摘要 摘要 智能紡織品作為一類新穎的高新技術(shù)產(chǎn)品，正日益受到人們的重視， 一些專家將智能紡織品看作是紡織服裝工業(yè)的未來。導(dǎo)電纖維作為制造 智能紡織品的一類重要材料已引起國內(nèi)外材料界的廣泛關(guān)注，其研究和 開發(fā)正方興未艾。制備導(dǎo)電纖維的方法有多種，如制各金屬纖維、在成 纖聚合物中混入金屬粉末、炭黑等導(dǎo)電成分、合成纖維表面金屬化處理 或鍍金屬等，這些方法均存在一定的弊端和局限性。近年來，高分子界 對(duì)導(dǎo)電聚合物的研究非?；钴S，其中聚苯胺以其制備簡單、在空氣和水 中穩(wěn)定性好、電導(dǎo)率高等優(yōu)點(diǎn)受到人們的廣泛重視，一些研究者開始探 索制備聚苯胺導(dǎo)電纖維。其中包括聚苯胺本體導(dǎo)電纖維和聚苯胺復(fù)合導(dǎo) 電纖維，而前者除對(duì)溶劑和紡絲設(shè)備要求高外，所得纖維強(qiáng)度差且脆性 也大。所以目前最有運(yùn)用前景的還是聚苯胺復(fù)合導(dǎo)電纖維。聚苯胺復(fù)合 導(dǎo)電纖維的制備有較多方法，研究較成熟、使用最多的是化學(xué)氧化“現(xiàn) 場(chǎng)”吸附聚合法。但還有很多問題有待于解決，如對(duì)聚苯胺纖維的成型 機(jī)理、反應(yīng)條件和聚合物結(jié)構(gòu)對(duì)纖維導(dǎo)電性能的影響等研究還很不充分。 本課題采用“現(xiàn)場(chǎng)”吸附聚合法制備聚苯胺復(fù)合導(dǎo)電纖維，就反應(yīng)條件 對(duì)纖維導(dǎo)電性能的影響進(jìn)行研究，并觀察在某一刺激下，纖維所產(chǎn)生的 響應(yīng)。具體內(nèi)容如下： 1 實(shí)驗(yàn)材料的選定。 2 研究各反應(yīng)條件的改變對(duì)纖維導(dǎo)電性能的影響規(guī)律，確定各工藝 參數(shù)的合適范圍。 3 利用二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化參數(shù)，得出最佳 工藝條件。 4 對(duì)所制備的纖維的結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行觀察、分析。 5 觀察纖維在力學(xué)作用下所產(chǎn)生的響應(yīng)。 通過實(shí)驗(yàn)和分析，完成了如下的工作： 1 選用氨綸纖維為基質(zhì)，制備聚苯胺t 氨綸復(fù)合導(dǎo)電纖維。 2 確定了制備聚苯n 氨綸復(fù)合導(dǎo)電纖維的工藝流程，通過實(shí)驗(yàn)確定 摘要 預(yù)處理和預(yù)浸泡工藝參數(shù)；選定過硫酸銨為氧化劑，鹽酸為摻雜酸：并 得出各聚合條件的改變對(duì)纖維導(dǎo)電性能的影響曲線。研究表明：氧化劑 用量、摻雜劑濃度、苯胺單體濃度對(duì)纖維導(dǎo)電性能均有較大的影響，而 反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度在較寬的范圍內(nèi)對(duì)纖維的導(dǎo)電性能影響不大。 3 利用實(shí)驗(yàn)和數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，得到顯著工藝參數(shù)的最優(yōu)配置： 氧化劑用量：o 0 1 6 9 m 1 1 摻雜酸濃度：2 5 t o o l l 。1 苯胺單體濃度：0 2 3 m o l l 1 4 所制備的復(fù)合導(dǎo)電纖維表面光滑，導(dǎo)電性能、物理機(jī)械性能、耐 洗牢度良好，且在空氣中穩(wěn)定性好。 5 通過觀察分析，得到該復(fù)合導(dǎo)電纖維在拉伸狀態(tài)下電導(dǎo)率的變化 曲線，為該纖維用于織造智能紡織品提供了參考依據(jù)。 關(guān)鍵詞：智能紡織品，聚苯胺，氨綸，導(dǎo)電纖維，“現(xiàn)場(chǎng)”吸附聚合法 f a b r i c a t i o no f e l e c t r i c a l l yc o n d u c t i n gp a n i s p a n d e x c o m p o s i t e y a r n su s e di ns m a r tt e x t i l e s a b s t r a c t s m a r tt e x t i l e si si n c r e a s i n g l yr e g a r d e da san e wa n dh i g ht e c h n i c a lp r o d u c t s o m e e x p e r s c o n s i d e ri ti sa n e x t r e m e l yp r o m i s i n g t r e n do ft h e t e x t i l e g a r m e n ti n d u s t r y a so n eo ft h em o s t i m p o r t a n t m a t e r i a l sm a d ei n t os m a r t t e x t i l e s ， c o n d u c t i v ef i b e ri se x t e n s i v e l ys t u d i e d t h e r ea r es e v e r a lt y p e so fc o m m e r c i a l a v a i l a b l ec o n d u c t i v ef i b e r s ，s u c ha sm e t a lc o a t e df i b e r s ，c a r b o nf i l l e do r c o p p e rs u l f i d ef i l l e df i b e r se t e h o w e v e r ，t h e s ef i b e r sa l lh a v es h o r t a g e sa n d l i m i t e dp r a c t i c a lu s e s s i n c ee l e c t r i c a l l yc o n d u c t i v ep o l y m e r sw e r ed i s c o v e r e do v e rt w e n t yy e a r s a g o ，t h er e s e a r c hi nt h i s f i e l dh a sb e e nv e r ya c t i v e s o m er e s e