CN110387743B - 导电复合纤维束及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种导电复合纤维束及其制备方法，该导电复合纤维束的制备方法通过反相微乳液法将3，4‑乙烯二氧噻吩原位聚合到纤维束上，制备均匀而致密的纳米线状聚3，4‑乙烯二氧噻吩导电复合纤维束。该制备方法可以调控聚3，4‑乙烯二氧噻吩在纤维束表面的形成条件，形成利于电子传输与迁移的较为规整的纳米线状结构，工艺过程简单，可控性强，同时具有良好的可重复性。所制备的导电复合纤维束可应用于可穿戴电子器件、能源存储、传感器等领域。

Description

导电复合纤维束及其制备方法
技术领域
本发明涉及导电纤维材料制备领域，具体涉及一种导电复合纤维束及其制备方法。
背景技术
导电纤维作为一类重要的智能材料，引起了国内外材料界的广泛关注，在服装、传感器及智能纺织品等领域具有巨大的应用前景。
近年来，导电聚合物在修饰电极、电化学和传感器等领域获得了广泛的应用。其中，目前最为环保的导电聚合物聚3，4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)由于分子结构简单、导电率高、稳定性好及能隙小等优点在众多导电聚合物中脱颖而出，得到了广泛的研究和关注。因此，PEDOT是一种优异的导电载体。基于PEDOT的导电材料显示出具有大表面积，高导电性，快速电子转移率，疏水相互作用及良好生物相容性的各种纳米结构，如纳米片、纳米花以及纳米线等。
申请号为CN201710128767.6的发明专利公开了一种三维可拉伸导电材料及其制备方法，利用静电纺丝的方法获得了聚氨酯纤维垫，并在其上通过界面聚合形成导电的PEDOT，获得柔性的导电纤维垫。
申请号为CN201710329153.4的发明专利公开了一种柔性可穿戴纳米纤维织物传感器及其制备方法。其通过共轭静电纺成纱技术制备连续的纳米纤维纱线，然后在纱中纤维表面聚合包覆一层PEDOT，制备的纳米纤维纱具备良好的导电性能。
然而，传统的原位聚合法制备PEDOT虽然步骤较为简单，但由于其不可控因素较多，聚合反应难以控制，因此，在纤维上形成的PEDOT结构大多为团聚的颗粒或是堆积的块状，然而，不规则的结构不利于电子的传输与迁移。一直以来，PEDOT纳米结构的不可控性限制了其发展及应用。
目前，采用反相微乳液法对3，4乙烯二氧噻吩单体进行原位聚合反应的方法尚未见到报道。
发明内容
针对以上不足，本发明的目的在于提供一种导电复合纤维束及其制备方法。该导电复合纤维束的制备方法通过反相微乳液法将3，4-乙烯二氧噻吩原位聚合到纤维束上，制备均匀而致密的纳米线状聚3，4-乙烯二氧噻吩导电复合纤维束。该制备方法可以调控聚3，4-乙烯二氧噻吩在纤维束表面的形成条件，形成利于电子传输与迁移的规整的纳米线状结构，工艺过程简单，可控性强，同时具有良好的可重复性。所制备的导电复合纤维束可应用于可穿戴电子器件、能源存储、传感器等领域。
为实现上述发明目的，本发明提供了一种导电复合纤维束的制备方法，包括如下步骤：
S1、将纤维单丝进行表面去污处理，然后晾干得到纤维束备用；
S2、将表面活性剂与有机溶剂在预设温度下混合配制成预定浓度的表面活性剂有机溶液；
S3、将氧化剂与去离子水在常温下混合配制成预定浓度的氧化剂水溶液；
S4、在室温下，将步骤S1得到的所述纤维束放入步骤S2制得的表面活性剂有机溶液中，浸渍、搅拌处理；然后按照预设体积比将步骤S3制备的所述氧化剂水溶液加入溶液中，搅拌处理；最后按照预设体积比加入3，4乙烯二氧噻吩单体，搅拌处理，以采用反相微乳液法完成纤维束的3，4乙烯二氧噻吩原位聚合反应；
