兩種紡織用導(dǎo)電纖維鑒別方法探索

1、兩種紡織用導(dǎo)電纖維鑒別方法探索摘要：為探索兩種紡織用導(dǎo)電纖維的鑒別方法，分別 對(duì)紡織用炭黑系導(dǎo)電纖維和金屬系導(dǎo)電纖維進(jìn)行各項(xiàng)性能 測(cè)試。結(jié)果表明：靜電性能測(cè)試為導(dǎo)電纖維的判定提供依據(jù); 燃燒法、顯微鏡法、化學(xué)溶解法、熱重法和電感耦合等離子 體原子發(fā)射光譜法的結(jié)合可以鑒別導(dǎo)電纖維的形態(tài)特征和 主要成分。關(guān)鍵詞：炭黑系導(dǎo)電纖維；金屬系導(dǎo)電纖維；鑒別刖言導(dǎo)電纖維是指在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（20C, 65%相對(duì)濕度）時(shí)， 電阻率在107Q?cm以下的纖維，是上世紀(jì)60年代出現(xiàn)的一 種新的功能性纖維，導(dǎo)電纖維紡織產(chǎn)品在電子業(yè)、服裝、醫(yī) 藥及精密儀器等領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用。根據(jù)導(dǎo)電纖維的成分 特點(diǎn)，可以分為四大類1：（

2、1）金屬類導(dǎo)電纖維：主要利用 金屬的導(dǎo)電性能，通過(guò)直接拉絲法制成金屬纖維；或是采用 金屬噴涂法，將普通纖維先進(jìn)行表面處理，再用真空噴涂法 或化學(xué)電涂法將纖維沉降在纖維表面，使纖維具有金屬一樣 的導(dǎo)電性；（2）炭黑系導(dǎo)電纖維：利用炭黑的導(dǎo)電性能制作 導(dǎo)電纖維，如將炭黑與普通化學(xué)纖維制成皮芯型、橘瓣型的 導(dǎo)電復(fù)合纖維，也可通過(guò)在普通纖維表面涂上炭黑，或是將 某些纖維炭化處理使纖維具有導(dǎo)電性；（3）金屬系導(dǎo)電纖維: 以銅、銀等的硫化物、碘化物或氧化物為導(dǎo)電材料，通過(guò)與 成纖高聚物混合、吸附于纖維表面或是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)覆蓋于 纖維表面而制成導(dǎo)電纖維，此類導(dǎo)電纖維因添加的金屬離子 種類不同還可具有抗菌、除

3、臭等附加功能；（4）導(dǎo)電高分子 型纖維：由聚乙塊、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等高分子導(dǎo)電 物質(zhì)直接紡絲制成的有機(jī)導(dǎo)電纖維，或是將導(dǎo)電高分子物質(zhì) 吸附在纖維表面使纖維具有導(dǎo)電性能。為了探索紡織用導(dǎo)電纖維的表征和鑒別方法，本文對(duì)一 種炭黑系導(dǎo)電纖維和一種金屬系導(dǎo)電纖維進(jìn)行了織物靜電 性能測(cè)試，并通過(guò)燃燒法、顯微鏡法、化學(xué)溶解法、熱重法 和電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法對(duì)兩種導(dǎo)電纖維的主 體成分進(jìn)行了鑒別。1試驗(yàn)1.1試驗(yàn)樣品炭黑系導(dǎo)電纖維（由廣東新會(huì)美達(dá)錦綸股份有限公司提 供）、金屬系導(dǎo)電纖維。1.2試劑硫酸、鹽酸、甲酸、硝酸、氯化鋅、N、N二甲基甲酰 胺、二氯甲烷、苯酚、雙氧水等，以上試劑均為分析純

4、；單 元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液：鋁、銀、銅、鐵、鈦、銘六種金屬元素標(biāo) 準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液；標(biāo)準(zhǔn)工作液：根據(jù)需要，分別移取適量鋁、銀、 銅、鐵、鈦、銘標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液中的一種加入有5mL濃硝酸的 100mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻，配制成10Mg/mL 的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。1.3儀器CU?II型纖維細(xì)度儀（北京和眾視野科技有限公司）， Y172型纖維切片器（國(guó)營(yíng)常州紡織儀器廠），TO-3型織物靜 電電阻測(cè)試儀（德國(guó)FISSHER公司），Q500熱重分析儀（美 國(guó)TA公司），電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀（ICP-OES） （德國(guó)斯派克），ETHOS ONE型微波消解儀等。1.4試驗(yàn)方法依據(jù)電阻率的測(cè)定依照標(biāo)準(zhǔn)GB/T