a r c h e r su s e d c o n d u c t i v ep o l y m e r st of a b r i c a t ec o n d u c t i v ef i b e r s p o l y a n i l i n ei st h em o s t c o m m o n l yu s e dp o l y m e rb e c a u s eo fi t ss i m p l ep o l y m e r i z a t i o n ，s t a b i l i t yi na i r a n dw a t e ra sw e l la si t sh i g he l e c t r i c a lc o n d u c t i v i t y t h e r ea r em a i n l yt w ot y p e so ff i b e r sm a d ew i t hp o l y a n i l i n e o n et y p eo f f i b e ri s d i r e c t l ys p u nf r o mp o l y a n i l i n e ，t h eo t h e ri s t oc o a tp o l y a n i l i n eo n t o f i b e r sw h i c hi su s e da sa r e i n f o r c i n g s u b s t r a t e t h ef o r m e rh a ss t r i c t r e q u i r e m e n ta b o u ts o l u t i o na n ds p i n n i n gm a c h i n e ，a n dt h ef i b e r i sp l a s t i c t h e l a t t e ri st h em o s tp r o m i s i n go n e s om a n yr e s e a r c h e r sh a v eb e e nt r y i n gt o f a b r i c a t ep o l y a n i l i n e c o a t e df i b e rw i t hh i g hc o n d u c t i v i t yb ym a n ym e a n s i n s i t u p o l y m e r i z a t i o n i s c o m m o n l y u s e d t e c h n o l o g y t o p r o d u c e p o l y a n i l i n e - c o a t e d f i b e r s a l t h o u g ht h e r e a r es o m et e c h n i c a li s s u e st ob e e x p l o r e d ，f o re x a m p l e ，t h ec o n d u c t i n g m e c h a n i s mo fp o l y a n i l i n e c o a t e df i b e r ， i n s u f f i c i e n tu n d e r s t a n d i n ga b o u tt h ee f f e c to ft h ep r o c e s s i n gc o n d i t i o n sa n d t h es t r u c t u r eo ft h ep o l y m e ro nt h ee l e c t r i c a lc o n d u c t i v i t yo ff i b e r s i nt h i s d i s s e r t a t i o n ，s o m eb a s i cr e s e a r c h e s a n d e x p l o r a t i o n sa b o u tt h e e f f e c to ft h e p r o c e s s i n g c o n d i t i o n so nt h ee l e c t r i c a l c o n d u c t i v i t y o f p o l y a n i l i n e c o a t e df i b e r , a n d i n v e s t i g a t i o n o ft h ef i b e r s r e s p o n s e t oa n 壘! 坐型 e n v i r o n m e n t a ls t i m u l u sw e r eu n d e r t a k e na sf o l l o w s ： 1 s e l e c t i n gt h em a t e r i a l su s e di ne x p e r i m e n t s 2 s t u d y i n g t h ee f f e c to ft h e p r o c e s s i n g c o n d i t i o n s0 nt h e e l e c t r i c a l c o n d u c t i v i t yo f t h ef i b e r s 3 a d o p t i n gt h eu n i v e r s a lr o t a r ye x p e r i m e n t a ld e s i g nm e t h o dt od e s i g nt h e e x p e r i m e n t s ，o p t i m i z i n g t h e p a r a m e t e r sb y e s t a b l i s h i n gm u l t i o b j e c t i v e m a t h e m a t i c a lp a t t e r na n d u s i n gt h em e t h o do fr a n d o ms e a r c h i n g 4 s t u d y i n gt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h es t r u c t u r ea n dp r o p e r t i e so ft h e p o l y a n i l i n ec o a t e df i b e r 5 i n v e s t i g a t i n gt h ef i b e r sr e s p o n s et oa ne n v i r o n m e n t a ls t i m u l u s a c c o r d i n g t ot