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《導(dǎo)電纖維的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用前景_丁長(zhǎng)坤》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、322006年第3期功能性紡織品及納米技術(shù)應(yīng)用導(dǎo)電纖維的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用前景丁長(zhǎng)坤,程博聞,任元林,康衛(wèi)民,張金樹(shù)(天津工業(yè)大學(xué),天津300160)[摘要]綜述了導(dǎo)電纖維的分類和制造方法,介紹了導(dǎo)電纖維的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展和用途,預(yù)測(cè)了導(dǎo)電纖維的市場(chǎng)前景。[關(guān)鍵詞]導(dǎo)電纖維;制造方法;研究進(jìn)展;應(yīng)用+[中圖分類號(hào)]TS102.528[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]1003-1308(2006)03-0032-091引言人類對(duì)靜電現(xiàn)象自古就有所觀察和研究,但直至20世紀(jì)中期,隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展,因靜電造成的事故日益增多,靜電的作用和危害才引起各國(guó)研究機(jī)構(gòu)和學(xué)術(shù)組織的重視。近年來(lái),
2、隨著計(jì)算機(jī)、電信、微波爐等的迅速發(fā)展和普及,人類生活、工作環(huán)境中的電磁輻射日漸嚴(yán)重,因而產(chǎn)生的電磁波干擾對(duì)電子儀器設(shè)備的正常工作及人類的生理健康帶來(lái)了很多負(fù)面影響。為了防止靜電干擾和電磁波干擾,從20世紀(jì)中期至今,人們已開(kāi)發(fā)出各種抗靜電產(chǎn)品和電磁屏蔽材料。近幾十年,研究的重點(diǎn)又更多地轉(zhuǎn)向了導(dǎo)電纖維。由于導(dǎo)電纖維的抗靜電效果顯著而持久,且不受環(huán)境濕度的影響,當(dāng)導(dǎo)電層達(dá)到一定厚度或?qū)щ姵煞葸_(dá)到一定比例后,就具有優(yōu)良的電磁屏蔽功能,因此導(dǎo)電纖維的研制和應(yīng)用越來(lái)越受到重視。導(dǎo)電纖維是通過(guò)電子傳導(dǎo)和電暈放電而消除靜電的功能性纖維。通常是指在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下72(20℃、65%相對(duì)濕度
3、)、比電阻在10Ψ·cm以下的纖維。導(dǎo)電性能優(yōu)良的纖維,其比電阻在10～5141310Ψ·cm,甚至小于10Ψ·cm,而此時(shí)滌綸的比電阻大約為10Ψ·cm,腈綸為10Ψ·cm,丙綸為6.5×1510Ψ·cm。由于導(dǎo)電纖維的比電阻值遠(yuǎn)低于普通纖維,同時(shí)電荷半衰期很短,因此導(dǎo)電纖維在任何情況下都可以在極短的時(shí)間內(nèi)消除靜電。另外,用導(dǎo)電纖維制成的導(dǎo)電織物,還具有優(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[1]熱服、電面、電熱繃帶;航空、航天、精密電子行業(yè)的電磁屏蔽罩等方面。2導(dǎo)電纖維的分類和制造方法2.1金屬系導(dǎo)電纖
4、維這類纖維是利用金屬的導(dǎo)電性能而制得的。主要方法有直接拉絲法,即將金屬線反復(fù)通過(guò)模具進(jìn)行拉伸,制成直徑4～16μm的纖維。主要的金屬種類有不銹鋼、銅和鋁等。其他類似的方法還有切削法,即將金屬直接切削成纖維狀的細(xì)絲。金屬纖維一般不單獨(dú)使用,而與普通纖維混紡制成導(dǎo)電性織物。[收稿日期]2006-08-28;[修訂日期]2006-09-06《紡織科學(xué)研究》33另一種方法是金屬噴涂法。它是將普通纖維先進(jìn)行表面處理,再用真空噴涂或化學(xué)電涂法將金屬沉降在纖維表面,使纖維具有金屬一樣的導(dǎo)電性。金屬系導(dǎo)電纖維的導(dǎo)電性能接近于純金屬,是導(dǎo)電性能最好的一種纖維,其體積比電阻只有-4-51
5、0～10Ψ·cm,用但纖維的手感比較差,抱合困難,纖維的混紡不能勻化,因而限制了它的進(jìn)一步推廣和使用。另外,噴涂法和沉降法制得的導(dǎo)電纖維牢度一般,目前民用的導(dǎo)電纖維生產(chǎn)大都不采用這兩種方法。2.2碳黑系導(dǎo)電纖維利用碳黑的導(dǎo)電性能來(lái)制造導(dǎo)電纖維,這是一種比較古老而普遍的方法。該方法可分為以下三類:(1)摻雜法將碳黑與成纖物質(zhì)混合后紡絲,碳黑在纖維中成連續(xù)相結(jié)構(gòu),賦予纖維導(dǎo)電性能。這種方法一般采用皮芯復(fù)合紡絲法,既不影響纖維原有的物理性能,又使纖維具有了導(dǎo)電性。(2)涂層法涂層法是在普通纖維表面涂上碳黑。涂層方法可以采用粘合劑將碳黑粘合在纖維表面,或者直接將纖維表面快速軟
6、化、并與碳黑粘合。這種方法的缺點(diǎn)是碳黑容易脫落,手感亦不好,碳黑在纖維表面不易均勻分布。(3)纖維炭化處理有些纖維,如聚丙烯腈纖維、纖維素纖維、瀝青系纖維等,經(jīng)炭化處理后,纖維的主鏈主要為碳原子,從而使纖維具有導(dǎo)電能力。采用較多的方法,還是丙烯腈系纖維的低溫炭化處理法。2.3導(dǎo)電高分子型纖維高分子材料通常被認(rèn)為是絕緣體,而上世紀(jì)70年代聚乙炔導(dǎo)電材料的研制成功卻打破了這種傳統(tǒng)觀念。之后,又相繼誕生了聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等高分子導(dǎo)電物質(zhì),人們對(duì)高分子材料導(dǎo)電性能的研究也越來(lái)越廣泛。利用導(dǎo)電高聚物制備導(dǎo)電纖維,主要方法有以下兩種:(1)導(dǎo)電高分子材料的直接紡絲法直接紡絲
7、法一般采用濕法紡絲,如將聚苯胺配成濃溶液,在一定的凝固浴中拉伸紡絲。這里聚苯胺的制備,是苯胺在酸性介質(zhì)下,用氧化劑(如過(guò)硫酸胺)氧化聚合的。采用的溶劑有N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、LiClNMP、N,N′-二甲基丙脲(DMPU)或濃H2SO4,日本已有這種產(chǎn)品。聚苯胺的合成機(jī)理比較復(fù)雜,目前尚不十分明確,且聚苯胺的導(dǎo)電性能與其他物質(zhì)的摻雜很有關(guān)系,如中性的聚苯胺是絕緣體,摻雜質(zhì)子酸后即能導(dǎo)電,目前這方面的研究仍在進(jìn)展中。由于聚苯胺紡絲的溶劑都是非常用的有機(jī)溶劑,目前已有專門(mén)的研究,以解決普通溶劑的可溶性問(wèn)題,采用的辦法有:①質(zhì)子酸摻雜;②結(jié)構(gòu)修
