專利名稱：一種原位聚合法制備導電無紡布的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種原位聚合法制備導電無紡布的方法，屬于紡織品技術(shù)領(lǐng)域
背景技術(shù)：
長期以來，高聚物一直被視為絕緣材料。1977年，美國科學家艾倫-J-黑格和日本科學家白川英樹合作發(fā)現(xiàn)，聚乙炔薄膜經(jīng)摻雜后，電導率從10_6S/cm增加到103S/cm，這一發(fā)現(xiàn)打破了有機高分子聚合物都是絕緣體的傳統(tǒng)觀念，開創(chuàng)了新的研究領(lǐng)域——導電聚合物。在隨后的研究中人們相繼發(fā)現(xiàn)聚吡咯、聚苯胺等多種共軛結(jié)構(gòu)聚合物經(jīng)摻雜后電導率均可達到半導體甚至金屬導體水平。目前，導電聚合物已成為一門新型的多學科交叉的研究領(lǐng)域，越來越受到學術(shù)界的關(guān)注。其中導電聚吡咯(PPy)是倍受關(guān)注的一種典型導電聚合物，具有易合成、電導率高、穩(wěn)定性好、環(huán)境無毒性和可逆的氧化還原特性等優(yōu)點，在微電子、光學、電化學和生物技術(shù)等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。目前聚合吡咯的方法有電化學， 化學氧化法等；電化學法是制備聚吡咯膜的常用方法，由于聚吡咯不溶不熔，這樣得到的聚吡咯就不能和無紡布表面結(jié)合了?；瘜W氧化法有氣相聚合法和液相聚合法。氣相聚合聚吡咯雖然制得的吡咯薄膜層均勻致密，當實驗操作繁瑣，反應(yīng)時間長，不利于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。隨著科技的發(fā)展，社會的進步，人類對生活質(zhì)量的要求越來越高了，特別是健康尤為受到人類的關(guān)注。一些影響著人類健康的光電磁現(xiàn)象層出不窮，導電織物的發(fā)明讓這些不利于人來健康的現(xiàn)象得到了一定的解決。當前的導電織物有傳統(tǒng)的服用布和無紡布等， 傳統(tǒng)的服用布僅僅只能在衣著方面使用，而無紡布還可以在工業(yè)生產(chǎn)生活中的方方面面得以利用。在已有的導電無紡布制備方法中，大多采用電化學方法對鋪網(wǎng)前的纖維表面鍍銅鎳銀金等金屬，然后在鋪網(wǎng)加固成導電無紡布，這種方法得到的導電無紡布表面電阻比較小，只適合做電磁屏蔽材料，質(zhì)重。而且，這種制備方法耗能大，存在重金屬污水，成本很高。 也有使用浸漬法對鋪網(wǎng)前纖維表面吸附乙炔黑，然后在鋪網(wǎng)加固成無紡布。這種方法得到的導電無紡布，電阻比較大，乙炔黑吸附不牢，電阻值不均一穩(wěn)定，而且在鋪網(wǎng)加工過程中容易使纖維表面導電結(jié)構(gòu)受到破壞，使得導電無紡布的導電效果比較差。這些制備方法大多是對纖維進行表面處理，制備的導電無紡布的效率不高。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述存在問題，本發(fā)明的目的在于提供一種氧化引發(fā)原位聚合吡咯沉淀均勻吸附無紡布表面的制備方法，為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案為一種原位聚合法制備導電無紡布的方法，原位法制備導電無紡布的方法按以下步驟進行A配制導電單體及助劑的混合溶液所述導電單體及助劑混合溶液由蒽醌-2-磺酸鈉鹽或蒽醌_2，7-磺酸鈉鹽、吡咯和去離子水組成，其中，蒽醌-2-磺酸鈉鹽或蒽醌_2，7-磺酸鈉鹽的濃度為5g/L-400g/L，吡咯的濃度為3g/L-30g/L。