5、 12703.42010紡織品 靜 電性能的評(píng)定 第4部分：電阻率進(jìn)行；燃燒法試驗(yàn)依照 標(biāo)準(zhǔn)FZ/T 01057.2 2007紡織纖維鑒別試驗(yàn)方法 第2部分: 燃燒法進(jìn)行；顯微鏡法試驗(yàn)依照標(biāo)準(zhǔn)FZ/T 01057.3 2007 紡織纖維鑒別試驗(yàn)方法 第3部分：顯微鏡法進(jìn)行；溶 解法試驗(yàn)依照標(biāo)準(zhǔn)FZ/T 01057.4 2007紡織纖維鑒別試驗(yàn) 方法第4部分：溶解法進(jìn)行；熱失重試驗(yàn)依照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 27761 2011熱重分析儀失重和剩余量的試驗(yàn)方法進(jìn)行。電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀測(cè)試金屬種類與含 量方法：準(zhǔn)確稱量0.05g纖維樣品，置于聚四氟乙烯消化罐 中，加入8mL硝酸和2mL過(guò)氧化氫，

6、將內(nèi)罐放入外罐并密閉， 在微波消解儀中消解，消解完成后定容至100mL備用。采用 電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀測(cè)定空白溶液和樣液中 各待測(cè)元素的測(cè)試強(qiáng)度，從標(biāo)準(zhǔn)工作曲線上計(jì)算出樣液中各 待測(cè)元素的濃度。2炭黑系導(dǎo)電纖維的各項(xiàng)性能測(cè)試2.1炭黑系導(dǎo)電纖維的靜電性能測(cè)試圖1所示為一種炭黑系導(dǎo)電纖維，由其制成的導(dǎo)電纖維 織物如圖2和圖3所示，織物中的黑色間條即為導(dǎo)電纖維。 采用TO-3型織物靜電電阻測(cè)試儀對(duì)圖1中的纖維束進(jìn)行靜電 性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表1所示。由表可知，該導(dǎo)電纖維的 電阻率為3X 1040 ?cm （低于107Q ?cm），故該纖維滿足導(dǎo) 電纖維對(duì)電阻率的要求。2.2炭黑系導(dǎo)電纖維

7、的形態(tài)特征采用CU?II型纖維細(xì)度儀觀察了 3種不同炭黑系導(dǎo)電纖 維的縱橫截面特征，如圖4和圖5所示。由圖可知，前兩種 形態(tài)的炭黑系導(dǎo)電纖維中，炭黑在纖維中形成連續(xù)相結(jié)構(gòu) （如作為導(dǎo)電纖維的芯層）以賦予纖維導(dǎo)線性能；第三種炭 黑系導(dǎo)電纖維中炭黑則是以顆粒狀均勻分散于纖維中。2.3炭黑系導(dǎo)電纖維的燃燒性能測(cè)試對(duì)圖1所示炭黑系導(dǎo)電纖維樣品進(jìn)行燃燒性能測(cè)試，結(jié) 果如表2所示，由表中描述的現(xiàn)象可知，該纖維的燃燒特征 與普通化學(xué)纖維錦綸類似。2.4炭黑系導(dǎo)電纖維的溶解性能測(cè)試對(duì)圖1所示炭黑系導(dǎo)電纖維樣品進(jìn)行溶解性能測(cè)試，結(jié) 果如表3所示。值得說(shuō)明的是，表3中字母“P”代表的部 分溶解現(xiàn)象，與常見(jiàn)普通纖維