h e s p e c i f i ce x p e r i m e n t sa n da n a l y s i sd e s c r i b e di nt h i s d i s s e r t a t i o n ，t h ef o l l o w i n gc o n c l u s i o n sc a nb em a d e ： 1 ，t h ep r o c e s st op r o d u c e e l e c t r i c a l l yc o n d u c t i n gf i b e r su s i n gs p a n d e xa s as u b s t r a t ei s ： p i p a r a t i o n d r y d i p i na n i i i n e p o l y m e r i z a t i o n r i n s e d r y 2 t h ec o n c e n t r a t i o n s o f o x i d a n t ，“d o p i n g a g e n t a n da n i l i n eh a v e s i g n i f i c a n t i n f l u e n c eo nt h ee l e c t r i c a l c o n d u c t i v i t y , b u tt h ep o l y m e r i z i n g t e m p e r a t u r ea n d t i m ea f f e c tt h er e s u l tl i t t l ei naw i d e r a n g e 3 t h et h r e e o p t i m a lp r o c e s s i n g p a r a m e t e r s t o p r o d u c e e l e c t r i c a l l y c o n d u c t i n gf i b e r sa r e ：c o n c e n t r a t i o no fo x i d a n ti s0 0 1 6 9 m l ，c o n c e n t r a t i o n o f “d o p i n g a g e n ti s2 5 t o o l l 一，c o n c e n t r a t i o no fa n i l i n ei s0 2 3 m 0 1 l 亂t h ec o n d u c t i v ec o m p o s i t ef i b e rh a ss m o o t h s u r f a c e ，h i g hc o n d u c t i v i t y , g o o dm e c h a n i c a lp r o p e r t i e sa n dh i g hs t a b i l i t yi na i ra n dw a t e r 5 t h e r e s p o n s e o fe l e c t r i c a l c o n d u c t i v i t y o ff i b e r s t os t r e t c hw a s s i g n i f i c a n t l iw e n ( t e x t i l e e n g i n e e r i n g ) s u p e r v i s e db ya s s o c i a t ep r o f e s s o rz h u a n g q i n l i a n g a n dp r o f e s s o rd i n gx i n k e y w o r d s ：s m a r tt e x t i l e s ，p o l y a n i l i n e ，s p a n d e x ，c o n d u c t i v ef i b e r ，i n s i t u p o l y m e r i z a t i o n 附件一： 東華大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：我恪守學(xué)術(shù)道德，崇尚嚴(yán)謹(jǐn)學(xué)風(fēng)。所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo) 師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已明確注明和引用的內(nèi)容外，本 論文不包含任何其他個(gè)人或集體己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品及成果的內(nèi)容。論文為本人親 自撰寫，我對(duì)所寫的內(nèi)容負(fù)責(zé)，并完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 日 墅劣李朋 讎 引 儲(chǔ) 哆 文 力 論 ： 位 期 學(xué) 日 附件二： 東華大學(xué)學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國 家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱或借閱。本人授權(quán)東華 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮 印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 保密口，在年解密后適用本版權(quán)書。 本學(xué)位論文屬于 不保密口。 學(xué)位論文作者簽名告雯 指導(dǎo)教師簽名：丁彳盧南 c 日期：即) 年口月砂日 日期：加j 年f 2 月2 6 日 第一章引言 第一章引言 1 1 智能纖維的研究和開發(fā)現(xiàn)狀 隨著人們生活水平的提高，科學(xué)研究的不斷發(fā)展，人們對(duì)各種材料 的要求也越來越高，希望它們能夠根據(jù)所處環(huán)境的變化，使自身功能處 于最佳狀態(tài)。2 0 世紀(jì)8 0 年代，美國和日本的一些學(xué)者相繼提出了“智能 材料”的概念。智能材料是一種能夠?qū)λo的特別的激勵(lì)進(jìn)行判別并按 預(yù)定方式做出反應(yīng)的材料，具有感知功能、信息處理功能和執(zhí)行功能， 并且可以自動(dòng)調(diào)節(jié)、自診斷、自修復(fù)、損傷抑制、壽命預(yù)報(bào)，表現(xiàn)出動(dòng) 態(tài)的自適應(yīng)性。