S5、洗净烘干，得到导电复合纤维束。
优选地，在步骤S4中，所述氧化剂水溶液与所述有机溶剂的体积比为0.017～0.045。
优选地，在步骤S4中，所述3，4乙烯二氧噻吩单体与所述有机溶剂的体积比为0.0030～0.0067。
优选地，在步骤S2中，所述表面活性剂的质量浓度为10wt％—20wt％；所述有机溶剂的质量浓度为80wt％—90wt％。
优选地，所述表面活性剂为丁二酸二辛酯磺酸钠。
优选地，在步骤S3中，所述氧化剂水溶液中氧化剂的浓度为6mol/L～8mol/L；所述氧化剂为无水三氯化铁、六水合三氯化铁中的一种。
优选地，在步骤S2中，所述有机溶剂为正己烷、对二甲苯中的一种或两种；所述预设温度为15℃～25℃。
优选地，所述纤维束包括但不限于为芳纶纤维、尼龙纤维、涤纶纤维、棉纤维、锦纶纤维、蚕丝纤维中的一种，且其纤维长度为10～20cm。
为实现上述发明目的，本发明还提供了一种根据上述技术方案中任一技术方案所述的制备方法制备的导电复合纤维束，其包括纤维基材及通过反相微乳液法原位聚合沉积在所述纤维基材表面的纳米线状聚3，4-乙烯二氧噻吩。
优选地，所述纤维基材的长度为10～20cm。
本发明的反应原理是：
反相界面聚合法是一种制备一维PEDOT纳米结构的有效方法。反相微乳液体系中，水通过极性基团和氢键的相互溶解促进了在非极性溶剂中表面活性剂分子的聚集。因此，可以把许多反应物引入到反相胶束中的含水的纳米尺寸的反应区域内。这些胶束扮演着纳米反应器的作用。
丁二酸二辛酯磺酸钠(AOT)是一种双尾阴离子表面活性剂，且能很好的溶解在有机溶剂如正己烷或对二甲苯中，通过调节水和有机溶剂的体积比、固定搅拌速率和方式、单体浓度、单体和氧化剂的摩尔比等反应条件，可制备出不同的PEDOT纳米结构，如纳米棒，纳米纤维和纳米管等。
无水三氯化铁(FeCl3)或六水合三氯化铁(FeCl3·6H2O)是EDOT氧化聚合中最为常用的氧化剂。当FeCl3或FeCl3·6H2O水溶液加入到AOT的溶液中时，AOT头部的阴离子与Fe3+通过静电吸引力形成了反相圆柱状胶束，因此，Fe3+能够被吸收在AOT的阴离子头部。在EDOT单体的化学氧化聚合中，Fe3+起到氧化剂的作用，且在AOT反相圆柱状胶束的极化中心形成水通道，因此，构建出了由反相圆柱状胶束划分的一维水油界面，具备了在纳米尺度进行界面聚合反应的必要条件。
体系中AOT反相胶束亲水基团在外，亲油基团在内，随着反相胶束的增加，加入三氯化铁溶液后，基团组成柱状；加入EDOT单体后，单体在柱状胶束外侧进行聚合反应，当反应结束后，将AOT洗掉，剩下外侧的PEDOT纳米纤维。
本发明的有益效果是：
1.本发明提供的制备方法，利用反相微乳液法进行化学原位聚合，通过控制氧化剂水溶液与有机溶剂的体积比，以及3，4乙烯二氧噻吩与有机溶剂的体积比，调控PEDOT聚合反应过程，以在纤维束表面形成利于离子传输和迁移的均匀而致密的PEDOT纳米线结构，克服了现有技术的缺陷。
2.本发明提供的制备方法，工艺简单，可控性强，同时具有良好的可重复性，适合大规模应用和推广。
3.本发明制备的导电复合纤维束可广泛应用于可穿戴电子器件，能源存储，传感等领域。
附图说明
图1为芳纶纤维原纤电镜图，标尺为10um。
图2为实施例1制备的纳米线状PEDOT导电复合芳纶纤维的电镜图，标尺为1um。
图3为实施例1制备的纳米线状PEDOT导电复合芳纶纤维局部分布电镜图，标尺为100nm。
图4为棉纤维原纤电镜图，标尺为10um。
图5为实施例6制备的纳米线状PEDOT导电复合棉纤维的电镜图，标尺为1um。
图6为实施例6制备的纳米线状PEDOT导电复合棉纤维局部分布电镜图，标尺为100nm。
