎo)電涂層分布較為 均勻。
[0115] 按照合成短纖維比電阻國標(biāo)方法（GBT14342-1993)，將得到的導(dǎo)電纖維靜止24h， 測定其體積比電阻值，結(jié)果參見表1，表1為本發(fā)明實施例2?4提供的滌綸纖維的測定結(jié) 果。
[0116] 表1本發(fā)明實施例2?4提供的滌綸纖維的測定結(jié)果
[0117]

【權(quán)利要求】
1. 一種導(dǎo)電纖維的制備方法，包括： 將待處理化學(xué)纖維依次經(jīng)過苯胺氣體和氯化氫氣體后在等離子體條件下進行聚合反 應(yīng)，得到導(dǎo)電纖維。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，還包括： 將所述導(dǎo)電纖維依次經(jīng)過苯胺氣體和氯化氫氣體后在等離子體條件下進行聚合反應(yīng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述苯胺氣體的流量為0?150L/h。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述等離子體條件由等離子體聚合 反應(yīng)器提供，所述等離子體聚合反應(yīng)器的電極間距為5_?15_，所述等離子體聚合反應(yīng) 器發(fā)生電源的輸出電壓為25v?50v。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述聚合反應(yīng)的時間為Is?10s。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述待處理化學(xué)纖維為滌綸或丙綸。
7. -種導(dǎo)電纖維的制備裝置，其特征在于，包括：苯胺氣體發(fā)生器、氯化氫氣體發(fā)生器 和等離子體聚合反應(yīng)器，待處理化學(xué)纖維依次經(jīng)過所述苯胺氣體發(fā)生器、氯化氫氣體發(fā)生 器和等離子體聚合反應(yīng)器。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，還包括：退繞裝置和卷繞裝置，待處理化 學(xué)纖維依次經(jīng)過所述退繞裝置、苯胺氣體發(fā)生器、氯化氫氣體發(fā)生器、等離子體聚合反應(yīng)器 和卷繞裝置。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的裝置，其特征在于，所述等離子體聚合反應(yīng)器包括： 石英管反應(yīng)器； 設(shè)置在所述石英管反應(yīng)器內(nèi)壁上的放電電極； 設(shè)置在所述石英管反應(yīng)器外壁上的接地電極； 分別與所述放電電極和接地電極相連接的等離子體發(fā)生電源； 所述待處理化學(xué)纖維經(jīng)過所述石英管反應(yīng)器。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的裝置，其特征在于，所述苯胺氣體發(fā)生器包括： 苯胺溶液存儲裝置，所述苯胺溶液存儲裝置上設(shè)置有密封蓋； 所述密封蓋上設(shè)置有進氣管，所述進氣管的管口位于苯胺溶液的液面以下；所述進氣 管上設(shè)置有流量計； 所述密封蓋上設(shè)置有出氣管，所述出氣管的一端管口位于苯胺溶液的液面以上，另一 端管口與苯胺氣體存儲裝置相通； 所述待處理化學(xué)纖維經(jīng)過所述苯胺氣體存儲裝置。
【文檔編號】C08G73/02GK104358011SQ201410563866
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月21日
【發(fā)明者】馮志華, 劉帥, 劉德啟 申請人:蘇州大學(xué)