B配制氧化引發(fā)體系溶液所述氧化引發(fā)體系溶液由9水合硝酸鐵、5-磺基水楊酸和去離子水組成，其中，9 水合硝酸鐵的濃度為6g/L-70g/L，5-磺基水楊酸的濃度為20g/L-30g/L。C無紡布的吡咯原位聚合反應(yīng)在室溫條件下，無紡布按浴比為1 10-1 100放入步驟A制得的導電單體及助劑的混合溶液中，向上述溶液中加入溶液質(zhì)量分數(shù)為0% -IOwt%的表面活性劑，無紡布浸漬2-20min后，在連續(xù)攪拌過程中，按浴比為1 10_1 100取步驟B制得的氧化引發(fā)體系溶液加入到無紡布所在的導電單體及助劑混合溶液中，使其混合均勻、連續(xù)反應(yīng)4-6小時。D洗凈烘干將經(jīng)步驟C反應(yīng)得到的無紡布洗凈后，在70°C的條件下，烘干后得到導電無紡布。所述的無紡布是水刺無紡布或熔噴無紡布或紡粘無紡布或氣流成型無紡布其中的一種。所述的表面活性劑為非離子型表面活性劑；由于采用了以上技術(shù)方案，本發(fā)明的制備方法對無紡布采用液態(tài)吡咯在導電單體助劑體系溶液和氧化引發(fā)體系溶液中，鐵離子氧化引發(fā)吡咯，吡咯陽離子自由基聚合形成大分子聚吡咯，硝酸根離子摻雜聚吡咯，蒽醌-2-磺酸鈉或蒽醌_2，7-磺酸鈉鹽提高了聚吡咯穩(wěn)定性，聚吡咯的質(zhì)子和電子的傳遞性更強，5-磺基水楊酸和硝酸鐵絡(luò)合，逐步釋放鐵離子，起到穩(wěn)定劑的作用，表面活性劑是為了促進無紡布與導電單體助劑體系溶液和氧化引發(fā)體系溶液的浸潤，吡咯在無紡布表面均勻吸附，蒽醌-2-磺酸鈉或蒽醌-2，7-磺酸鈉鹽在室溫下溶解緩慢，常常40°C -80°C的去離子水大大加快了蒽醌-2-磺酸鈉鹽溶解，無紡布浸漬在含有表面活性劑導電單體助劑體系溶液中，2-20min后，吡咯，蒽醌-2-磺酸鈉或蒽醌_2，7-磺酸鈉鹽通過擴散吸附到無紡布表面，使得無紡布表面均勻吸附吡咯單體和蒽醌-2-磺酸鈉或蒽醌-2，7-磺酸鈉鹽，以致導電無紡布表面電阻均一穩(wěn)定。為了使吡咯反應(yīng)完全，往往氧化引發(fā)體系溶液的浴比稍大于導電單體助劑體系溶液的浴比，將氧化引發(fā)體系溶液逐滴滴加到無紡布所在的導電單體及助劑混合溶液中，氧化引發(fā)體系溶液30min-lh 滴加完成，氧化引發(fā)聚合緩慢進行，聚吡咯逐步吸附到無紡布表面，促使導電無紡布表面吸附的聚吡咯均勻.無紡布繼續(xù)浸漬在混合液體中連續(xù)反應(yīng)4-6個小時是為了 5-磺基水楊酸和硝酸鐵絡(luò)合體系逐步釋放鐵離子，聚合緩慢進行，促使導電無紡布表面吸附的聚吡咯均勻，無紡布用清水沖洗干凈為了清洗掉無紡布表面殘留的吸附不牢固聚吡咯。本發(fā)明制備方法反應(yīng)條件溫和，操作步驟簡單，不產(chǎn)生含重金屬的廢水，原料成本低，能量消耗少，適于大規(guī)模工業(yè)化成產(chǎn)。本發(fā)明制備的導電無紡布具有良好的導電性和電磁屏蔽性，制備得到的導電無紡布的表面電阻為KT2-IO5歐姆，通電條件下，產(chǎn)熱容易，對環(huán)境的變化導電無紡布表面電阻變化敏感，適合在防靜電，防電磁屏蔽，傳感器，保暖服等領(lǐng)域應(yīng)用。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述一種原位聚合法制備導電無紡布的方法，制備方法按以下步驟進行