图7为本发明的实施例1制备的纳米线状PEDOT导电复合芳纶纤维的电阻图。
图8为本发明的实施例6制备的纳米线状PEDOT导电复合棉纤维的电阻图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
本发明提供了一种导电复合纤维束的制备方法，包括如下步骤：
S1、将纤维单丝进行表面去污处理，然后晾干得到纤维束备用；
S2、将表面活性剂与有机溶剂在预设温度下混合配制成预定浓度的表面活性剂有机溶液；
S3、将氧化剂与去离子水在常温下混合配制成预定浓度的氧化剂水溶液；
S4、在室温下，将步骤S1得到的所述纤维束放入步骤S2制得的表面活性剂有机溶液中，浸渍、搅拌处理；然后按照预设体积比将步骤S3制备的所述氧化剂水溶液加入溶液中，搅拌处理；最后按照预设体积比加入3，4乙烯二氧噻吩单体，搅拌处理，以采用反相微乳液法完成纤维束的3，4乙烯二氧噻吩原位聚合反应；
S5、洗净烘干，得到导电复合纤维束。
其中，在步骤S1中，所述表面去污处理包括如下步骤：
S11、将纤维单丝用去离子水超声波清洗10-30min，室温下晾干；
S12、将纤维单丝用无水乙醇超声波清洗10-30min，室温下晾干；
S13、将纤维单丝用丙酮超声波清洗10-30min，室温下晾干备用。
在步骤S2中，所述表面活性剂的质量浓度为10wt％—20wt％；所述有机溶剂的质量浓度为80wt％—90wt％。优选地，所述表面活性剂为丁二酸二辛酯磺酸钠。在步骤S2中，所述有机溶剂为正己烷、对二甲苯中的一种或两种；所述预设温度为15℃～25℃。
在步骤S3中，所述氧化剂水溶液中氧化剂的浓度为6mol/L～8mol/L。所述氧化剂为无水三氯化铁、六水合三氯化铁中的一种。
在步骤S4中，所述氧化剂水溶液与所述有机溶剂的体积比为0.017-0.045。所述3，4乙烯二氧噻吩单体与所述有机溶剂的体积比为0.0030-0.0067。
本发明还提供了根据上述制备方法制备的导电复合纤维束，其包括纤维基材及通过反相微乳液法原位聚合沉积在所述纤维基材表面的纳米线状聚3，4-乙烯二氧噻吩。优选地，所述纤维基材的长度为10-20cm。
下面结合实施例1-16及对比例1-5对导电复合纤维束的制备方法进行说明：
实施例1
a.对纤维单丝进行表面去污处理：
将芳纶纤维单丝依次放入去离子水、无水乙醇、丙酮中进行超声波清洗15min，保证前一步清洗干净，室温晾干后再进行下一步的清洗，最后一步丙酮超声清洗完成后，室温下晾干，保存备用；
b.表面活性剂有机溶液的配制：
将质量为15g的丁二酸二辛酯磺酸钠与体积为100ml的对二甲苯在20℃温度下混合，配置成浓度为0.34M的丁二酸二辛酯磺酸钠溶液；
c.氧化剂水溶液的配制：
将质量为3.0g的无水三氯化铁和体积为2.7ml的去离子水在常温下混合，充分搅拌均匀后得到浓度为7.2M的无水三氯化铁溶液；
d.纤维束的EDOT原位聚合反应：
在20℃条件下，将步骤a得到的芳纶纤维束放入步骤b制得的表面活性剂有机溶液中，浸渍并均匀搅拌30min，搅拌方式为机械搅拌，其中，机械搅拌的转速为400rmp；30min后，逐滴滴加步骤c中制得的无水三氯化铁溶液；均匀搅拌30min后，逐滴滴加470ul的EDOT，反应在室温下进行，反应时间为24h。
e.洗净烘干：
将经步骤d反应后得到的芳纶纤维束洗净，烘干后得到导电复合芳纶纤维束。
图1-3分别为芳纶纤维原纤、纳米线状PEDOT导电复合芳纶纤维及纳米线状PEDOT导电复合芳纶纤维局部分布电镜图，比较可知，芳纶纤维原纤表面光滑，本发明制备的导电复合纤维表面的PEDOT呈现纳米线状结构分布，且相互交错，形成较为均匀密集的三维网络状分布，利于电子传输与迁移，形成高效的导电网络。
