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1、纺织学报第二十三卷第一期 3 l 【3 1 1 丙烯腈接枝聚酰胺抗静电纤维的研究 陈蕾潘婉莲李晓春刘兆峰 ( 东华大学纤维材料国家改性重点实验室，上海，2 呻0 5 1 ) 摘要：制备了丙烯腈接技聚酰瞎纤维研究反应条件对接枝宰的影响进行金属络台耻理以制备导电纤维。结果表明所得 纤维的电阻率为t 旷n 讲】L 0 4 n c m 。 美词：聚酰胺纤维接技丙烯腈导电纤维抗静电研究 中圈法分类号：T s l 0 25 2 75n 普通化学纤维具有优越的电绝缘性能，其大分 子中的化学键都是共价键，不会电离，也不能传递电 子或离子，具有很高的面电阻R s 和体电阻R v 。当 它们相互摩擦时就会产生很高
2、的静电，影响穿着的 舒适性和工作的安全性。因此有必要对纤维进行抗 静电及导电处理，制得抗静电纤维及导电纤维。该 类纤维可用于一般衣料，防尘工作服，特别是半导体 工业、电子精密工业用材料。 聚酰胺纤维的直流电导率很低，在加工过程中 容易因摩擦而产生静电，为了克服聚酰胺纤维易带 静电的缺点，可使用亲水性化台物作为抗静电剂与 聚酰胺进行共聚或共混，以获得抗静电纤维。抗静 电剂一般是离子型，非离子型和两性的表面活性剂 纤维的抗静电是靠吸湿使电荷泄漏而获得的，抗静 电效果和湿度有关，而用金属络合处理的导电纤维 基于自由电子传递电荷，因此其抗静电性能不受环 境 显度的影响【l q J 。 本文将丙烯腈与聚
3、酰胺进行接枝改性，聚丙烯 腈大分子上带有一C N 基团，它具有很强的吸电子 能力可采用金属络合处理的方法，在纤维表面形成 金属化合物导电覆盖层制得聚酰胺导电纤维。 1 实验 1 1 原料 聚酰胺6 ，6 长丝由无锡华燕合纤厂提供；丙烯 腈蒸馏待用；其它试剂为分析纯。 l2 纤维预处理 纤维于5 0 温水中彻底漂洗，干燥至恒重。 1 3 接枝共聚反应 以过硫酸铵和亚硫酸氢钠为催化剂，将纤维和 丙烯腈进行接枝聚合，接枝产物清洗后干燥至恒重， 计算接枝率( ) 。 1 4 导电纤维的制备 经过接枝处理的聚酰胺纤维于一定条件下和 c u s 0 4 及还原荆反应制得导电纤维。 1 5 测试方法 红外光
4、谱：美国F T I RN i c o k t2 0 s x B 型 K B r 压片，扫描3 2 次，分辨率2 。扫描电镜： c a m s c 日n 4 纤维强度：Y G 0 0 1 A 单纤维电子强 力仪。 2 结果与讨论 2 1 接枝产物的红外光谱分析 芝 鼍 蔷 砌3 瑚3 2 0 02 咖2 4 0 0 跏l 咖1 2 0 0 跏4 0 0 敢散口n l 湖 l 一囊酰胺纤维；卜丙婿腈接杖囊酰瞎纤维。 田l 丙烯腑接枝聚酰胺纤维的虹外光谱 聚酰胺纤维和丙烯腈接枝聚酰胺纤维的红外光 谱如图1 所示。比较接枝前后样品的红外吸收峰， 可见后者在2 2 4 6 1 处出现C N 基特有的强吸
5、收 峰表明接枝反应成功进行。 2 2 影响接枝率的主要因素 2 2 1 反应时间与接枝率的关系取经过臻处理 的聚酰胺纤维，在7 0 下与丙烯蔚接援菸。接枝 率随反应时间的变化见表1 。 寰l 接枝事和反应时闯舳美摹 反应时间h 揍柱卓 79 7 9 9 2 9 9 5 反应开始时接枝率随反应时间延长迅速增加，l 小时后接枝率的增加不明显。 2 2 2 反应温度与接枝率的关系反应时间n ， 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 【3 2 】- 3 2 2