智能材料的形狀有多種，如三維的塊狀，二維的薄膜狀， 一維的纖維狀和準(zhǔn)零維的納米粉體狀。其中，纖維狀智能材料即智能纖 維具有長徑比大，能加工成多種新產(chǎn)品等特點(diǎn)，在智能材料中占有十分 重要的地位。智能纖維因其廣泛的用途，受到廣大研究者，尤其是工業(yè) 發(fā)達(dá)國家的廣泛關(guān)注，一些專家還將智能紡織品和智能服裝看作紡織服 裝工業(yè)的未來【j - 2 。 目前，光導(dǎo)纖維、導(dǎo)電纖維、變色纖維、形狀記憶纖維、調(diào)溫纖維和 選擇性抗菌纖維等已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；a(chǎn)。 1 2 導(dǎo)電纖維及其智能紡織品 導(dǎo)電纖維作為一類重要的智能纖維，其研究和開發(fā)方興未艾。近年 來，導(dǎo)電纖維的研究和應(yīng)用已逐漸趨于成熟階段。導(dǎo)電纖維不僅可以用 來消除靜電、吸收電磁波，而且由于電信號(hào)的探測(cè)和傳輸是探測(cè)技術(shù)中 很重要的一個(gè)方面，因此，導(dǎo)電纖維作為智能纖維在傳感器、服裝、醫(yī) 用及其它各領(lǐng)域表現(xiàn)了良好的應(yīng)用前景?，F(xiàn)今，許多導(dǎo)電纖維都己用于 制造智能紡織品，如金屬纖維、不銹鋼纖維、碳纖維、導(dǎo)電聚合物纖維。 各導(dǎo)電纖維特征見表卜l 【3 1 。 t 2 1 織物傳感器 智能材料結(jié)構(gòu)的重要功能就是感覺，它利用埋入材料中的傳感元件 來感受各種信息，經(jīng)過處理分析，然后指示或控制驅(qū)動(dòng)件工作i ”。智能纖 維因尺寸小而特別適合作傳感元件。這種傳感元件在航天航空、建筑等 掣 悱拂水 屨 導(dǎo)導(dǎo) 蟲 蟲蟲蟲蟲鞍 岳 蟲 秣 掣 神神 神 神 刪 蟲 蟲 蟲蟲 導(dǎo) 蟲槲 廿 囂 導(dǎo) 廿 姒 蒸霎 藍(lán) 冀萎 m b 赫 一 一 世魚 搿冒 涮呈 燃 裁l 鼗 氍 忙 臨s 騫器氍娶 劃 螺聰 聰 * 垂世 媒磐器趟l封l封i 避 劃捌婆璦蜉螺臻蟋 撲揮鞭蜉蟮 口 噬窿撲螂 唧 燃 篁密睪罌 翼 j 趔i輜州麓s蝌船刑 腳酥叫帳裂 礦j | 廣 餐 將 求 熊 槎甾 齪 橙 齏 幡蝮 始神 鼎 聰啦 靛 門 藍(lán)鼎 收 i 謝隧 聰 虹 撒門 睜 鬟 懶嗇 噬 嗵 磔 11 門 敬磔 器 州 媒 鯔 遞甾 恃曾 磔 垂密 啦騾妊噬 將將 靛 窖 摹 門 魯薔 晤k裁l器刪磔磔磔酥器醚酥磔 薄 地滔 嬸躐將匿 媒 媒靛鼎蝌 爨 虹妊蟲 蟲 善萎 螂媒 普! ! 腳蟶縫 蟲巍暴題鰹曲裁1蟲撤 轡擎霹 墓 垡蘸 蓬纛 害瑙 丑丑 昌 幡最善 卜 門劃1蜷 oo 酥剿 蘸蹀跺酥聰 囁恃 目牟|；蠟申蹄 i _ i 懈 第一章引言 等領(lǐng)域具有十分重要的作用。例如，日本太陽工業(yè)公司 5 用碳纖維開發(fā)了 檢測(cè)最大應(yīng)變的傳感器，可用于建筑物、道路、工廠、飛機(jī)、煙囪、索 道等結(jié)構(gòu)安全的診斷。美國麻省理工學(xué)院的研究人員【6 】用不銹鋼纖維在織 物上刺繡出不同的電路，可以織成織物軟鍵盤。 2 0 世紀(jì)7 0 年代末以來，導(dǎo)電聚合物的快速發(fā)展為傳感器技術(shù)進(jìn)步奠 定了基礎(chǔ)，目前導(dǎo)電聚合物單獨(dú)或與光纖傳感器結(jié)臺(tái)用于溫度、壓力、 電磁輻射、化學(xué)物質(zhì)種類和濃度的檢測(cè)。近年來由英國d u r h a m 大學(xué)7 1 研 制出的導(dǎo)電聚苯胺纖維具有半導(dǎo)體的特性，電導(dǎo)率高達(dá)1 9 0 0 s c m ，可 以作為傳感器使用。 1 2 2 服裝領(lǐng)域 關(guān)于用導(dǎo)電纖維開發(fā)智能服裝的報(bào)道正日益增多。利用導(dǎo)電纖維在 織物上刺繡的技術(shù)，p h i l i p 公司【8 1 已經(jīng)開發(fā)出了音樂夾克、音樂鍵盤和運(yùn) 動(dòng)夾克等系列產(chǎn)品，并通過將移動(dòng)電話與服裝相連接，實(shí)現(xiàn)服裝的電子 化和數(shù)字化。另有研究人員 6 1 將織物鍵盤用于新型服裝的開發(fā)，制造出了 能夠像螢火蟲一樣不斷閃爍的連衣裙。在走動(dòng)過程中，織物之間的擠壓 和摩擦，使兩層織物中的導(dǎo)電纖維之間隨機(jī)導(dǎo)通，有微弱的電流通過， 這樣連接在兩層織物上的發(fā)光二極管就發(fā)光。 1 2 3 醫(yī)用領(lǐng)域 由美國b i o k e y 公司【3 1 開發(fā)的智能繃帶將多種傳感器植入織物中，可 以探測(cè)細(xì)菌數(shù)量、濕度和氧氣濃度等，并記錄在電腦中，為治療方案的 改進(jìn)提供依據(jù)。由塑料光纖和導(dǎo)電纖維編織而成的“智能t - s h i r t ”【9 l 可以 協(xié)助醫(yī)務(wù)人員監(jiān)測(cè)病人心跳、體溫、血壓、呼吸等生理指標(biāo)。 1 2 4 其它領(lǐng)域 導(dǎo)電纖維還可以用于國防工業(yè)、半導(dǎo)體電子工業(yè)、能源工業(yè)、汽車 工業(yè)、運(yùn)動(dòng)器械等方面。利用導(dǎo)電纖維制成的智能紡織品，其中的導(dǎo)電 纖維可以將電信號(hào)從輸入裝置傳送到適當(dāng)?shù)妮敵鲅b置。例如用于消防服 ，當(dāng)消防人員在集中精力對(duì)付面前的火焰時(shí)，卻面f 晦著身后增大的火 焰的威脅。一個(gè)埋在服裝背后的傳感器通過導(dǎo)電纖維與埋在服裝前面可 以聽見的警報(bào)器相連接，消防人員及時(shí)得到信息而避免災(zāi)難。 第一章引言 智能纖維作為新出現(xiàn)的高科技材料，應(yīng)用前景非常廣闊。從目前情 況來看，此類材料在服裝、建筑、軍事方面都有很大的應(yīng)用潛力。導(dǎo)電 纖維作為其重要品種之一，研究和應(yīng)用也有著光明的未來。但目前利用 導(dǎo)電纖維研究和開發(fā)的智能紡織品還基本上處于“消極態(tài)”材料的階段， 即僅僅能感知外界環(huán)境的變化而不能調(diào)節(jié)自身以適應(yīng)環(huán)境的變化，離真 正意義上的智能紡織品的問世還需科技工作者做出巨大的努力。因此， 對(duì)導(dǎo)電纖維還需作進(jìn)一步的研究和開發(fā)。 