导电纤维的分类与性能

导电纤维的分类与性能

1金属纤维

　　金属纤维是出现最早的导电纤维，其中使用最多的金属材料为不锈钢，也有铜，铝，镍等。金属纤维的特点是导电性能好，其电阻率在102-104Ω/cm之间，而且耐热，导热，耐化学腐蚀性，耐磨性好，还具有防辐射，强度高，弹性模量高，具有抗老化，可染成各种颜色等优点。用它开发的织物除了有抗静电性能外，还有独特的记忆性和褶皱效果，并具有特殊的光泽感。

　　加工金属纤维的方法常用的有两种，一种是直接拉丝法，将金属纤维制成直径为4~16µm的纤维，再把金属纤维制成短纤维，用少量的金属纤维与常规纺织纤维进行混纤、混纺及交织。另一种金属喷涂法，它是将普通纤维先进行表面处理，再用真空喷涂或化学电涂法将金属沉降在纤维表面，使纤维具有金属一样的导电性。利用金属纤维泄电或电晕放电作用，有效地散逸电荷，通过金属纤维的电晕放电和泄漏作用消除服装上的静电。

　　由于制成高细度纤维时价格昂贵，成品色泽受到限制。金属纤维目前一般用于电脑防护服，孕妇等防辐射服装上，能有效的屏蔽辐射场。还作为加油站、鞭炮厂、燃气站等易燃易爆场所工作人员的工作服。但是金属纤维的可纺性较差，使用过程中容易折断，自重大，耐洗和耐久性较差。可在导电性良好的前提下，适量应用金属纤维。

　　2碳纤维

　　在21世纪被誉为“黑色黄金”的碳纤维是由日本人于1959首先采用聚丙烯腈(PAD)纤维经高温炭化处理制得。现在根据原丝类型可分为聚丙烯腈(PAD)基、沥青基和粘胶基，而其中以PAD为主体。碳纤维许多优异的特性使其成为一种新兴防静电纤维。

　　(1)碳纤维的密度小，只有1.5-2g/cm3，这与一些天然纤维密度较为接近，不会影响到服装质量和舒适度。

　　(2)弹性模量高，而弹性回复为100%，这使纺织材料的弹性增强并能提高其抗皱性。

　　(3)电阻率低，具有优异的导电性能，在防静电方面，这尤为重要。

　　(4)碳纤维也有在极端条件下存在的良好性能，如它的热膨胀系数小，即使从几千度的高温突然降到常温也不会炸裂，耐高温和低温性能好，在3000℃非氧化气氛下不融化不软化，在液氮温度下依旧很柔软，不脆化，这对在极端条件防静电纤维也是极为重要的.

　　(5)碳纤维还具有抗辐射，抗放射，吸收有毒气体等特殊性能。

　　(6)成本较低。在通过与其它导电性添加材料的成本比较中，发现用导电碳纤维制成的导(抗)静电涂料成本显著降低，导电添加材料一项，成本仅为原来的20%左右。

　　但是相应的碳纤维的耐冲击性较差，容易损伤，在强酸条件下易发生氧化，与金属复合时会发生金属碳化、渗碳及电化学腐蚀现象。因此，碳纤维在使用前须进行表面处理。例如提高其耐化学腐蚀性的能力将是以后发展的一个重要方向。

　　3复合导电纤维

　　复合导电纤维是一种将炭黑，TiO2、SnO2、ZnO、CuI等导电微粒添加到聚合物中而得到的导电纤维，其导电原理为导电填料在聚合物填充体系中的含量达到临界点时，导电粒子在基体中形成导电通道，聚合物从绝缘体转变为半导体，从而使自身电阻急剧下降，起到导电，即防静电的作用。其导电性主要取决于所用粒子的类型、聚合物的类型、导电粒子在基体的分散形式、聚合物基体的形态以及材料的成型工艺。复合导电纤维的制备主要包括4个环节：导电剂的选择；导电剂表面处理；复合纺丝；后处理。

　　(1)导电剂的选择：拥有良好的导电性，易纺丝，有特殊功能的为上选。

　　(2)导电极表面处理：一般采用偶联剂与导电粒子混入一定温度的醇或醚类，经过作用，使导电粒子高浓度并稳定的分散到纺丝液中。

　　(3)复合纺丝：

　　海岛型：将加入导电剂的聚合物作为导电组与常规的聚合物进行纺丝，得到以导电组为岛，非导电组为海的海岛型纤维。

　　连续型：将导电组与非导电组经过汇合后从同一纺丝孔中喷出，即得到连续型复合导电纤维。

　　(4)后处理。根据规格要求，采用合适的后处理工艺进一步降低纤维的电阻率。复合纤维由于其良好的导电、耐洗、耐磨、抗弯曲等性能而广泛用于工业、家纺产品，如防静电服、鞋、帽、羊毛衫，羊绒衫等等。而大量添加导电粒子降低了成纤聚合物的可纺性，使纤维的成品率下降，成本上升，同时也影响纤维的力学、纺织性能。因此，降低导电粒子加量成为复合导电纤维未来发展的方向。

　　4高分子导电纤维

　　高分子导电纤维是以导电高分子为原料加工的纤维，如聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺纤维，具有较高的电导率，可达到10-3-102s/cm。对这类材料的研究已经取得一些令人鼓舞的重大进展：如在空气中稳定性极好，且加工性好的,导电性能高达107S／cm。

　　其加工方法是：(1)导电高分子材料的直接纺丝法。直接纺丝法一般采用湿法，如将聚苯胺配成浓溶液在一定的凝固浴中拉伸纺丝。这里聚苯胺的制备是苯胺在酸性介质下，用氧化剂氧化聚合。(2)后处理法。后处理法主要是在普通纤维表面进行化学反应，使导电性高分子吸附在纤维表面，使普通纤维具有导电性能。高分子导电纤维主要应用于抗静电工作服、无菌服、无尘服、地毯、人造草坪，静电消除刷。并可用于电磁屏蔽、微波吸收和发热元件等。但从实际来看，由于这类材料本身刚度大、难溶、难熔，成型、成纤较为困难(某些在高腐蚀介质中溶解)，而且掺杂剂多数为毒性大、腐蚀性强的物质，且导电稳定性、重复性差、成本较高，因而目前用作防静电材料实用性有限。

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