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1、 毕业设计（论文） 题目名称：涤纶导电纤维的制备工艺研究（以壳聚糖为改性剂）学院名称：材料与化工学院班 级：学 号：学生姓名：指导教师： 2016年 6月中原工学院毕业论文 涤纶导电纤维的制备工艺研究 （以壳聚糖为改性剂）Study on Preparation PET conductive fibers（Chitosan as a modifier）学院名称：材料与化工学院班 级：学 号：学生姓名：指导教师： 2016年 6月摘要涤纶作为纺织纤维，具有物理机械性能好、化学稳定性高等优点，但涤纶本身存在的亲水性差、染色困难、易带静电等缺点，限制了它的应用。故本课题采用天然高分子物质壳聚糖对涤纶
2、纤维进行接枝改性。本实验以涤纶纤维为基体，有效地提高了壳聚糖在PET链上的接枝率，制得导电性能良好的涤纶导电纤维。研究了壳聚糖质量分数及戊二醛体积分数、反应时间、反应温度对涤纶纤维导电性能的影响。同时，采用红外光谱分析(FT-IR)、X射线衍射分析（XRD）、差示扫描量热（DSC）等方法，对以壳聚糖为改性剂的涤纶导电纤维制备工艺的性能进行测试，结果表明：随着壳聚糖质量分数和戊二醛体积分数的增加、反应温度和反应时间的升高涤纶纤维的导电性先增加后减少；当壳聚糖质量分数为1.5%、反应温度为75、反应时间为8h时导电性最高。在实验确定的最佳实验条件下研究涤纶纤维是否碱减量处理对导电性和均匀性的影响表
3、明，经过碱减量处理后，涤纶导电纤维导电性和均匀性最好。关键词：涤纶 壳聚糖 戊二醛 接枝 交联IAbstractAs textile fibers，polyester have good mechanical properties, chemical stability advantages, but the presence of a polyester poor to hydrophilic, difficult to dye, prone to static and other shortcomings, limited its application. Therefore, this
4、study uses the natural polymer materials of chitosan was grafted for polyester fiber. In this experiment, polyester fiber as matrix, using chitosan as modifier, Effectively improve the chitosan grafting rate on the PET chain, well-prepared conductive properties of conductive polyester fibers. This p
5、aper studies the chitosan of concentration, reaction time, reaction temperature, and the glutaraldehyde of concentration, reaction time and reaction temperature on conductivity. Using infrared spectroscopy (FT-IR), X-ray diffraction(XRD),Differential scanning calorimetry(DSC)and other methods to ana
6、lyze the productwhich the performance of chitosan as a modifier polyester conductive fiber preparation process of testing showed that: As the increasing concentrations of chitosan and glutaraldehyde , reaction temperature,and reaction time ,the conductive of polyester fiber will decrease after the i
7、ncreasing , chitosan reaction temperature is 75 , reaction time was 8h when the highest electrical conductivity. Under optimum conditions determined experimentally research whether the surface conductive fiber polyester base reduction process to determine the optimum conductivity and uniformity prep