1 3 導(dǎo)電纖維的研究和開發(fā)現(xiàn)狀 自六十年代開始，人們就在不斷地開發(fā)導(dǎo)電纖維，隨著研究的不斷 深入，不同類型的導(dǎo)電纖維被逐步開發(fā)，正在各領(lǐng)域里起著重要的作用。 導(dǎo)電纖維的電導(dǎo)率一般大于1 0 s c m 。 1 3 1 金屬纖維 最早的導(dǎo)電纖維是利用金屬的導(dǎo)電性能制成的金屬類導(dǎo)電纖維，主 要有不銹鋼纖維、銅纖維和鋁纖維。美國b r u n s w i c k 公司所生產(chǎn)的不銹鋼 纖維b r u n s m e t 是最早i ；q 世的導(dǎo)電纖維【l l 】，它是不銹鋼絲反復(fù)穿過模具精 細(xì)拉伸制成的纖維。 金屬纖維雖然具有優(yōu)良的耐熱、耐化學(xué)腐蝕性，柔軟性、纖度也能 接近般纖維，但其比重大，強(qiáng)、伸度和摩擦特性與有機(jī)纖維也不相同， 特別是纖維間拖合困難，扭曲和手感不良，導(dǎo)致在與其它纖維混紡時(shí)難 以勻化，混紡性能惡化，在一定程度上限制了這種導(dǎo)電纖維的加工方法 和用途。再加上價(jià)格昂貴，因此，人們不斷探索開發(fā)其它類型的導(dǎo)電纖 維。 1 3 2 碳纖維 隨后出現(xiàn)的碳纖維具有良好的導(dǎo)電性、耐熱性、優(yōu)良的耐化學(xué)藥品 性和高初始模量。但純粹的碳素纖維在某些機(jī)械力學(xué)性能方面，例如徑 向強(qiáng)度等就顯得很不理想【1 2 1 ，這也限制了它作為導(dǎo)電纖維的用途。 1 3 3 以碳黑為芯的導(dǎo)電成分復(fù)合型導(dǎo)電纖維 經(jīng)過進(jìn)一步研究人們又提出將導(dǎo)電碳黑聚合物與成纖聚合物一起共 混或復(fù)合紡絲來制備導(dǎo)電成分復(fù)合型導(dǎo)電纖維。 第一章引言 1 9 7 8 年，日本東麗公司 】的導(dǎo)電腈綸s a 一7 開發(fā)成功。含有導(dǎo)電性 碳黑微粒的聚合物在纖維中呈島狀分散，在拉伸后這些島沿纖維軸向取 向排列，變細(xì)伸長形成導(dǎo)電性的微纖構(gòu)造，作為海成分的聚丙烯腈為纖 維提供優(yōu)異的物理機(jī)械性能。1 9 8 7 年日本的武田敏之【1 研制出了新型的 導(dǎo)電成分復(fù)合型導(dǎo)電纖維，這種復(fù)合纖維為芯一中間層- 鞘型，其電導(dǎo)率為 2 1 1 0 3s c m 一。 這類導(dǎo)電成分復(fù)合型導(dǎo)電纖維的優(yōu)點(diǎn)在于其生產(chǎn)工藝較簡單，所得 纖維的導(dǎo)電耐久性較好且導(dǎo)電性與濕度幾乎無關(guān)，但由于碳素材料均為 黑色，制得的導(dǎo)電纖維為灰黑色，因而在使用上仍有一定的限制。 1 3 4 金屬化合物導(dǎo)電纖維 隨著精細(xì)化工及冶金技術(shù)的發(fā)展，一部分淺色導(dǎo)電化合物超細(xì)粉體 應(yīng)運(yùn)而生，如c u l 、s n 0 2 、s n 0 2 s b 、s n 0 2 l n 、z n o a 1 、z n o s n 等等，這 些材料由于顏色淺、粒度細(xì)、導(dǎo)電性能良好而在導(dǎo)電纖維中運(yùn)用廣泛。 1 9 8 2 年，日本n i b o ns a n n od y e i n g 公司【1 5 1 提出將腈綸纖維先在含銅 化合物和一種還原劑的溶液中加熱處理，將一價(jià)銅離子吸收進(jìn)入纖維內(nèi) 部，然后再在含硫化物的溶液中熱處理，使銅離子變?yōu)榱蚧~，最后再 用陽離子表面活性劑進(jìn)行后處理。1 9 8 9 年，押田正博i l6 】采用含c u i 微粒 的聚乙烯為芯，聚對(duì)苯二甲酸乙二酯為鞘，制得導(dǎo)電滌綸。該纖維的表 面電阻隨c u l 粒徑的減小而降低。 由于消除了黑色，導(dǎo)電纖維應(yīng)用領(lǐng)域從原來的工業(yè)用紡織品擴(kuò)展到了 民業(yè)用紡織品。 1 _ 3 5 導(dǎo)電高分子型導(dǎo)電纖維 t 9 7 7 年，美國賓夕法尼亞大學(xué)的d i a r m i d 等人發(fā)現(xiàn)了導(dǎo)電聚乙炔， 引起了人們極大的關(guān)注，從而開創(chuàng)了結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電聚合物發(fā)展的新局面。 所謂結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電聚合物( i n t r i s i cc o n d u c t i n gp o l y m e r ) r 0 指不需要加入其它 導(dǎo)電性物質(zhì)而依靠本身結(jié)構(gòu)即具導(dǎo)電性的物質(zhì)。它之所以引起人們的極 大關(guān)注，關(guān)鍵在于具有潛在的應(yīng)用前景和特別的電學(xué)和光學(xué)性能，同時(shí) 還兼有高聚物的可加工性和柔韌性、無機(jī)材料的半導(dǎo)體特性和金屬的導(dǎo) 電性。國內(nèi)外均有許多基于i c p 的應(yīng)用性和學(xué)術(shù)性研究內(nèi)容，聚苯胺 第一章引言 ( p a n i ) 、聚吡咯( p p y ) 、聚噻吩是涉及最多的品種，被認(rèn)為是最具有使用 價(jià)值的導(dǎo)電有機(jī)高分子。 隨著人們對(duì)導(dǎo)電高聚物研究的不斷深入，人們的注意力開始集中到 導(dǎo)電聚合物的應(yīng)用研究方面。利用導(dǎo)電高聚物經(jīng)摻雜后具有優(yōu)良的導(dǎo)電 性的特點(diǎn)制備導(dǎo)電纖維，是其中一個(gè)重要的方面。它包括：直接紡絲制 備本體導(dǎo)電纖維、將摻雜的導(dǎo)電高聚物涂覆在纖維表面制備復(fù)合導(dǎo)電纖 雛。 將導(dǎo)電聚合物直接紡制成導(dǎo)電纖維一直是合成纖維界所期望的目標(biāo) 之一。本體導(dǎo)電高聚物纖維是指完全由結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電聚合物所組成，無須 加入其它材料即可導(dǎo)電的纖維，由于纖維本身導(dǎo)電，故其導(dǎo)電性優(yōu)良而 持久。國外些研究者，如a n d r e t t a 18 1 、e p s t e i n 和y u e 19 1 ，均從濃硫酸 的溶液中直接紡制出聚苯胺纖維。1 9 9 3 年，d i a r m i d 2 0 1 利用高分子量的聚 苯胺，用n 一甲基吡咯烷酮( n m v ) 為溶劑，紡制出本體聚苯胺纖維。 