导电纤维的发展和应用
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导电纤维的发展和应用
李建新１，金立国２
（１．仪征化纤集团公司，江苏 仪征 ２１１９００ ； ２．全国合成纤维科技信息中心， 上海 ２０００８２）摘要：导电纤维一般是指电阻率＜１０８Ω・ｃｍ的纤维（２０℃、６５％ＲＨ条件下）。文中介绍了导电纤维的发展历程及导电成分均一型纤维和导电成分不均一型纤维的制造方法。导电纤维主要用于防静电障害，制作无尘、无菌衣、防爆工作服、防静电过滤袋、电磁波屏蔽罩、防微波工作服等。另外，还介绍了国内导电纤维的开发现状。
关键词：导电纤维；分类；制造方法；应用；开发现状
中图分类号 ：ＴＳ １０２．５２＋８．５ 文献标识码 ：Ｂ 文章编号 ：１０００－４０３３（２００４）０４－００７２－０２
１导电纤维的发展历程功一种同心圆状皮芯型复合导电导电涤纶；钟纺公司向市场推出
为了消除纤维及其织物的静纤维ＡｎｔｒｏｎⅢ，并进行了工业化了半白和白色“Ｂｅｌｌｔｒｏｎ”导电锦电，防止危害发生，人类自２０世生产。其芯成分是含碳黑的高聚纶；东丽、尤尼吉卡等公司也都纪６０年代起就开始了开发导电纤物，皮成分是尼龙６６，皮占总体开发了白色导电锦纶和涤纶，其维的工作。导电纤维一般是指电的９６％，比电阻达１０３￣１０５Ω・ｃｍ，导电成分多为ＣｕＩ等白色金属化阻率＜１０８Ω・ｃｍ的纤维（２０ ℃、在地毯或纺织加工中只要混入合物，这为导电纤维开辟了服装６５％ＲＨ条件下）。最早的导电纤维１％￣２％这种导电纤维，即可获得和装饰织物的新用途。进入９０年是美国Ｂｒｕｎｓｗｉｃｈ公司商品名为耐久且满意的抗静电效果。接着代随着聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩Ｂｒｕｎｓｍｅｔ的不锈钢纤维，在世界孟山都研制成偏芯圆型复合导电等导电高分子聚合物的相继问上首次用于纺织加工。这种利用锦纶６“Ｕｌｔｒｏｎ”，其导电成分碳黑世，利用这些高聚物制备导电纤不锈钢、铜、铝等金属的导电性在纤维表面露出，放电非常迅维越来越受到人们的关注，但直而制成的金属纤维，导电性能优速，抗静电效果好。１９７８年日本到现在仍还处于实验室小试阶良，且耐热、耐化学腐蚀，但极东丽公司的海岛型导电腈纶段，尚未实现工业化。细单丝的造价很高，与普通纤维“ＳＡ－７”（ＬＵＡＮＡ）开发成功，导２导电纤维的分类和制造方法间抱合差，混纺加工困难，扭曲电成分碳黑粒子在纤维中呈岛状导电纤维可分为导电成分与手感不良，产品使用性能不好。分散，纤维具有优秀的物理性均一型纤维和导电成分不均一其后出现的是以腈纶、黏胶为原能。继而，日本钟纺合纤公司的型纤维两大类。导电成分不均一丝的碳纤维，具有良好的导电性、三层并列型导电锦纶“Ｂｅｌｌｔｒｏｎ”纤维又分为导电成分涂覆型和耐热性，优良的耐化学腐蚀性和（贝特纶）成功地应用于地毯、无导电成分复合（包括共混）型两高初始模量，但其机械力学性能尘衣和学生服中；尤尼吉卡公司种纤维。（如径向强度）不理想，除了用作的“ソガⅢ”（梅格Ⅲ）导电锦纶；２．１导电成分均一型纤维工程复合材料外，限制了它的导可乐丽公司的“クラカ—ボ”（可其导电成分由同一种成分组电应用。因此，６０年代以来，人拉卡保）导电涤纶；东洋纺公司成，例如金属纤维和碳纤维。金们不断探索开发新的有机导电纤的“ＫＥ－９”导电腈纶都陆续问世，属纤维的导电成分即为不锈钢、维。实践表明，利用碳黑或金属进入了碳黑有机导电纤维的全盛铜、铝、镍等金属，是将金属丝化合物（铜、银、镍、镉的硫化时期。但由于采用碳黑复合，纤反复穿过模具精细拉伸制成，它物或碘化物），通过涂敷或与成纤维外观发黑，限制了其在民用纺们的直径一般不小于１００μｍ。碳聚合物共混、复合纺丝是制成导织品方面的应用。８０年代开始了纤维本身即为导电成分，它是以电性能优良纤维的最合理途径。导电纤维的白色化研究，日本帝腈纶、黏胶、沥青纤维为原丝，经
１９７４年美国杜邦公司开发成人公司首先研制成功“Ｔ－２５”白色碳化、石墨化处理而制成。
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导电成分不均一型纤维其纤维结构中存在着导电成
针 织 工 业
电高聚物因难以熔融，故一般都采用直接湿法纺丝生产导电纤维。３导电纤维的主要用途
导电纤维的导电性能主要基于自由电子的移动而不依靠吸湿和离子的转移，所以导电纤维不依赖于环境的相对湿度，它在相对湿度３０％ＲＨ或更低湿度下仍能显示优良的导电或抗静电性能。