A配制導電單體及助劑的混合溶液所述導電單體及助劑混合溶液由蒽醌-2-磺酸鈉鹽、吡咯和去離子水組成，其中， 蒽醌-2-磺酸鈉鹽或蒽醌_2，7-磺酸鈉鹽的濃度為5g/L-400g/L，吡咯的濃度為3g/L_30g/ L，在40°C -80°C的去離子水中將醌-2-磺酸鈉鹽或蒽醌_2，7-磺酸鈉鹽不斷攪拌至溶解， 室溫下，吡咯是油性的，不斷攪拌使得吡咯均勻的分布在溶液中。B配制氧化引發(fā)體系溶液所述氧化引發(fā)體系溶液由9水合硝酸鐵、5-磺基水楊酸和去離子水組成，其中，9 水合硝酸鐵的濃度為6g/L-70g/L，5-磺基水楊酸的濃度為20g/L-30g/L，室溫下將9水合硝酸鐵和5-磺基水楊酸加入去離子水中不斷攪拌至溶解。C無紡布的吡咯原位聚合反應(yīng)無紡布采用刺無紡布或熔噴無紡布或紡粘無紡布或氣流成型無紡布其中的一種， 在室溫條件下，將溶液質(zhì)量分數(shù)為0% -I0wt%的非離子型表面活性劑如曲拉通X-100加入導電單體助劑體系溶液中，攪拌2-;3min鐘，使表面活性劑和導電單體助劑體系溶液混合均勻，再將無紡布按浴比為1 10-1 100浸漬在加有表面活性劑的導電單體助劑體系溶液中，不斷來回拖動無紡布，使無紡布充分接觸溶液，吡咯、表面活性劑和蒽醌-2-磺酸鈉或蒽醌_2，7-磺酸鈉鹽在無紡布表面吸附均勻。無紡布浸漬2-20min后，取與無紡布的浴比為1 10-1 100的氧化引發(fā)體系溶液逐滴滴加到無紡布所在的導電單體助劑體系溶液中，邊滴加邊攪拌邊來回拖動無紡布，反應(yīng)得到的聚吡咯層在無紡布表面均勻分布，導電無紡布表面電阻穩(wěn)定。氧化引發(fā)體系溶液逐滴滴加，30min-lh滴加完成，形成混合液體，將無紡布繼續(xù)浸漬在混合液體中4-6個小時，5-磺基水楊酸和硝酸鐵絡(luò)合體系逐步釋放鐵離子，聚合緩慢進行，促使導電無紡布表面吸附的聚吡咯均勻，在這段時間里，每隔30min中將無紡布在溶液中反轉(zhuǎn)，來回拖動5min，原位聚合結(jié)束得到導電無紡布。D洗凈烘干將經(jīng)步驟C反應(yīng)得到的無紡布洗凈后，在70°C的條件下，烘干后得到導電無紡布， 導電無紡布的表面電阻為KT2-IO5歐姆具體實施例實施例一按上述制備方法，配制導電單體及助劑混合溶液和氧化引發(fā)體系溶液，蒽醌-2-磺酸鈉鹽的濃度為5g/L，吡咯的濃度為3g/L，9水合硝酸鐵的濃度為6g/L，5-磺基水楊酸的濃度為20g/L;取一定質(zhì)量的水刺PET無紡布，按浴比為1 10取導電單體及助劑溶液，將溶液質(zhì)量分數(shù)為0%的表面活性劑如曲拉通X-100加入導電單體及助劑混合溶液中， 攪拌均勻，再將無紡布浸漬在導電單體及助劑混合溶液中，不斷來回拖動無紡布，使無紡布充分接觸溶液。無紡布浸泡anin后，將按浴比為1 10取氧化引發(fā)體系溶液，然后將取的氧化引發(fā)體系溶液逐滴滴加到無紡布所在的導電單體助劑體系溶液中，邊滴加邊攪拌邊來回拖動無紡布，30min-lh滴加完成。滴加完后將無紡布繼續(xù)浸漬在混合液體中，每隔30min 中將無紡布在溶液中反轉(zhuǎn)，來回拖動5min鐘，4個小時后，將無紡布用清水沖洗干凈，洗凈后的無紡布在70°C的條件下，烘干得到導電無紡布，得到的導電無紡布表面電阻為KT1-IO2 歐姆實施例二