制各本體導(dǎo)電高聚物纖維具有相當(dāng)?shù)碾y度，目前所采用的紡絲溶劑 大都為濃硫酸或n m p 。這是因?yàn)閷?dǎo)電高聚物在普通的溶劑中溶解性很差， 除上述兩種溶劑外，尚未找到其他的優(yōu)良溶劑。濃硫酸做溶劑，對(duì)紡絲 設(shè)備的耐腐蝕性提出了苛刻的要求，可操作性差；而n m p 價(jià)格昂貴、紡 絲成本將大大提高。另外，實(shí)驗(yàn)證明【2 l 】：這些完全由結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電聚合物 組成的纖維易碎且僵硬，作為紡織材料使用時(shí)也不耐磨損，無實(shí)用價(jià)值。 人們利用摻雜后導(dǎo)電高聚物的電阻率大為降低的特點(diǎn)，將它作為導(dǎo) 電層覆蓋在高聚物纖維的表面，從而使其具有導(dǎo)電性。w h i t e 等人2 2 1 、 k u h n 2 3 1 分別采用電化學(xué)、化學(xué)的方法將聚苯胺聚合在纖維或織物的表面， 從而改善纖維的導(dǎo)電性。但遺憾的是，這種涂層纖維僅僅將聚苯胺局限 在纖維表面而不是均勻分布在整根纖維截面上，有理由懷疑：這種表面 涂層與基質(zhì)纖維間是否具有足夠的粘結(jié)牢度及粘結(jié)持久性。 1 9 8 7 年，菱田三郎口4 1 先將普通滌綸纖維浸漬在6 0 c 由碘和碘化鉀組 成的溶液中，取出擠干后再露置在吡咯蒸氣中，這樣滌綸纖維表面便被 覆蓋了一層摻雜的聚吡咯，纖維的導(dǎo)電性能十分優(yōu)良。用此法處理纖維 必須嚴(yán)格控制操作條件，否則，所得產(chǎn)品的手感較差。 第一章引言 h s u 2 5 1 將p 芳族聚酰胺纖維浸漬在含有p a n i 的濃硫酸溶液中制備導(dǎo) 電纖維。由于濃硫酸可以引起纖維的融脹及縱向裂紋，從而有利于聚苯 胺滲透到纖維內(nèi)部。此法雖改進(jìn)了w h i t e 和k u h n 等人制成的聚苯胺涂層 纖維僅將高聚物涂在合成纖維表面這一缺陷，但卻增加了纖維強(qiáng)度的損 耗，并受到摻雜劑的限制。 1 9 8 9 年g r e g o r y 等【2 6 】以錦綸或滌綸為基質(zhì)，采用“現(xiàn)場(chǎng)”吸附聚合 法，使苯胺、毗咯在基質(zhì)纖維表面發(fā)生氧化聚合反應(yīng)，聚苯胺、聚吡咯 均勻地沉積在基質(zhì)纖維表面，使纖維具有導(dǎo)電性，并于同年申請(qǐng)了美國 專利。近年來，國內(nèi)外利用“現(xiàn)場(chǎng)”吸附聚合法制備了導(dǎo)電維尼綸、導(dǎo) 電滌綸、導(dǎo)電錦綸【2 6 。2 9 】，這些纖維導(dǎo)電性能均優(yōu)良而持久。 這種將導(dǎo)電高聚物涂覆在纖維表面的復(fù)合導(dǎo)電纖維既具有優(yōu)良的導(dǎo) 電性能，又保留了基質(zhì)纖維的物理機(jī)械性能，因此是目前最有應(yīng)用前景 的一類導(dǎo)電纖維，高分子界正致力于開發(fā)這種纖維。 1 4 問題陳述 綜上所述，導(dǎo)電纖維作為一類重要的智能纖維，有著廣闊的市場(chǎng)前 景。但目前對(duì)用于智能紡織品領(lǐng)域的導(dǎo)電纖維研究較少，利用導(dǎo)電纖維 生產(chǎn)的智能紡織品，尚處于“消極態(tài)”智能材料的初級(jí)階段，有必要對(duì) 導(dǎo)電纖維做進(jìn)一步的研究和開發(fā)。導(dǎo)電高聚物復(fù)合纖維是目前最具有應(yīng) 用前景的導(dǎo)電纖維，在其研究中，對(duì)纖維的成型機(jī)理、聚合條件和j 聚合 物結(jié)構(gòu)對(duì)纖維導(dǎo)電性能的影響等還很不充分。 1 5 本課題的研究目標(biāo)及內(nèi)容 針對(duì)上述問題，且鑒于目前國內(nèi)對(duì)作為智能纖維的導(dǎo)電纖維的研究 較少，本課題的研究目標(biāo)旨在開發(fā)用于智能紡織品的導(dǎo)電纖維，并探討 制備導(dǎo)電纖維的最佳工藝條件。具體而言，有以下幾方面的內(nèi)容： ( 1 ) 通過單因子實(shí)驗(yàn)研究各反應(yīng)條件的改變對(duì)纖維導(dǎo)電性能的影響情 況，確定各工藝參數(shù)的合適范圍。 ( 2 ) 利用二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化參數(shù)，得出最優(yōu) 工藝條件。 第一章引言 ( 3 ) 對(duì)該復(fù)合導(dǎo)電纖維的結(jié)構(gòu)、性能及其在機(jī)械外力作用下所產(chǎn)生的 響應(yīng)進(jìn)行研究分析，為該纖維運(yùn)用于智能紡織品領(lǐng)域奠定基礎(chǔ)。 1 6 本課題的意義 首先，本課題首次利用氨綸纖維為基質(zhì)，制備了聚苯胺氨綸復(fù)合導(dǎo) 電纖維，且觀察到該纖維在力學(xué)作用下產(chǎn)生的響應(yīng)，開發(fā)了智能導(dǎo)電纖 維的新品種。 其次，本課題探索出反應(yīng)條件的改變對(duì)纖維導(dǎo)電性能的影響規(guī)律，并 求出最佳工藝條件，為以后人們制各導(dǎo)電纖維提供有價(jià)值的參考。 最后，本課題研究了該復(fù)合導(dǎo)電纖維的結(jié)構(gòu)、性能及其在機(jī)械外力作 用下的響應(yīng)，為該纖維運(yùn)用于智能紡織品領(lǐng)域奠定了基礎(chǔ)。 1 7 論文的章節(jié)安排 本論文共分為六章。 第一章主要是對(duì)導(dǎo)電纖維及其智能紡織品的研究、發(fā)展現(xiàn)狀作了 個(gè)綜述，指出目前存在的些問題，為全文提供了研究背景：并介紹本 論文的研究目標(biāo)、內(nèi)容及意義：最后，概述了論文大綱。 第二章主要介紹實(shí)驗(yàn)所采用的原料、基質(zhì)纖維及制備方法。 第三章研究反應(yīng)條件對(duì)所制備的復(fù)合導(dǎo)電纖維導(dǎo)電性能的影響情 況。 第四章在前一章的基礎(chǔ)上，采用最優(yōu)化方法對(duì)制各工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu) 化，獲取制備聚苯胺氨綸復(fù)合導(dǎo)電纖維的最佳工藝條件。 在第五章中，對(duì)所制備的復(fù)合導(dǎo)電纖維的結(jié)構(gòu)、性能及其在受拉伸 時(shí)電導(dǎo)率的變化情況進(jìn)行觀察、分析，為該纖維運(yùn)用于智能紡織品領(lǐng)域 奠定基礎(chǔ)。 