静电障害是火工、化工、石油、粉碎加工等行业引起火灾、爆炸等事故的主要诱发因素之一，也是敏感电子元器件的潜在失效、降低电子产品工作可靠性的主要因素之一，降低静电障害的有效手段就是采用导电纤维与织物实施有效防护。随着电子通讯、宇航、医药、精密仪器等工业的飞速发展，为了使仪器精确动作和保证操作安全，就要求纤维和织物有更高的抗静电和导电水平。
用导电纤维制作的无尘、无菌衣在精密仪器、机械零件、电子工业、胶片、食品、药品、化妆品、医院、计算机房中起到防尘、防菌、防设备损坏、防计测失灵、防噪声等效果。用导电纤维制成防爆工作服，在石油精练、油轮、汽油加油站、煤矿等领域起到防引火爆炸的作用。防静电过滤袋用于捕集易燃、易爆粉尘。在钢铁厂、生产固体粉类化工厂普遍用作烟囱气或空气过滤材料。此外，利用导电纤维对电磁波的屏蔽性，可用作电磁波屏蔽罩和电磁波吸收罩以及特殊要求的房屋贴墙布，还可制作用于从事雷达、通讯、电视转播、医疗等工作人员的有效防微波工作服。
在科学技术现代化发展中，电子技术与高分子材料技术是两个重要的技术领域，电子产品设计的小型化和高集成化，使相应加工技术日趋微、细、精、薄。静电危害不可忽视，而高分子材料的特点之一就是它具有很高的电阻率，易产生
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静电，高分子材料的推广应用，要
求人们对静电更引起足够的重视。４导电纤维的国内开发现状
我国从７０年代就开始进行抗静电纤维的开发研究。８０年代初上海合纤所和无锡江苏纺织研究所双双取得抗静电锦纶、抗静电涤纶等的小试成果并通过纺织部技术鉴定。接着无锡江苏纺织研究所又开发成功了含碳黑导电纤维，并进行了小规模工业化生产，而且最终嵌织制成织物，在无尘衣领域推广应用。至今，国产有机导电纤维仍还处于起步阶段，现在全国共有三家单位在生产经销含碳黑导电纤维（包括锦、涤纶短纤和长丝）。它们是：ａ．深圳新纶公司（原属中国化纤总公司），技术负责人来自江苏纺研院原导电纤维项目负责人；ｂ．无锡江苏省纺研所，自８０年代沿续生产至今，规模扩大不多；ｃ．苏州工业园区新纶公司（原属中国化纤总公司），技术负责人为原振亚丝织厂化纤部总工。这３个单位年生产能力约１０ ｔ，销售价格约１ ０００ ￣２ ０００元／ｋｇ。据有关专家分析，我国目前导电纤维年需求量约５０ ｔ，故每年尚需进口３０ ￣ ４０ ｔ。根据批量供货能力和意愿，现在我国进口导电纤维主要来自三家公司：ａ．德国ＢＡＳＦ（巴斯夫）公司的碳黑涂覆型导电锦纶；ｂ．美国Ｓｏｌｕｔｉａ（首诺）公司的碳黑复合型导电锦纶６６；ｃ．日本钟纺公司碳黑复合型导电锦纶“Ｂｅｌｌｔｒｏｎ”、金属化合物复合型白色导电涤纶或导电锦纶。
导电纤维虽然制造成本高，但在织物中它的混用比例少，效果明显，在民用与产业用上都有极为广阔的发展前景，在当前我国差别化纤维的研究开发中理应占据重要一席，给予关注发展。
收稿日期
２００４年４月２０日
分和非导电成分。非导电成分是纤维的主体聚合物，如ＰＥＴ、ＰＡ、ＰＡＮ等。导电成分可以是金属等镀层，但大多数是在连续相基质聚合物（如聚乙烯）中分散着高浓度导电粒子（以碳黑为主）而形成的导电聚合物。常用的制造方法是在有机纤维表面涂覆导电成分或利用纺丝法制成导电纤维。２．２．１在纤维表面涂覆导电层法
它是将含有金属、碳黑或金属化合物（如硫化铜、硫化亚铜、碘化亚铜等）的导电成分，涂覆于纤维表面制成导电纤维，还可将聚苯胺等导电高聚物吸附于纤维表面获得导电纤维。
２．２．２纺丝法生产导电纤维
ａ．共混纺丝
将导电粒子（主要为碳黑或金属化合物）与基质聚合物（如聚乙烯）混炼作为导电成分。使该导电成分与非导电成分的主体聚合物（如ＰＥＴ、ＰＡ、ＰＡＮ等）进行共混，通过熔纺或湿法成形。
ｂ．复合纺丝
将上述导电成分与非导电的主体聚合物通过复合纺丝板纺丝成形（熔纺或湿纺），制得具有皮芯型、三层同心、三层并列、海岛或多芯型、以及镶嵌型等结构的复合导电纤维。钟纺Ｂｅｌｌｔｒｏｎ是一种三层并列型导电锦纶，其导电成分贯穿纤维横截面，在两侧露出，垂直于纤维轴向的导电和放电能力增加，露出点的尖端放电提高了导电效果。镶嵌型复合导电纤维也是日本钟纺公司开发的，其截面上导电成分呈放射状岔开，将非导电组分分成三个或三个以上部分，从而在纤维表面露出三处以上，故放电很迅速，导电效果优于其它形态结构。
ｃ．导电高聚物直接纺丝聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等导