按上述制備方法，配制導電單體及助劑混合溶液和氧化引發(fā)體系溶液，蒽醌-2-磺酸鈉鹽的濃度為400g/L，吡咯的濃度為30g/L，9水合硝酸鐵的濃度為70g/L，5-磺基水楊酸的濃度為20g/L;取一定質(zhì)量的水刺PET無紡布，按浴比為1 100取導電單體及助劑溶液，將溶液質(zhì)量分數(shù)為1 %的表面活性劑如曲拉通X-100加入導電單體及助劑混合溶液中，攪拌均勻，再將無紡布浸漬在導電單體及助劑溶液中，不斷來回拖動無紡布，使無紡布充分接觸溶液。無紡布浸泡20min后，將按浴比為1 100取氧化引發(fā)體系溶液，然后將取的氧化引發(fā)體系溶液逐滴滴加到無紡布所在的導電單體及助劑混合溶液中，邊滴加邊攪拌邊來回拖動無紡布，30min-lh滴加完成。滴加完后將無紡布繼續(xù)浸漬在混合液體中，每隔30min中將無紡布在溶液中反轉(zhuǎn)，來回拖動5min鐘，6個小時后，將無紡布用清水沖洗干凈，洗凈后的無紡布在70°C的條件下，烘干得到導電無紡布，得到的導電無紡布表面電阻為 KT2-IO1 歐姆實施例三按上述制備方法，配制導電單體及助劑混合溶液和氧化引發(fā)體系溶液，蒽醌_2， 7-磺酸鈉鹽的濃度為50g/L，吡咯的濃度為10g/L，9水合硝酸鐵的濃度為20g/L，5-磺基水楊酸的濃度為25g/L;取一定質(zhì)量的熔噴PP無紡布，按浴比為1 50取導電單體及助劑溶液，將溶液質(zhì)量分數(shù)為10%的表面活性劑如曲拉通X-100加入導電單體及助劑混合溶液中，攪拌均勻，再將無紡布浸漬在導電單體及助劑溶液中，不斷來回拖動無紡布，使無紡布充分接觸溶液。無紡布浸泡5min后，將按浴比為1 60取氧化引發(fā)體系溶液，然后將取的氧化引發(fā)體系溶液逐滴滴加到無紡布所在的導電單體及助劑混合溶液中，邊滴加邊攪拌邊來回拖動無紡布，30min-lh滴加完成。滴加完后將無紡布繼續(xù)浸漬在混合液體中，每隔30min中將無紡布在溶液中反轉(zhuǎn)，來回拖動5min鐘，5個小時后，將無紡布用清水沖洗干凈，洗凈后的無紡布在70°C的條件下，烘干得到導電無紡布，得到的導電無紡布表面電阻為 IO1-IO3 歐姆實施例四按上述制備方法，配制導電單體及助劑混合溶液和氧化引發(fā)體系溶液，蒽醌_2， 7-磺酸鈉鹽的濃度為10g/L，吡咯的濃度為3g/L，9水合硝酸鐵的濃度為6g/L，5-磺基水楊酸的濃度為25g/L;取一定質(zhì)量的紡粘PP無紡布，按浴比為1 30取導電單體及助劑溶液， 將溶液質(zhì)量分數(shù)為1 %的表面活性劑如曲拉通X-100加入導電單體及助劑混合溶液中，攪拌均勻，再將無紡布浸漬在導電單體及助劑溶液中，不斷來回拖動無紡布，使無紡布充分接觸溶液。無紡布浸泡-in后，將按浴比為1 40取氧化引發(fā)體系溶液，然后將取的氧化引發(fā)體系溶液逐滴滴加到無紡布所在的導電單體及助劑混合溶液中，邊滴加邊攪拌邊來回拖動無紡布，30min-lh滴加完成。滴加完后將無紡布繼續(xù)浸漬在混合液體中，每隔30min中將無紡布在溶液中反轉(zhuǎn)，來回拖動5min鐘，4. 5個小時后，將無紡布用清水沖洗干凈，洗凈后的無紡布在70°C的條件下，烘干得到導電無紡布，得到的導電無紡布表面電阻為IO3-IO5歐姆。