随着导电复合纤维束长度的增大，电阻率呈现均匀且快速增大的趋势，导电性能显著提高，如图7所示。
对比例1
采用传统方法进行原位聚合的PEDOT导电复合纤维束。
将实施例1与对比例1进行复合纤维束的导电性能分析，实施例1制备的复合纤维束的电阻为205Ω/cm，对比例1制备的复合纤维束的电阻为423Ω/cm；对比例1制备的导电复合纤维，采用传统方法制备的导电纤维其形貌不可控，并不均一，因此电阻也比较大。
实施例2
与实施例1的区别仅在于：氧化剂水溶液与有机溶剂的体积比为0.017，其他步骤基本相同，在此不再赘述。
实施例3
与实施例1的区别仅在于：氧化剂水溶液与有机溶剂的体积比为0.045，其他步骤基本相同，在此不再赘述。
对比例2
与实施例1的区别仅在于：氧化剂水溶液与有机溶剂的体积比为0.010，其他步骤基本相同，在此不再赘述。
对比例3
与实施例1的区别仅在于：氧化剂水溶液与有机溶剂的体积比为0.055，其他步骤基本相同，在此不再赘述。
表1为实施例1-3及对比例2-3中氧化剂水溶液与有机溶剂的体积变化对导电复合纤维束导电性能的影响
Figure BDA0002134059080000091
根据表1可知：在氧化剂水溶液与有机溶剂的体积比为0.017～0.15的范围内，随着氧化剂水溶液与有机溶剂的体积比的增加，电阻呈现逐渐上升的变化规律。
对比例2-3中，在氧化剂水溶液与有机溶剂的体积比分别为0.010和0.055时，复合纤维束的电阻较大，虽然采用了反相微乳液法进行导电纤维的制备，但由于参数变更较大，不能形成均匀的纳米线状PEDOT结构，所以其导电性能不如严格控制参数的导电纤维好，电阻普遍较大。
实施例4
与实施例1的区别仅在于：3，4乙烯二氧噻吩与有机溶剂的体积比为0.0030，其他步骤基本相同，在此不再赘述。
实施例5
与实施例1的区别仅在于：3，4乙烯二氧噻吩与有机溶剂的体积比为0.0067，其他步骤基本相同，在此不再赘述。
对比例4
与实施例1的区别仅在于：3，4乙烯二氧噻吩与有机溶剂的体积比为0.0020，其他步骤基本相同，在此不再赘述。
对比例5
与实施例1的区别仅在于：3，4乙烯二氧噻吩与有机溶剂的体积比为0.0075，其他步骤基本相同，在此不再赘述。
表2为实施例1、实施例4-5及对比例4-5中3，4乙烯二氧噻吩与有机溶剂的体积比变化对纤维束导电性能的影响
Figure BDA0002134059080000101
Figure BDA0002134059080000111
根据表2可知：在EDOT与有机溶剂的体积比为0.0030～0.0067的范围内，随着3，4乙烯二氧噻吩单体与有机溶剂的体积比的增加，电阻呈现逐渐降低的变化规律。
对比例4-5中，在EDOT与有机溶剂的体积比分别为0.0020和0.0075时，复合纤维束的电阻较大，虽然采用了反相微乳液法进行导电纤维的制备，但由于参数变更较大，不能形成均匀的纳米线状PEDOT结构，所以其导电性能不如严格控制参数的导电纤维好，电阻普遍较大。
实施例6
a.对纤维单丝进行表面去污处理：
将棉纤维单丝依次放入去离子水、无水乙醇、丙酮中进行超声波清洗15min，保证前一步清洗干净，室温晾干后再进行下一步的清洗，最后一步丙酮超声清洗完成后，室温下晾干，保存备用；
b.表面活性剂有机溶液的配制：
将质量为12g的丁二酸二辛酯磺酸钠与体积为80ml的对二甲苯在20℃温度下混合，配置成浓度为0.34M的丁二酸二辛酯磺酸钠溶液；
c.氧化剂水溶液的配制：
将质量为2.4g的无水三氯化铁和体积为2.2ml的去离子水在常温下混合，充分搅拌均匀后得到浓度为7M的无水三氯化铁溶液；
d.纤维束的EDOT原位聚合反应：