8、aration process, the results show that surface after base reduction treatment, polyester conductive fiber conductivity and uniformity the best.Key Words: Polyester Chitosan Glutaraldehyde graft CrosslinkII目录1 绪论11.1 引言11.2 涤纶（PET）21.2.1 涤纶简介21.2.2 涤纶的性质21.3 壳聚糖（CS）21.3.1 壳聚糖简介21.3.2 壳聚糖性质31.4 涤纶导电纤维
9、41.4.1 涤纶导电纤维制备方法41.4.2 涤纶导电纤维的导电机理41.4.3 涤纶导电纤维的应用51.5 本课题的研究内容51.6 本课题的研究意义和创新点62 实验部分82.1 实验设备82.2 实验药品92.3 实验方案的确定92.3.1 涤纶导电纤维最佳条件的确定93 结果与讨论103.1 反应条件的影响103.1.1 壳聚糖反应时间的影响103.1.2 壳聚糖质量分数的影响123.1.3 反应温度的影响133.1.4 戊二醛体积分数的影响143.1.5 戊二醛反应温度的影响163.1.6 碱减量处理对纤维导电性的影响173.2 X衍射分析（XRD）173.3 红外分析183.4
10、DSC分析193.5机械性能分析204 结论22参考文献23致谢25III涤纶导电纤维的制备工艺研究（以壳聚糖为改性剂）1 绪论1.1 引言自尼龙66、尼龙6、腈纶、涤纶等合成纤维相继问世，并广泛应用以来，合成纤维的静电问题引起了人们的强烈关注。对于纺织材料的抗静电制备工艺而言，可通过提高纤维的导电性能，来加速电荷的导出。目前，利用化学镀将铜、镍等金属或其合金镀覆在涤纶、尼龙、腈纶等纤维上而获得的导电纤维，其电磁屏蔽效能可达3070 dB1-3。导电纤维的制备工艺和应用发展技术在纺织工业日渐成熟，其作为静电防护、电磁波屏蔽、织物传感器和军工纺织等领域的原材料而被广泛应用。本文采用优异性能和广泛
11、用途的PET纤维做基体材料，将壳聚糖接枝改性在涤纶纤维上，再用交联剂戊二醛对壳聚糖中的氨基、羟基等活性基团进行成键，从而提高壳聚糖的强度及韧性。最后用硫酸铜溶液浸渍涤纶纤维，并在还原剂硫代硫酸钠溶液的作用下，发生氧化还原反应生成铜的硫化物吸附在纤维表面，使其具有导电性。制备的导电纤维可以有效防止涤纶等纺织纤维在抗静电方面存在的缺陷，为电磁屏蔽和静电防护材料的发展奠定基础，使导电纤维的应用范围更加广泛。涂覆导电纤维是通过机械、物理、化学等手段将碳、金属、导电高分子等导电物质涂覆在合成纤维表面而制成的4。这种方法制备的导电纤维的导电物质仅包覆在纤维表面，经过摩擦和洗涤后极易脱落，影响了纤维的使用性
12、能。近几年，在导电纤维行业，人们对导电纤维使用性能、舒适性能等要求不断提高问题，迫使人们积极开发新型导电纤维材料，并不断优化其制备工艺及生产设备。1.2 涤纶（PET）1.2.1 涤纶简介涤纶是我国聚酯纤维的商品名称，国外商品名音译为的确良。是以聚对苯二甲酸乙二醇酯（polyethylene terephthalate）为原材料，经纺丝和后处理而制成的纤维，简称PET。涤纶是产量最大，使用最多的合成纤维，大量用于衣物制造以及其他工业用纤维制品，如耐热帆布、硬线绳、电绝缘材料、轮胎帘子线等。1.2.2 涤纶的性质 (1)耐热性：由于涤纶分子排列紧密、结晶度和取向度高的特点，涤纶是合成纤维中最好的
13、耐热材料。(2)吸湿性：涤纶分子中存在很少的极性基团，是以涤纶纤维亲水性极差，穿着闷热，且染色困难。(3)耐腐蚀性：可耐氧化剂、漂白剂、及无机酸，还具备较强的抵抗紫外线的能力。但遇碱水解，故不耐碱。(4)耐磨性：耐磨性优良，仅次于耐磨性最好的锦纶。1.3 壳聚糖（CS）1.3.1 壳聚糖简介壳聚糖是天然生物多糖甲壳质脱乙酰反应后的产物，是一种半刚性高分子。壳聚糖分子吸湿性高，其吸湿性高于聚乙二醇、山梨醇等，仅次于甘油 5。壳聚糖具有吸附性和生物相容性，可被许多基团和化学物质修饰，因此壳聚糖在许多方面有着十分广泛的应用6。1.3.2 壳聚糖性质壳聚糖不溶于多数有机溶剂、水和碱。当PH6时，壳聚糖
14、分子中的氨基质子化成-NH3+，原有的氢键和晶格结构被破坏，故壳聚糖可溶于酸中。壳聚糖溶解后成为水溶性的阳离子聚电解质，使处理后的纤维具有导电功能，使静电荷能够快速逸散，且可以中和纤维表面所带的电荷7-8。同时，壳聚糖分子可提高对金属离子的吸附作用9。在中性环境下，自由氨基螯合金属离子，而在酸性环境下，质子化氨基通过离子交换吸附金属离子10。壳聚糖常用的交联剂为醛类，以戊二醛为主。交联反应主要是醛基与氨基发生的Shift碱反应，生成相应的醛亚胺 11。利用壳聚糖分子中羟基和氨基容易进行化学改性的性质，而将壳聚糖接枝于纤维表面，可改善纤维表面的亲水性能和舒适性能。图1-1 壳聚糖与戊二醛的反应1
15、.4 涤纶导电纤维1.4.1 涤纶导电纤维制备方法当前，导电纤维的制备方法有共混法、复合纺丝法及后处理法等14-17。导电涤纶的制备主要有三种：一是将导电颗粒掺入熔体中，经复合纺丝制得。用这种方法制得的涤纶，导电持久性优良，但工艺复杂，且成本较高；二是利用物理或化学方法，在纤维表面生成金属镀层，这种方法制得的导电纤维比电阻较低。但生成的金属镀层使纤维的手感粗硬，舒适性差且磨损机器设备，故难以进行纺织加工；三是用化学方法在涤纶表面形成半导体薄层。化学方法工艺简单，导电性较好，但耐磨性和耐洗涤性较差。这种方法是目前发展最快、研究最活跃的领域。1.4.2 涤纶导电纤维的导电机理目前，导电纤维主要利用涂导电漆、真空镀金属和化学镀金属的方法在织物表面覆盖导电物质 12。