第六章對(duì)全文進(jìn)行總結(jié)，并羅列出實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)的系列問題， 對(duì)以后的研究方向進(jìn)行展望。 第二章實(shí)驗(yàn)所用原、材料及方法的介紹 第二章實(shí)驗(yàn)所用原、材料及方法的選定 在第一章中，論述了本課題的研究目標(biāo)：制備用于智能紡織品領(lǐng)域 的導(dǎo)電纖維，并探索最佳工藝條件。為了較好地完成課題既定目標(biāo)，本 章對(duì)實(shí)驗(yàn)中所采用的原料、基質(zhì)纖維及制備方法進(jìn)行選定。 2 1 實(shí)驗(yàn)原料的選定 前面已經(jīng)論述過：本課題所要制備的導(dǎo)電纖維為導(dǎo)電聚合物復(fù)合纖 維。在導(dǎo)電聚合物中，國內(nèi)外以聚苯胺、聚吡咯制備導(dǎo)電纖維的研究比 較深入其中。但毗咯價(jià)格昂貴，在空氣中又不穩(wěn)定，纖維處理時(shí)反應(yīng)條 件較嚴(yán)格3 0 l ，因此，限制了它的發(fā)展。聚苯胺具有多樣化的結(jié)構(gòu)、獨(dú)特 的摻雜機(jī)理、優(yōu)異的物理化學(xué)性能、良好的穩(wěn)定性和價(jià)廉易得等優(yōu)點(diǎn)【3 l 】， 因此最為廣泛地應(yīng)用于制造導(dǎo)電纖維。 2 1 1 聚苯胺的合成 聚苯胺是以苯胺單體為原料，在酸性溶液中通過電化學(xué)陽極氧化法 或化學(xué)氧化法，使苯胺發(fā)生氧化聚合而制得的。 電化學(xué)法制各聚苯胺是在含苯胺的電解質(zhì)溶液中，選擇適當(dāng)?shù)碾娀?學(xué)條件，使苯胺在陽極上發(fā)生氧化聚合反應(yīng)，生成粘附于電極表面的聚 苯胺薄膜或沉積在電極表面的聚苯胺粉末。使用最多的陽極材料是鉑， 此外，使用石墨、碳、金、不銹鋼等電極材料也時(shí)有報(bào)道，但綜合性能 都不如鉑電極。最常使用的酸是鹽酸和硫酸。影響苯胺電化學(xué)聚合的因 素有3 2 1 ：電解質(zhì)溶液的酸度、溶液中陰離子種類、電極材料、苯胺濃度 及其它電化學(xué)條件等。電化學(xué)法合成的聚苯胺電化學(xué)活性強(qiáng)、性能好、 純度高，可以在合成時(shí)直接成膜，利于測(cè)試、分析及應(yīng)用，但制備時(shí)要 用到昂貴的襯底材料( 如金屬鉑等) ，聚合產(chǎn)率低，成本高，因此，其發(fā)展 受到一定限制。 化學(xué)法合成聚苯胺，主要以苯胺單體為原料，用氧化劑在強(qiáng)酸如h c l 、 h 2 s 0 4 、h c l 0 4 、h b f 4 等水溶液中使苯胺氧化聚合可得摻雜的墨綠色聚苯 胺，通常使用的氧化劑有過硫酸鹽、重鉻酸鹽和過氧化氫等，用氨水處 理可得反摻雜的紅色聚苯胺。據(jù)報(bào)道 3 2 】：適當(dāng)?shù)难趸瘎┖退嵝越橘|(zhì)是合 9 第二章實(shí)驗(yàn)所用原、材料及方法的介紹 成具有一定電活性聚苯胺的兩個(gè)必要條件；此外，介質(zhì)酸的濃度、苯胺 濃度、氧化劑用量等對(duì)苯胺的氧化聚合有較大的影響。 2 1 2 聚苯胺的結(jié)構(gòu) 隨著聚合方法、溶液組成和反應(yīng)條件的改變，聚合得到的聚苯胺在 組成結(jié)構(gòu)和性能上有很大的差異1 3 3 】。人們對(duì)聚苯胺的結(jié)構(gòu)曾提出過許多 模型，得到大量事實(shí)支持的是d i a r m i d 2 0 1 提出的結(jié)構(gòu)模型： hh ii * 9 心1 ：i 畝 n h 砷 其中0 y 1 。當(dāng)y = l 時(shí)，稱為全還原態(tài)聚苯胺：y = 0 時(shí)，稱為全氧化 態(tài)聚苯胺；0 3 5 y 0 6 5 稱為部分氧化態(tài)翠綠亞胺。而大多數(shù)情況下， 人們更習(xí)慣將y = 0 5 的聚苯胺稱為翠綠亞胺，即本征態(tài)的聚苯胺。 2 1 3 聚苯胺的導(dǎo)電機(jī)理 現(xiàn)在常用的“導(dǎo)電聚合物”這個(gè)術(shù)語，系指原為絕緣體或半導(dǎo)體， 經(jīng)“p 型摻雜”( 部分氧化) 或“n 型摻雜”( 部分還原) 后能達(dá)到金屬態(tài)導(dǎo)電 的共價(jià)有機(jī)聚合物。同聚乙炔等其它導(dǎo)電高分子相同，聚苯胺也是一種 分子鏈上具有共軛n 鍵結(jié)構(gòu)的聚合物，其導(dǎo)電性也需要通過“摻雜”才 顯示出來。 基于不同的結(jié)構(gòu)，人們提出過不同的摻雜反應(yīng)機(jī)理。一些研究者認(rèn) i 為，聚苯胺摻雜后生成十診n n h 結(jié)構(gòu)，質(zhì)子的摻入 l a 一 減少了分子鏈中n 軌上的有效電荷數(shù)，從而使聚苯胺呈現(xiàn)高導(dǎo)電性；大 多數(shù)研究者【3 4 】基于聚苯胺的結(jié)構(gòu)模型，認(rèn)為聚苯胺分子中一定量的醌結(jié) 構(gòu)存在是摻雜聚苯胺具有導(dǎo)電性的重要結(jié)構(gòu)因素。在前述聚苯胺結(jié)構(gòu)模 型中，只有當(dāng)0 y 1 ，即醌結(jié)構(gòu)存在時(shí)，摻雜的聚苯胺才具有導(dǎo)電性。 因?yàn)榇藭r(shí)聚苯胺由還原單元土9 一和氧化單元 第二章實(shí)驗(yàn)所用原、材料及方法的介紹 診n n 組成，當(dāng)用質(zhì)子酸處理時(shí)，質(zhì)子酸h a 發(fā)生離解， 生成的氫質(zhì)子( h + ) 轉(zhuǎn)移至聚苯胺分子鏈上，使分子鏈中亞胺上的氮原子發(fā) 生質(zhì)子化反應(yīng)，生成陽離子自由基，即 hh 心i 廿i 一 + 一+ 一 a a 一 反應(yīng)式如下： _ 兮土9 土9 n ：n 1 。+ 。：曲h c 。一 十筵卜j 廿上心土上 + c 1 _c l _ 亞胺氮原子所帶的正電荷通過共軛作用沿分子鏈分散到鄰近的原子 上，從而增加體系的穩(wěn)定性。正是摻雜后電荷在分子鏈上的遷移或鏈間 躍遷，才使得聚苯胺呈高導(dǎo)電性。只有當(dāng)o y 1 時(shí)，陽離子自由基( 極 化子) 沿分子鏈的遷移才能夠?qū)崿F(xiàn)。當(dāng)y = 0 5 ，即分子鏈上氧化單元與還原 單元相等時(shí)，最有利于電荷的遷移，此時(shí)聚合產(chǎn)物導(dǎo)電性最好。習(xí)慣上 將y = 0 5 的聚苯胺，即具有 hh li 十 爭(zhēng)曲毋9 n n - 干。 