在20℃条件下，将步骤a得到的棉纤维束放入步骤b制得的表面活性剂有机溶液中，浸渍并均匀搅拌30min，搅拌方式为机械搅拌，其中，机械搅拌的转速为400rmp；30min后，逐滴滴加步骤c中制得的无水三氯化铁溶液；均匀搅拌30min后，逐滴滴加380ul的EDOT，反应在室温下进行，反应时间为24h；
e.洗净烘干：
将经步骤d反应后得到的棉纤维束洗净，烘干后得到导电复合棉纤维束。
图4-6分别为棉纤维原纤、纳米线状PEDOT导电复合棉纤维及纳米线状PEDOT导电复合棉纤维局部分布电镜图，比较可知，棉纤维原纤表面光滑，本发明制备的导电复合纤维表面的PEDOT呈现纳米线状结构分布，且相互交错，形成较为均匀密集的三维网络状分布，利于电子传输与迁移，形成高效的导电网络。
随着导电复合纤维束长度的增大，电阻率呈现均匀且快速增大的趋势，导电性能显著提高，如图8所示。
实施例7
a.对纤维单丝进行表面去污处理：
将尼龙纤维单丝依次放入去离子水、无水乙醇、丙酮中进行超声波清洗15min，保证前一步清洗干净，室温晾干后再进行下一步的清洗，最后一步丙酮超声清洗完成后，室温下晾干，保存备用；
b.表面活性剂有机溶液的配制：
将质量为18g的丁二酸二辛酯磺酸钠与体积为120ml的对二甲苯在20℃温度下混合，配置成浓度为0.34M的丁二酸二辛酯磺酸钠溶液；
c.氧化剂水溶液的配制：
将质量为3.7g的无水三氯化铁与体积为3.24ml的去离子水在常温下混合，充分搅拌均匀后得到浓度为7.5M的无水三氯化铁溶液；
d.纤维束的EDOT原位聚合反应：
在20℃条件下，将步骤a得到的尼龙纤维束放入步骤b制得的表面活性剂有机溶液中，浸渍并均匀搅拌30min，搅拌方式为机械搅拌，其中，机械搅拌的转速为400rmp；30min后，逐滴滴加步骤c中制得的无水三氯化铁溶液；均匀搅拌30min后，逐滴滴加560ul的EDOT，反应在室温下进行，反应时间为24h。
e.洗净烘干：将经步骤d反应后得到的尼龙纤维束洗净，烘干后得到导电复合尼龙纤维束。
实施例8
a.对纤维单丝进行表面去污处理：
将涤纶纤维单丝依次放入去离子水、无水乙醇、丙酮中进行超声波清洗15min，保证前一步清洗干净，室温晾干后再进行下一步的清洗，最后一步丙酮超声清洗完成后，室温下晾干，保存备用；
b.表面活性剂有机溶液的配制：
将质量为22.6g的丁二酸二辛酯磺酸钠与体积为150ml的对二甲苯在20℃温度下混合，配置成浓度为0.34M的丁二酸二辛酯磺酸钠溶液；
c.氧化剂水溶液的配制：
将质量为4.6g的无水三氯化铁与体积为4ml的去离子水在常温下混合，充分搅拌均匀后得到浓度为8M的无水三氯化铁溶液；
d.纤维束的EDOT原位聚合反应：
在20℃条件下，将步骤a得到的涤纶纤维束放入步骤b制得的表面活性剂有机溶液中，浸渍并均匀搅拌30min，搅拌方式为机械搅拌，其中，机械搅拌的转速为400rmp；30min后，逐滴滴加步骤c中制得的无水三氯化铁溶液；均匀搅拌30min后，逐滴滴加705ul的EDOT，反应在室温下进行，反应时间为24h。
e.洗净烘干：
将经步骤d反应后得到的涤纶纤维束洗净，烘干后得到导电复合涤纶纤维束。
实施例9
a.对纤维单丝进行表面去污处理：
将氨纶纤维单丝依次放入去离子水、无水乙醇、丙酮中进行超声波清洗15min，保证前一步清洗干净，室温晾干后再进行下一步的清洗，最后一步丙酮超声清洗完成后，室温下晾干，保存备用；
b.表面活性剂有机溶液的配制：
将质量为27.2g的丁二酸二辛酯磺酸钠与体积为180ml的对二甲苯在20℃温度下混合，配置成浓度为0.34M的丁二酸二辛酯磺酸钠溶液；
c.氧化剂水溶液的配制：