8、在試劑中的部分溶解不同，炭 黑系導(dǎo)電纖維在表3所示的鹽酸、甲酸、硝酸等溶液中，其 主體成分是完全溶解的，但明顯可見(jiàn)炭黑顆粒分散于試劑中。 排除掉炭黑部分對(duì)溶解性能的影響，可知該炭黑系導(dǎo)電纖維 的溶解性能與錦綸相似。結(jié)合靜電性能測(cè)試、顯微鏡下縱橫截面形態(tài)、燃燒性能 以及溶解性能測(cè)試，可知圖1所示纖維為以錦綸為主體成分 的炭黑系導(dǎo)電纖維。2.5熱失重性能測(cè)試分別對(duì)普通錦綸樣品和炭黑系導(dǎo)電纖維進(jìn)行熱失重性 能測(cè)試，結(jié)果如圖6和圖7所示。由兩圖可知，普通錦綸和 和以錦綸為主體成分的炭黑系導(dǎo)電纖維的熱分解溫度基本 一致，但到500后，普通錦綸僅有3.878%的殘余，而炭黑 系導(dǎo)電纖維的殘余物達(dá)13.48

9、%，這也是該導(dǎo)電纖維引入炭黑 后不同于普通錦綸的重要區(qū)別。3金屬系導(dǎo)電纖維的各項(xiàng)性能測(cè)試3.1金屬系導(dǎo)電纖維的靜電性能測(cè)試圖8為含有金屬系導(dǎo)電纖維的織物樣品。采用TO-3型織 物靜電電阻測(cè)試儀對(duì)圖8樣品中所含的金屬系導(dǎo)電纖維進(jìn)行 靜電性能測(cè)試，測(cè)得電阻率為2X105Q?cm （見(jiàn)表4），低于107Q?cm，故該纖維滿足導(dǎo)電纖維對(duì)電阻率的要求。一種金屬系導(dǎo)電纖維的顯微形態(tài)特征使用CU?II型纖維細(xì)度儀對(duì)該金屬系導(dǎo)電纖維進(jìn)行縱橫 截面觀察，結(jié)果如圖9和圖10所示。由圖觀察可發(fā)現(xiàn)纖維 表面不透光且有顯著性差異疵點(diǎn)。一種金屬系導(dǎo)電纖維的燃燒性能測(cè)試對(duì)圖8所示樣品中的金屬系導(dǎo)電纖維進(jìn)行燃燒性能測(cè)試， 結(jié)

10、果如表5所示，由表中描述的現(xiàn)象可知，該纖維的燃燒特 征與普通化學(xué)纖維錦綸類似。一種金屬系導(dǎo)電纖維的溶解性能測(cè)試對(duì)圖8樣品中的金屬系導(dǎo)電纖維樣品進(jìn)行溶解性能測(cè)試， 結(jié)果如表6所示。由表所示溶解性能可知，該金屬系導(dǎo)電纖 維的溶解性能與錦綸相似。值得說(shuō)明的是，與普通纖維溶解 性不同的是，某些金屬系導(dǎo)電性在試劑中溶解時(shí)，可能會(huì)在 試劑液面上殘留部分閃亮的金粉或金屬鍍層物質(zhì)。結(jié)合靜電性能測(cè)試、顯微鏡下縱橫截面形態(tài)、燃燒性能 以及溶解性能測(cè)試，可知圖8樣品中的導(dǎo)電纖維為以錦綸為 主體成分的金屬系導(dǎo)電纖維。一種金屬系導(dǎo)電纖維的鍍層金屬種類與含量測(cè)試使用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀（ICP-OES）檢測(cè) 圖5樣品中的金屬系導(dǎo)電纖維的鍍層金屬種類與含量。由檢 測(cè)結(jié)果可知，該金屬系導(dǎo)電纖維中的主要金屬成分為銀，其 次為鈦、鋁和鐵，其中銀元素含量為106519.44mg/kg，鈦元 素含量為71.55mg/kg，鋁元素含量為44.89mg/kg,鐵元素含 量為23.54mg/kg，由此可知該導(dǎo)電纖維主要依靠其表面金屬 鍍層實(shí)現(xiàn)其導(dǎo)電功能。4結(jié)論（1）對(duì)炭黑系導(dǎo)電纖維首先進(jìn)行靜電性能測(cè)試判斷是 否為導(dǎo)電纖維；再通過(guò)測(cè)試?yán)w維的燃燒性能、顯微截面形態(tài)、 化學(xué)溶解性能和熱失重性能以鑒別纖維的主體成分，為炭黑 系導(dǎo)電纖維的鑒別方法提供依據(jù)。（2）