實施例五按上述制備方法，配制導電單體及助劑混合溶液和氧化引發(fā)體系溶液，蒽醌_2， 7-磺酸鈉鹽的濃度為5g/L，吡咯的濃度為15g/L，9水合硝酸鐵的濃度為18g/L，5-磺基水楊酸的濃度為25g/L;取一定質(zhì)量的氣流成型PLA無紡布，按浴比為1 60取導電單體及助劑溶液，將溶液質(zhì)量分數(shù)為1 %的表面活性劑如曲拉通X-100加入導電單體助劑體系溶液中，攪拌均勻，再將無紡布浸漬在導電單體及助劑混合溶液中，不斷來回拖動無紡布，使無紡布充分接觸溶液。無紡布浸泡5min后，將按浴比為1 80取氧化引發(fā)體系溶液，然后將取的氧化引發(fā)體系溶液逐滴滴加到無紡布所在的導電單體及助劑混合溶液中，邊滴加邊攪拌邊來回拖動無紡布，30min-lh滴加完成。滴加完后將無紡布繼續(xù)浸漬在混合液體中，每隔30min中將無紡布在溶液中反轉(zhuǎn)，來回拖動5min鐘，5個小時后，將無紡布用清水沖洗干凈，洗凈后的無紡布在70°C的條件下，烘干得到導電無紡布，得到的導電無紡布表面電阻為 IO2-IO4 歐姆。
權(quán)利要求
1.一種原位聚合法制備導電無紡布的方法，其特征在于，原位聚合法導電無紡布的制備方法按以下步驟進行A配制導電單體及助劑的混合溶液所述導電單體及助劑的混合溶液由蒽醌-2-磺酸鈉鹽或蒽醌_2，7-磺酸鈉鹽、吡咯和去離子水組成，其中，蒽醌-2-磺酸鈉鹽或蒽醌_2，7-磺酸鈉鹽的濃度為5g/L-400g/L，吡咯的濃度為3g/L-30g/L ；B配制氧化引發(fā)體系溶液所述氧化引發(fā)體系溶液由9水合硝酸鐵、5-磺基水楊酸和去離子水組成，其中，9水合硝酸鐵的濃度為6g/L-70g/L，5-磺基水楊酸的濃度為20g/L-30g/L ；C無紡布的吡咯原位聚合反應(yīng)在室溫條件下，無紡布按浴比為1 10-1 100放入步驟A制得的導電單體及助劑的混合溶液中，向上述溶液中加入溶液質(zhì)量分數(shù)為0% -IOwt%的表面活性劑，無紡布浸漬 2-20min后，在連續(xù)攪拌過程中，按浴比為1 10_1 100取步驟B制得的氧化引發(fā)體系溶液加入到無紡布所在的導電單體及助劑的混合溶液中，使其混合均勻、連續(xù)反應(yīng)4-6小時；D洗凈烘干將經(jīng)步驟C反應(yīng)得到的無紡布洗凈，烘干后得到導電無紡布。
2.如權(quán)利要求1所述的原位聚合法導電無紡布的制備方法，其特征在于所述的無紡布是水刺無紡布或熔噴無紡布或紡粘無紡布或氣流成型無紡布其中的一種。
3.如權(quán)利要求1所述的原位聚合法導電無紡布的制備方法，其特征在于所述的表面活性劑非離子型表面活性劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種原位聚合法制備導電無紡布的方法。制備方法采用將無紡布浸漬在由吡咯、蒽醌-2-磺酸鈉或蒽醌-2，7-磺酸鈉鹽和水組成的溶液中，再將硝酸鐵、5-磺基水楊酸和水組成的溶液滴加到無紡布所浸漬在的混合溶液中，吡咯在硝酸鐵的氧化下，經(jīng)原位聚合合成聚吡咯吸附沉淀在無紡布表面形成導電層。本發(fā)明的制備方法簡單，成本低，無污染，反應(yīng)條件溫和，適于大規(guī)模工業(yè)化成產(chǎn)。本發(fā)明制備方法得到的導電無紡布具有良好的導電性，電磁屏蔽性和柔韌特性等。
文檔編號D06M15/37GK102251396SQ201110129489
公開日2011年11月23日 申請日期2011年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月19日
發(fā)明者徐衛(wèi)林, 王凱, 王棟, 蔣海青, 趙青華 申請人:武漢紡織大學