将质量为5.5g的六水合三氯化铁与体积为4.86ml的去离子水在常温下混合，充分搅拌均匀后得到浓度为6M的六水合三氯化铁溶液；
d.纤维束的EDOT原位聚合反应：
在20℃条件下，将步骤a得到的氨纶纤维束放入步骤b制得的表面活性剂有机溶液中，浸渍并均匀搅拌30min，搅拌方式为机械搅拌，其中，机械搅拌的转速为400rmp；30min后，逐滴滴加步骤c中制得的六水合三氯化铁溶液；均匀搅拌30min后，逐滴滴加850ul的EDOT，反应在室温下进行，反应时间为24h。
e.洗净烘干：
将经步骤d反应后得到的氨纶纤维束洗净，烘干后得到导电复合氨纶纤维束。
实施例10
a.对纤维单丝进行表面去污处理：
将蚕丝纤维单丝依次放入去离子水、无水乙醇、丙酮中进行超声波清洗15min，保证前一步清洗干净，室温晾干后再进行下一步的清洗，最后一步丙酮超声清洗完成后，室温下晾干，保存备用；
b.表面活性剂有机溶液的配制：
将质量为30.2g的丁二酸二辛酯磺酸钠与体积为200ml的对二甲苯在20℃温度下混合，配置成浓度为0.34M的丁二酸二辛酯磺酸钠溶液；
c.氧化剂水溶液的配制：
将质量为6.1g的无水三氯化铁与体积为5.4ml的去离子水在常温下混合，充分搅拌均匀后得到浓度为6.5M的无水三氯化铁溶液；
d.纤维束的EDOT原位聚合反应：
在20℃条件下，将步骤a得到的蚕丝纤维束放入步骤b制得的表面活性剂有机溶液中，浸渍并均匀搅拌30min，搅拌方式为机械搅拌，其中，机械搅拌的转速为400rmp；30min后，逐滴滴加步骤c中制得的无水三氯化铁溶液；均匀搅拌30min后，逐滴滴加940ul的EDOT，反应在室温下进行，反应时间为24h。
e.洗净烘干：
将经步骤d反应后得到的蚕丝纤维束洗净，烘干后得到导电复合蚕丝纤维束。
实施例11
a.对纤维单丝进行表面去污处理：
将棉纤维单丝依次放入去离子水、无水乙醇、丙酮中进行超声波清洗15min，保证前一步清洗干净，室温晾干后再进行下一步的清洗，最后一步丙酮超声清洗完成后，室温下晾干，保存备用；
b.表面活性剂有机溶液的配制：
将质量为12g的丁二酸二辛酯磺酸钠与体积为80ml的正己烷在20℃温度下混合，配置成浓度为0.34M的丁二酸二辛酯磺酸钠溶液；
c.氧化剂水溶液的配制：
将质量为4.0g的六水合三氯化铁与体积为2.2ml的去离子水在常温下混合，充分搅拌均匀后得到浓度为7M的六水合三氯化铁溶液；
d.纤维束的EDOT原位聚合反应：
在20℃条件下，将步骤a得到的棉纤维束放入步骤b制得的表面活性剂有机溶液中，浸渍并均匀搅拌30min，搅拌方式为机械搅拌，其中，机械搅拌的转速为400rmp；30min后，逐滴滴加步骤c中制得的六水合三氯化铁溶液；均匀搅拌30min后，逐滴滴加380ul的EDOT，反应在室温下进行，反应时间为24h。
e.洗净烘干：
将经步骤d反应后得到的棉纤维束洗净，烘干后得到导电复合棉纤维束。
实施例12
a.对纤维单丝进行表面去污处理：
将芳纶纤维单丝依次放入去离子水、无水乙醇、丙酮中进行超声波清洗15min，保证前一步清洗干净，室温晾干后再进行下一步的清洗，最后一步丙酮超声清洗完成后，室温下晾干，保存备用；
b.表面活性剂有机溶液的配制：
将质量为15g的丁二酸二辛酯磺酸钠与体积为100ml的正己烷在20℃温度下混合，配置成浓度为0.34M的丁二酸二辛酯磺酸钠溶液；
c.氧化剂水溶液的配制：
将质量为5.1g的六水合三氯化铁与体积为2.7ml的去离子水在常温下混合，充分搅拌均匀后得到浓度为7.5M的六水合三氯化铁溶液；
d.纤维束的EDOT原位聚合反应：
在20℃条件下，将步骤a得到的芳纶纤维束放入步骤b制得的表面活性剂有机溶液中，浸渍并均匀搅拌30min，搅拌方式为机械搅拌，其中，机械搅拌的转速为400rmp；30min后，逐滴滴加步骤c中制得的六水合三氯化铁溶液；均匀搅拌30min后，逐滴滴加470ul的EDOT，反应在室温下进行，反应时间为24h。
e.洗净烘干：
将经步骤d反应后得到的芳纶纤维束洗净，烘干后得到导电复合芳纶纤维束。
实施例13
a.对纤维单丝进行表面去污处理：
将尼龙纤维单丝依次放入去离子水、无水乙醇、丙酮中进行超声波清洗15min，保证前一步清洗干净，室温晾干后再进行下一步的清洗，最后一步丙酮超声清洗完成后，室温下晾干，保存备用；
b.表面活性剂有机溶液的配制：
将质量为18g的丁二酸二辛酯磺酸钠与体积为120ml的正己烷在20℃温度下混合，配置成浓度为0.34M的丁二酸二辛酯磺酸钠溶液；
c.氧化剂水溶液的配制：
将质量为6.1g的六水合三氯化铁与体积为3.24ml的去离子水在常温下混合，充分搅拌均匀后得到浓度为6.9M的六水合三氯化铁溶液；
d.纤维束的EDOT原位聚合反应：
在20℃条件下，将步骤a得到的尼龙纤维束放入步骤b制得的表面活性剂有机溶液中，浸渍并均匀搅拌30min，搅拌方式为机械搅拌，其中，机械搅拌的转速为400rmp；30min后，逐滴滴加步骤c中制得的六水合三氯化铁溶液；均匀搅拌30min后，逐滴滴加560ul的EDOT，反应在室温下进行，反应时间为24h。
e.洗净烘干：将经步骤d反应后得到的尼龙纤维束洗净，烘干后得到导电复合尼龙纤维束。
实施例14
a.对纤维单丝进行表面去污处理：
将涤纶纤维单丝依次放入去离子水、无水乙醇、丙酮中进行超声波清洗15min，保证前一步清洗干净，室温晾干后再进行下一步的清洗，最后一步丙酮超声清洗完成后，室温下晾干，保存备用；
b.表面活性剂有机溶液的配制：
将质量为22.6g的丁二酸二辛酯磺酸钠与体积为150ml的正己烷在20℃温度下混合，配置成浓度为0.34M的丁二酸二辛酯磺酸钠溶液；
c.氧化剂水溶液的配制：
将质量为7.7g的六水合三氯化铁与体积为4.05ml的去离子水在常温下混合，充分搅拌均匀后得到浓度为7M的六水合三氯化铁溶液；
d.纤维束的EDOT原位聚合反应：
在20℃条件下，将步骤a得到的涤纶纤维束放入步骤b制得的表面活性剂有机溶液中，浸渍并均匀搅拌30min，搅拌方式为机械搅拌，其中，机械搅拌的转速为400rmp；30min后，逐滴滴加步骤c中制得的六水合三氯化铁溶液；均匀搅拌30min后，逐滴滴加850ul的EDOT，反应在室温下进行，反应时间为24h。
e.洗净烘干：
将经步骤d反应后得到的涤纶纤维束洗净，烘干后得到导电复合涤纶纤维束。
实施例15
a.对纤维单丝进行表面去污处理：
将氨纶纤维单丝依次放入去离子水、无水乙醇、丙酮中进行超声波清洗15min，保证前一步清洗干净，室温晾干后再进行下一步的清洗，最后一步丙酮超声清洗完成后，室温下晾干，保存备用；
b.表面活性剂有机溶液的配制：
将质量为27g的丁二酸二辛酯磺酸钠与体积为180ml的正己烷在20℃温度下混合，配置成浓度为0.34M的丁二酸二辛酯磺酸钠溶液；
c.氧化剂水溶液的配制：
将质量为9.2g的六水合三氯化铁与体积为4.86ml的去离子水在常温下混合，充分搅拌均匀后得到浓度为6M的六水合三氯化铁溶液；
d.纤维束的EDOT原位聚合反应：
在20℃条件下，将步骤a得到的氨纶纤维束放入步骤b制得的表面活性剂有机溶液中，浸渍并均匀搅拌30min，搅拌方式为机械搅拌，其中，机械搅拌的转速为400rmp；30min后，逐滴滴加步骤c中制得的六水合三氯化铁溶液；均匀搅拌30min后，逐滴滴加850ul的EDOT，反应在室温下进行，反应时间为24h。
e.洗净烘干：