結(jié)構(gòu)的聚苯胺稱為翠 綠亞胺，這是制備導(dǎo)電聚苯胺所希望的理想結(jié)構(gòu)，需通過聚合體系的選 擇和聚合條件的控制來實(shí)現(xiàn)。 聚苯胺的電子狀態(tài)或電導(dǎo)率不僅取決于摻雜濃度( 即反應(yīng)液p h 值) ， 而是首先取決于主鏈的氧化程度( 即摻雜度) 。圖2 1 1 3 4 1 表示了聚苯胺的電 導(dǎo)率隨摻雜度的變化情況：初始階段電導(dǎo)率隨摻雜度的增加而急劇上升， 當(dāng)摻雜度增加到2 0 以后，電導(dǎo)率趨于平穩(wěn)，變化不大。 第二章實(shí)驗(yàn)所用原、材料及方法的介紹 0。1 02 03 04 05 06 0 圖2 - 1聚苯胺電導(dǎo)率隨摻雜度的變化 2 2 基質(zhì)纖維的選定 要將導(dǎo)電纖維應(yīng)用于制造智能紡織品，不僅要求纖維導(dǎo)電性能優(yōu)良， 而且要易于產(chǎn)生響應(yīng)，物理機(jī)械性能良好。 由查閱的資料知：意大利研究者r o s s i ”1 制備了導(dǎo)電氨綸織物，并觀 察到在不同的拉伸狀態(tài)下其電導(dǎo)率也都不同。氨綸纖維( p o l y u r e t h a n e f i b e r ) 即聚氨基甲酸酯纖維，是一種高彈性纖維，世界上通稱為“斯潘特 克斯( s p a n d e x ) ”，它通常由多異氰酸酯類與聚醚多元醇或聚酯多元醇反應(yīng) 而得。 眾所周知，氨綸纖維最顯著的特性是極好的彈性，在拉力作用下延 伸度高達(dá)4 5 0 7 0 0 ，并且拉力釋放后，幾乎又可迅速回復(fù)到原來的長度， 氨綸的這一特性，得到了極為廣泛的應(yīng)用。在織物中加入少量氨綸，即 可改善織物的拉伸效果，人體有關(guān)部位的壓迫感及活動(dòng)自由感，也獲得 了改善。 氨綸除了具有極好的伸縮彈性外，還有柔軟舒適感，良好的耐化學(xué) 藥品、耐油、耐汗?jié)n、不蟲蛀、不霉變、在陽光下不變黃等特性。同時(shí) 氨綸具有線密度低、強(qiáng)力高、彈性模量大、染色性能好等優(yōu)點(diǎn)，能夠適 應(yīng)針織品、機(jī)織物等多種加工用途。 綜上所述，氨綸纖維眾多的優(yōu)良性能，及其在拉伸狀態(tài)下電導(dǎo)率會(huì) 發(fā)生變化這一特性，滿足于本實(shí)驗(yàn)的要求。 啦咿”心” 第二章實(shí)驗(yàn)所用原、材料及方法的介紹 2 3 制備方法的選定 “現(xiàn)場(chǎng)”吸附聚合法是目前制備導(dǎo)電聚合物復(fù)合纖維最為成熟的方 法，利用“現(xiàn)場(chǎng)”吸附聚合法所制各的導(dǎo)電纖維其導(dǎo)電性能均優(yōu)良持久。 其基本處理方法是：將基質(zhì)纖維浸漬于苯胺、吡咯等導(dǎo)電高聚物單體溶 液中，然后向溶液中加入氧化劑及摻雜劑，使苯胺、吡咯氧化聚合，被 纖維吸附在其表面，同時(shí)摻雜使纖維具有導(dǎo)電性。 利用“現(xiàn)場(chǎng)”吸附聚合法制各導(dǎo)電纖維是較簡便易行的，此法制各 導(dǎo)電纖維的關(guān)鍵有兩個(gè)：其一是保證生成的聚苯胺、聚吡咯具有優(yōu)良的 導(dǎo)電性；其二是保證纖維對(duì)摻雜聚苯胺、聚吡咯的有效吸附。由于商分 子界對(duì)導(dǎo)電高聚物的合成及導(dǎo)電機(jī)理進(jìn)行了廣泛深入的研究，已能制備 出相當(dāng)優(yōu)良的導(dǎo)電聚苯胺、聚毗咯，所以通過控制反應(yīng)條件可以較好地 解決第一個(gè)關(guān)鍵問題。對(duì)于結(jié)構(gòu)疏松或吸水性較好的纖維，其對(duì)摻雜導(dǎo) 電聚合物的吸附比較容易，而對(duì)于結(jié)構(gòu)緊密、吸水性差的纖維，第二個(gè) 關(guān)鍵問題的解決就比較棘手。目前，已有研究者【3 6 1 研究出了纖維預(yù)吸附 導(dǎo)電高聚物單體及控制反應(yīng)條件等方法來限制聚合反應(yīng)速度，保證纖維 對(duì)摻雜導(dǎo)電聚合物的有效吸附，是解決第二個(gè)關(guān)鍵問題的有效途徑。 2 4 本章小結(jié) 本章對(duì)實(shí)驗(yàn)中所用的原料、基質(zhì)纖維及制備導(dǎo)電纖維的方法進(jìn)行了 選定：采用“現(xiàn)場(chǎng)”吸附聚合法，以氨綸纖維為基質(zhì)。將摻雜的聚苯胺 涂覆在氨綸纖維表面，制備聚苯胺氨綸復(fù)合導(dǎo)電纖維。 第三章聚苯胺氨綸復(fù)合導(dǎo)電纖維制各工藝研究 第三章 聚苯胺氨綸復(fù)合導(dǎo)電纖維制各工藝研究 正如第一章所述，導(dǎo)電纖維的制備方法大致可以分為三大類：第一 類是成纖高聚物中混入高導(dǎo)電性的低分子助劑，如混入金屬粉末、碳黑 等導(dǎo)電成分；第二類是將非導(dǎo)電纖維進(jìn)行特別處理，如合纖表面金屬化 處理等：第三類是利用導(dǎo)電高聚物的優(yōu)良導(dǎo)電性能制各導(dǎo)電聚合物纖維。 對(duì)于前兩者，在運(yùn)用過程中均存在一定的弊端和局限性。而第三類，雖 然研究起步較晚，但由于導(dǎo)電高聚物本身優(yōu)異的性能使之成為科學(xué)家們 研究的熱門課題。 在第三類的研究中，將導(dǎo)電聚合物直接紡制成導(dǎo)電纖維一直是合成 纖維界所期望的目標(biāo)之一，但是由于這類材料本身剛度大，難溶、難融、 成型困難，因此，其實(shí)用價(jià)值尚很有限。另有研究者利用導(dǎo)電高聚物良 好的導(dǎo)電性能，將導(dǎo)電高聚物涂覆在纖維表面，這樣纖維既具有優(yōu)良的 導(dǎo)電性能，又保留了其物理機(jī)械性能，因此，這類復(fù)合導(dǎo)電高聚物纖維 受到了廣大研究者的關(guān)注，成為研究熱點(diǎn)中的熱點(diǎn)。目前，制備這類導(dǎo) 電纖維使用最多的方法是“現(xiàn)場(chǎng)”吸附聚合法。 利用“現(xiàn)場(chǎng)”吸附聚合法制備導(dǎo)電纖維是較簡便易行的。雖然國內(nèi) 外已利用“現(xiàn)場(chǎng)”吸附聚合法制各了多種導(dǎo)電纖維，但還有許多問題有 待解決。如反應(yīng)條件、聚合物結(jié)構(gòu)對(duì)成纖性能的影響等研究還很不充分。 本章利用“現(xiàn)場(chǎng)”吸附聚合法制備聚苯胺氨綸復(fù)合導(dǎo)電纖維，并對(duì) 各反應(yīng)條件對(duì)纖維導(dǎo)電性能的