两种纺织用导电纤维鉴别方法探索

1、两种纺织用导电纤维鉴别方法探索摘要：为探索两种纺织用导电纤维的鉴别方法，分别 对纺织用炭黑系导电纤维和金属系导电纤维进行各项性能 测试。结果表明：静电性能测试为导电纤维的判定提供依据; 燃烧法、显微镜法、化学溶解法、热重法和电感耦合等离子 体原子发射光谱法的结合可以鉴别导电纤维的形态特征和 主要成分。关键词：炭黑系导电纤维；金属系导电纤维；鉴别刖言导电纤维是指在标准状态（20C, 65%相对湿度）时， 电阻率在107Q?cm以下的纤维，是上世纪60年代出现的一 种新的功能性纤维，导电纤维纺织产品在电子业、服装、医 药及精密仪器等领域都有重要的应用。根据导电纤维的成分 特点，可以分为四大类1：（

2、1）金属类导电纤维：主要利用 金属的导电性能，通过直接拉丝法制成金属纤维；或是采用 金属喷涂法，将普通纤维先进行表面处理，再用真空喷涂法 或化学电涂法将纤维沉降在纤维表面，使纤维具有金属一样 的导电性；（2）炭黑系导电纤维：利用炭黑的导电性能制作 导电纤维，如将炭黑与普通化学纤维制成皮芯型、橘瓣型的 导电复合纤维，也可通过在普通纤维表面涂上炭黑，或是将 某些纤维炭化处理使纤维具有导电性；（3）金属系导电纤维: 以铜、银等的硫化物、碘化物或氧化物为导电材料，通过与 成纤高聚物混合、吸附于纤维表面或是通过化学反应覆盖于 纤维表面而制成导电纤维，此类导电纤维因添加的金属离子 种类不同还可具有抗菌、除

3、臭等附加功能；（4）导电高分子 型纤维：由聚乙块、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等高分子导电 物质直接纺丝制成的有机导电纤维，或是将导电高分子物质 吸附在纤维表面使纤维具有导电性能。为了探索纺织用导电纤维的表征和鉴别方法，本文对一 种炭黑系导电纤维和一种金属系导电纤维进行了织物静电 性能测试，并通过燃烧法、显微镜法、化学溶解法、热重法 和电感耦合等离子体原子发射光谱法对两种导电纤维的主 体成分进行了鉴别。1试验1.1试验样品炭黑系导电纤维（由广东新会美达锦纶股份有限公司提 供）、金属系导电纤维。1.2试剂硫酸、盐酸、甲酸、硝酸、氯化锌、N、N二甲基甲酰 胺、二氯甲烷、苯酚、双氧水等，以上试剂均为分析纯

4、；单 元素标准储备液：铝、银、铜、铁、钛、铭六种金属元素标 准储备溶液；标准工作液：根据需要，分别移取适量铝、银、 铜、铁、钛、铭标准储备液中的一种加入有5mL浓硝酸的 100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，配制成10Mg/mL 的标准工作溶液。1.3仪器CU?II型纤维细度仪（北京和众视野科技有限公司）， Y172型纤维切片器（国营常州纺织仪器厂），TO-3型织物静 电电阻测试仪（德国FISSHER公司），Q500热重分析仪（美 国TA公司），电感耦合等离子体原子发射光谱仪（ICP-OES） （德国斯派克），ETHOS ONE型微波消解仪等。1.4试验方法依据电阻率的测定依照标准GB/T

5、 12703.42010纺织品 静 电性能的评定 第4部分：电阻率进行；燃烧法试验依照 标准FZ/T 01057.2 2007纺织纤维鉴别试验方法 第2部分: 燃烧法进行；显微镜法试验依照标准FZ/T 01057.3 2007 纺织纤维鉴别试验方法 第3部分：显微镜法进行；溶 解法试验依照标准FZ/T 01057.4 2007纺织纤维鉴别试验 方法第4部分：溶解法进行；热失重试验依照标准GB/T 27761 2011热重分析仪失重和剩余量的试验方法进行。电感耦合等离子体原子发射光谱仪测试金属种类与含 量方法：准确称量0.05g纤维样品，置于聚四氟乙烯消化罐 中，加入8mL硝酸和2mL过氧化氢，