6、0 0 2 年2 月 观察反应温度与接枝率的关系，结果见表2 。 裹2 接枝宰与反应温度的关系 反应温度接枝率 ( )( ) 6 0 7 0 8 0 6 9 5 9 9 2 8 1 7 聚酰胺纤维的接枝率随温度增加而增加，但温 度超过7 0 以后，接枝率将稍稍下降。升高反应温 度能提高聚酰胺纤维的溶胀度，提高引发反应的速 率和支链的链增长反应速率，这均有利于接枝率的 增加。另一方面，反应温度升高加快了向单体的链 转移反应，均聚物形成多，也加快了链终止反应速 率，这不利于接枝率增加。 在7 0 以下时，温度越高，接枝率越高。由于 温度越高，聚酰胺纤维被溶胀程度越大，有利于引发 剂和单体向纤维内部
7、扩散，同时温度高也有利于大 分子链段运动，故接枝率增加。 在7 0 以上则温度提高，接枝率下降。是由于 温度过高，引发剂分解过快，产生的活性中心多，虽 然纤维溶胀度更大，链段运动能力也大，但由于活性 中心浓度大，终止机会增加，使接枝点反而减少，故 接枝率下降L 。 2 2 3 丙烯腈用量与接枝率的关系改变丙烯腈 和聚酰胺纤维的用量比进行接枝共聚反应，取丙烯 腈用量分别为纤维用量的5 0 、4 0 、3 5 ，在7 0 下反应1 h ，所得产物的接枝率见表3 。 裹3 丙烯骑用量与接枝事的关系 丙烯脯用量薯萼乒量的百分散薯甍辛 3 5 4 0 5 0 5 4 7 61 3 99 2 a ) 寨酰
8、胺纤维( b ) 接枝囊酰胺纤维 田2 不同纤维舯扫描屯镜照片 随丙烯腈用量的增加，接枝率明显提高。 2 3 接技纤维导电处理后的导电性能 2 ： 取接枝率为9 9 2 的聚酰胺接枝纤维在C u s q 与还原剂的作用下进行金属络合处理，制得导 电纤维，聚酰胺纤维电阻率为1 0 3 n c r n 1 0 4 n c m ， 来接枝聚酰胺纤维的电阻率为1 0 “n c r n 。 24 扫描电镜分折结果比较 取聚酰胺纤维、接枝聚酰胺纤维和导电处理接 枝聚酰胺纤维作扫描电镜分析，结果见图2 。聚酰 胺纤维表面光滑，接枝纤维表面有许多凸出物覆盖 在其上面，这些凸出物为聚酰胺纤维通过接枝改性 生成的
9、接枝共聚物。导电处理接枝纤维表面有着一 层松松的物质，即金属络合物导电覆盖层。 2 5 纤维的相对强度的比较 聚酰胺纤维、接枝聚酰胺纤维和导电聚酰胺纤 维的强度如表4 所示。 衰4 处理前后纤维的强度的比较 从表4 数据可见，经接枝和导电处理后的纤维 强力几乎不变，由于接枝和导电处理后纤维增重，因 此相对强度略有下降。 3 结论 1 红外光谱和扫描电镜的结果表明聚酰胺纤 维可以和丙烯睛进行接枝共聚。 2 接枝率随反应时间和丙烯腈浓度的增加而 增加，随反应温度的升高先增加后降低。在7 0 、 1 h ，丙烯腈用量为纤维用量的5 0 下反应产物较理 想。 3 丙烯腈接枝改性聚酰胺纤维可用化学处理
10、的方法制得电阻率为1 0 3 n c m 1 0 4 n c m 的导电纤 维。 4 经接枝后的纤 维强力几乎不受影响。 膏文 l 赵择卿高分子材料抗静电 技术北京，纺织工业出版 杜1 9 9 1 2 王雪亮导电纤维的舍成 ( c ) 导电纤维接枝橐酰胺纤维 合成纤维，1 9 9 8 ( 3 ) ：4 3 4 B 3 黄欢沛等丙烯酸一维纶接 杖共聚厦接枝纤维的性质 纺织学报，1 9 9 0 ( 9 ) ：3 7 4 】 _ j 蕊墨纛一一+ 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark