導電纖維的開發與應用導電纖維的開發與應用導電纖維的概況導電原理導電性的表征導電纖維的生產和用途導電纖維的概況概述高分子材料由于其價格低廉、種類多、加工容易而廣泛使用。但高分子材料一般為電的絕緣體，由于摩擦與感應很容易在材料表面積聚大量的靜電荷其電壓可高達幾千伏。為了使高分子材料具有一定的抗靜電性能，一般可以使用抗靜電劑或填充導電材料來獲得。后者由于具有長效、普適、抗靜電性可控等優點而獲得廣泛地應用。常用的導電性填料一般有：金屬粉末、碳黑、石墨、碳纖維、金屬氧化物以及近年來發展起來的新型碳材料，如：碳納米管(CNT)、氣相生長碳纖維(VGCF)等。當導電材料在填充體系中的含量達到臨界點時，導電粒子在基體中形成導電通道，發生從絕緣體到半導體的轉變，從而使材料的電阻急劇下降。導電纖維的概況抗靜電技術的發展過程第二階段：金屬纖維和導電物質表面涂敷。金屬導電纖維：首先由美國的Bekaert公司在上世紀60年代生產的。金屬纖維具有導電性好、耐熱、耐化學的優點，但彈性差、伸長小、粗硬挺直、表面粗糙，在制成細旦纖維時，成本較高，與普通合成纖維混紡時抱合性差。導電物質表面涂敷纖維：這種纖維的代表是上個世紀60年代末由德國BASF公司率先開發出的碳黑型表面涂敷導電纖維?？梢酝ㄟ^物理、化學等途徑，在纖維表面涂敷和固著金屬、碳、導電高分子等導電物質。這種纖維的導電成分都分布在纖維表面，抗靜電效果較好，但在使用過程中，導電物質容易脫落，使導電性喪失。導電纖維的概況抗靜電技術的發展過程第三階段：復合導電纖維。復合導電纖維是1974年由美國杜邦公司率先開發出的以含導電碳黑的PE為芯、PA-66為皮的復合型導電纖維Antron3。此后，世界各大化纖公司紛紛開始含碳或其它導電物質的復合型導電纖維的研究開發。如：美國首諾，日本的鐘紡、東麗、可樂麗、帝人等公司，分別使用不同的導電物質、采用不同的工藝技術路線，研制開發出各種不同截面形式的復合導電長絲和短纖維。導電纖維的概況國內外發展現狀目前，國外的研究開發主要集中在各種導電物質與各種成纖高聚物通過復合紡絲技術制備復合導電纖維這一領域。在導電物質中，碳黑由于其卓越的性價比、纖維的導電性在一定范圍內可調而尤其受到青睞。國內在上世紀九十年代開始導電纖維的研究開發工作。目前，江蘇、山東、廣東、北京等地的科研和生產機構均有少量產品進入市場。現階段，國內復合導電纖維與國外同類產品相比，主要存在表面電阻相對較高、導電性能和纖維力學性能還不是很穩定的缺陷。導電纖維的導電原理導電原理導電填料濃度與聚合物表面電阻間的關系導電纖維的導電原理導電原理不同結構度導電碳黑的聚集結構示意圖導電纖維的導電原理CB-g-X的形貌特征碳黑在溶液體系中，在不同的條件下，仍能保持其獨特的鏈狀導電結構導電纖維導電性的表征導電纖維的定義導電纖維一般是指在恒溫、恒濕的條件下，纖維的體積電阻小于108Ωcm的纖維。導電纖維導電性的表征導電性的表征高分子材料的電阻與幾何形狀有關，其固有電阻特性可用體積電阻來表示：

式中：A—纖維材料的橫截面積，L—纖維材料上兩個測定電極間的距離

R—纖維材料上兩個測定電極間的電阻體積電阻的單位是cm

，表示單位面積材料的單位長度上的電阻。導電纖維導電性的表征導電性的表征

在某些情況下，纖維材料的導電是在其表面進行的，而不是通過其體積來實現的，這時其固有電阻特性應為表面電阻：式中：W—式樣的寬度或圓柱體的周長，L—纖維材料上兩個測定電極間的距離R—纖維材料上兩個測定電極間的電阻表面電阻的單位為m/m，簡化寫成。表面電阻等于單位寬度材料的單位長度上的電阻。為避免和普通電阻單位混淆，國際上ρS經常用單位正方形面積的歐姆值來表示，即Ω/sq。導電纖維的生產和用途導電纖維的生產導電纖維的生產可分為表面涂覆法，紡絲法。表面涂覆法：在作為基體的纖維表面涂覆上碳、銀等導電材料。由于導電物質直接涂覆在纖維表面，其抗靜電效果較好，但在使用過程中，導電物質容易脫落，使導電性喪失。紡絲法：紡絲法為共混紡絲、直接紡絲和復合紡絲，目前生產品種最多、用途最廣的導電纖維就是通過復合紡絲法生產的。導電纖維的生產和用途復合導電纖維紡絲工藝流程碳黑預處理造粒干燥螺桿擠壓機紡絲箱計量泵成纖高聚物干燥螺桿擠壓機紡絲箱計量泵紡絲組件側吹風冷卻上油牽伸定型卷繞檢驗分級包裝成品纖維導電纖維的生產和用途復合導電纖維截面