6、将内罐放入外罐并密闭， 在微波消解仪中消解，消解完成后定容至100mL备用。采用 电感耦合等离子体原子发射光谱仪测定空白溶液和样液中 各待测元素的测试强度，从标准工作曲线上计算出样液中各 待测元素的浓度。2炭黑系导电纤维的各项性能测试2.1炭黑系导电纤维的静电性能测试图1所示为一种炭黑系导电纤维，由其制成的导电纤维 织物如图2和图3所示，织物中的黑色间条即为导电纤维。 采用TO-3型织物静电电阻测试仪对图1中的纤维束进行静电 性能测试，测试结果如表1所示。由表可知，该导电纤维的 电阻率为3X 1040 ?cm （低于107Q ?cm），故该纤维满足导 电纤维对电阻率的要求。2.2炭黑系导电纤维

7、的形态特征采用CU?II型纤维细度仪观察了 3种不同炭黑系导电纤 维的纵横截面特征，如图4和图5所示。由图可知，前两种 形态的炭黑系导电纤维中，炭黑在纤维中形成连续相结构 （如作为导电纤维的芯层）以赋予纤维导线性能；第三种炭 黑系导电纤维中炭黑则是以颗粒状均匀分散于纤维中。2.3炭黑系导电纤维的燃烧性能测试对图1所示炭黑系导电纤维样品进行燃烧性能测试，结 果如表2所示，由表中描述的现象可知，该纤维的燃烧特征 与普通化学纤维锦纶类似。2.4炭黑系导电纤维的溶解性能测试对图1所示炭黑系导电纤维样品进行溶解性能测试，结 果如表3所示。值得说明的是，表3中字母“P”代表的部 分溶解现象，与常见普通纤维

8、在试剂中的部分溶解不同，炭 黑系导电纤维在表3所示的盐酸、甲酸、硝酸等溶液中，其 主体成分是完全溶解的，但明显可见炭黑颗粒分散于试剂中。 排除掉炭黑部分对溶解性能的影响，可知该炭黑系导电纤维 的溶解性能与锦纶相似。结合静电性能测试、显微镜下纵横截面形态、燃烧性能 以及溶解性能测试，可知图1所示纤维为以锦纶为主体成分 的炭黑系导电纤维。2.5热失重性能测试分别对普通锦纶样品和炭黑系导电纤维进行热失重性 能测试，结果如图6和图7所示。由两图可知，普通锦纶和 和以锦纶为主体成分的炭黑系导电纤维的热分解温度基本 一致，但到500后，普通锦纶仅有3.878%的残余，而炭黑 系导电纤维的残余物达13.48

9、%，这也是该导电纤维引入炭黑 后不同于普通锦纶的重要区别。3金属系导电纤维的各项性能测试3.1金属系导电纤维的静电性能测试图8为含有金属系导电纤维的织物样品。采用TO-3型织 物静电电阻测试仪对图8样品中所含的金属系导电纤维进行 静电性能测试，测得电阻率为2X105Q?cm （见表4），低于107Q?cm，故该纤维满足导电纤维对电阻率的要求。一种金属系导电纤维的显微形态特征使用CU?II型纤维细度仪对该金属系导电纤维进行纵横 截面观察，结果如图9和图10所示。由图观察可发现纤维 表面不透光且有显著性差异疵点。一种金属系导电纤维的燃烧性能测试对图8所示样品中的金属系导电纤维进行燃烧性能测试， 结

10、果如表5所示，由表中描述的现象可知，该纤维的燃烧特 征与普通化学纤维锦纶类似。一种金属系导电纤维的溶解性能测试对图8样品中的金属系导电纤维样品进行溶解性能测试， 结果如表6所示。由表所示溶解性能可知，该金属系导电纤 维的溶解性能与锦纶相似。值得说明的是，与普通纤维溶解 性不同的是，某些金属系导电性在试剂中溶解时，可能会在 试剂液面上残留部分闪亮的金粉或金属镀层物质。结合静电性能测试、显微镜下纵横截面形态、燃烧性能 以及溶解性能测试，可知图8样品中的导电纤维为以锦纶为 主体成分的金属系导电纤维。一种金属系导电纤维的镀层金属种类与含量测试使用电感耦合等离子体原子发射光谱仪（ICP-OES）检测 图5样品中的金属系导电纤维的镀层金属种类与含量。由检 测结果可知，该金属系导电纤维中的主要金属成分为银，其 次为钛、铝和铁，其中银元素含量为106519.44mg/kg，钛元 素含量为71.55mg/kg，铝元素含量为44.89mg/kg,铁元素含 量为23.54mg/kg，由此可知该导电纤维主要依靠其表面金属 镀层实现其导电功能。4结论（1）对炭黑系导电纤维首先进行静电性能测试判断是 否为导电纤维；再通过测试纤维的燃烧性能、显微截面形态、 化学溶解性能和热失重性能以鉴别纤维的主体成分，为炭黑 系导电纤维的鉴别方法提供依据。（2）