導電纖維是紡織工業(yè)的高科技產(chǎn)品，目前有數(shù)種制造方法，如金屬纖維包覆、表面加工、融熔紡絲等，其中共混融熔紡絲所制造的纖維具有優(yōu)良的導電性且持久性良好。這種導電性能主要是基于自由電子的轉(zhuǎn)移，所以從電子業(yè)、醫(yī)藥及精密儀器到一般紡織品應(yīng)用非常廣泛。 目前共混融熔紡絲所添加的導電粒有碳素系、金屬系等，但加入微料后紡絲拉伸性變差，另外加入聚合體內(nèi)的微粒量須超過30％才能制成導電纖維。新方法是利用導電微粒均勻分散于紡絲液內(nèi)，在紡絲時能夠延伸成型并且使加入量可下降至5％。如何使導電物質(zhì)的添加量減少，其中最主要的關(guān)鍵是聚合物與導電粒子的親和性，親和性越高，導電粒 子的分散狀態(tài)越好，所需添加的導電粒子越少。 導電粒子須具備以下特性：在紡絲溶液中有充分的流動性；為了防止紡絲孔的阻塞，導電粒子分散性要良好，不能使過濾網(wǎng)濾出導電粒子；在復合紡絲過程中能均勻地細化及拉伸；經(jīng)復合紡絲成型的纖維應(yīng)同時具備導電性及實用性。 導電纖維的類型 利用共混融熔紡絲所生產(chǎn)的導電纖維目前主要有下面5種結(jié)構(gòu)。 導電成分露出型：導電成分分布并露出纖維的表面，放電非?？?，抗靜電效果好。這種型態(tài)的纖維雖然抗靜電效果非常好，但因為導電層裸露在外，會因為洗滌及摩擦使導電粒子流失而降低導電性，導電成分容易損耗。 三層同心圓：這是一種將導電成分夾在中間層的復合纖維。非導電成分和導電成分在80∶20～60∶40 之間。非導電成分過大導電性下降，過小紡絲性變差。這種夾層結(jié)構(gòu)使導電成分既接近表面附近又包覆在中間，所以白度增加且耐洗滌和摩擦，導電纖維的導電效果好又兼具耐久性。 并列型：這是將纖維分成二層、三層或更多層并列，使導電成分貫穿纖維橫截面并在兩端露出，所以電荷能導通到纖維的另一面，使垂直于纖維軸向的導電效果增加。此種纖維的導電部分不宜超過30％，以免使纖維的導電耐久性、耐磨擦性及耐洗滌性下降，可以通過增加并列的層數(shù)提高導電性。 芯鞘型：這類纖維分為兩類，一是以導電成分為芯、非導電聚合物為鞘：一般的比例為50∶50，這種導電纖維白度好、耐洗滌、耐磨擦、耐久性好，但導電效果較差。 二是以導電成分為鞘、非導電聚合物為芯：這種纖維導電效果佳，但導電成分裸露在外使纖維的顏色、洗滌性及磨擦性受到影響。 海島型：纖維的海為非導電聚合體、島為導電成分，島的直徑小于 0.5μm。島的直徑越小，開始電暈放電的電壓越低，殘留的帶電荷的量越少，可以避免因靜電引起的爆炸及火災。在此結(jié)構(gòu)中島的成分要與海的成分互容，一般成分比在30∶70～70∶30的范圍。 導電纖維的制造要點 對導電成分的選擇：對導電粒子，要求分散性良好，粒徑越小，與聚合物相容性越好。對與導電粒子混合之基體聚合物，要求不具極性、與導電粒子相容性好、與一般聚合物相容性好。 導電成分與基體聚合物的混練：利用雙軸擠壓機制備導電成分，使導電粒子均勻分散于基體聚合物中。以碳黑微粒為例子：當基體聚合物中含量小于3％時，不具備導電性。當碳黑含量到達25％時，導電性急劇增加，當碳黑含量到達60％時導電性達到飽和，碳黑含量再增加導電性亦不會再增加。但是導電粒子含量太高，特別是碳黑含量達40％以上，紡絲性及纖維性能都會變差。一般生產(chǎn)用量約25％～45％，并于混練時加入適量的可塑劑，可以提高導電成分的流動性。 紡絲成型工藝：在復合紡絲過程中，含導電粒子的聚合物其粘度會大幅提高，流動性變差，因而比普通纖維難紡。為解決難題，從擠壓機到噴絲板組件(PACK)須保持一定的剪切速度，才能保證導電聚合體流動的穩(wěn)定性，使復合紡絲能正常生產(chǎn)。在進行復合紡絲時，導電聚合體與非導電聚合體分別從兩個不同的擠壓機喂料，經(jīng)噴絲板組件產(chǎn)生導電 纖維。 導電纖維的相關(guān)性質(zhì) 目前導電纖維的添加劑以碳黑為主，這樣生產(chǎn)的纖維以灰黑等色為主，并且在染色時不易加工，會影響織物的風格。未來導電纖維應(yīng)朝向無色、可染性、高比電阻及高比表面積發(fā)展。 碳黑添加劑所生產(chǎn)的纖維比電阻可達102～105Ω·m之間。金屬或及氧化物添加劑比電阻可達10～1 0-6之間。 纖維的比表面積越大，電場越強，越容易產(chǎn)生電暈放電，所以纖維的細化、異型化及多孔化會增強纖維的電暈放電強度。 服裝用導電纖維的性能應(yīng)在適宜的范圍，比電阻應(yīng)為102～105Ω· m，比電阻小于10-1反而容易造成人員觸電的危險。