将经步骤d反应后得到的氨纶纤维束洗净，烘干后得到导电复合氨纶纤维束。
实施例16
a.对纤维单丝进行表面去污处理：
将蚕丝纤维单丝依次放入去离子水、无水乙醇、丙酮中进行超声波清洗15min，保证前一步清洗干净，室温晾干后再进行下一步的清洗，最后一步丙酮超声清洗完成后，室温下晾干，保存备用；
b.表面活性剂有机溶液的配制：
将质量为30g的丁二酸二辛酯磺酸钠与体积为200ml的正己烷在20℃温度下混合，配置成浓度为0.34M的丁二酸二辛酯磺酸钠溶液；
c.氧化剂水溶液的配制：
将质量为10.2g的六水合三氯化铁与体积为5.4ml的去离子水在常温下混合，充分搅拌均匀后得到浓度为8M的六水合三氯化铁溶液；
d.纤维束的EDOT原位聚合反应：
在20℃条件下，将步骤a得到的蚕丝纤维束放入步骤b制得的表面活性剂有机溶液中，浸渍并均匀搅拌30min，搅拌方式为机械搅拌，其中，机械搅拌的转速为400rmp；30min后，逐滴滴加步骤c中制得的六水合三氯化铁溶液；均匀搅拌30min后，逐滴滴加940ul的EDOT，反应在室温下进行，反应时间为24h；
e.洗净烘干：
将经步骤d反应后得到的蚕丝纤维束洗净，烘干后得到导电复合蚕丝纤维束。
下表为实施例6-16导电复合纤维的性能比较情况：
表3为实施例6-16制备导电复合纤维束的条件及制备的导电复合纤维束的性能
Figure BDA0002134059080000211
Figure BDA0002134059080000221
根据表3可知：本发明制备的导电复合纤维束具有优异的导电性能。
有机溶剂和氧化剂种类的变化均会对复合纤维束的导电性能产生一定的影响，但差别不大。
由于不同基材的材质不同，表面所带基团不同，反应体系中不同基材对氧化剂及单体等的吸附能力有所不同，因此所得导电纤维束的电阻会有所不同，但是差别不会很大，基本保持在一个数量级别，差距不会超过100Ω。
需要说明的是，所述纤维束并不限于为棉纤维、芳纶纤维、尼龙纤维、涤纶纤维、氨纶纤维、蚕丝纤维，也可以为锦纶纤维等其他纤维。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种导电复合纤维束的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将纤维单丝进行表面去污处理，然后晾干得到纤维束备用；
S2、将表面活性剂与有机溶剂在预设温度下混合配制成浓度为0.34M的表面活性剂有机溶液；
S3、将氧化剂与去离子水在常温下混合配制成浓度为7.2M的氧化剂水溶液；
S4、在室温下，将步骤S1得到的所述纤维束放入步骤S2制得的表面活性剂有机溶液中，浸渍、搅拌处理；然后按照预设体积比将步骤S3制备的所述氧化剂水溶液加入溶液中，搅拌处理；最后按照预设体积比加入3，4乙烯二氧噻吩单体，搅拌处理，以采用反相微乳液法完成纤维束的3，4乙烯二氧噻吩原位聚合反应；
S5、洗净烘干，得到导电复合纤维束；
在步骤S4中，所述氧化剂水溶液与所述有机溶剂的体积比为0.017；
在步骤S4中，所述3，4乙烯二氧噻吩单体与所述有机溶剂的体积比为0.0047；
所述表面活性剂为丁二酸二辛酯磺酸钠；
所述氧化剂为无水三氯化铁、六水合三氯化铁中的一种；
所述纤维束为芳纶纤维、尼龙纤维、涤纶纤维中的一种。
2.根据权利要求1所述的导电复合纤维束的制备方法，其特征在于：在步骤S2中，所述有机溶剂为正己烷、对二甲苯中的一种；所述预设温度为15℃～25℃。
3.根据权利要求1所述的导电复合纤维束的制备方法，其特征在于：所述纤维束的纤维长度为10～20cm。
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