超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是一種平均分子質(zhì)量在百萬(wàn)以上的聚乙烯材料,它的分子鏈為線性結(jié)構(gòu),具有優(yōu)越的耐磨性、超高模量、高韌性、自潤(rùn)滑、耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂、化學(xué)穩(wěn)定、抗疲勞、摩擦系數(shù)小等優(yōu)點(diǎn)。UHMWPE優(yōu)異的物理機(jī)械性能使它廣泛應(yīng)用于機(jī)械、運(yùn)輸、紡織、造紙、礦業(yè)及化工等領(lǐng)域。
合成纖維,特別是聚烯烴纖維,由于本身電阻率很大、介電常數(shù)和介電損耗較小,造成電絕緣性好容易積累靜電,這對(duì)其在某些特殊領(lǐng)域內(nèi)使用帶來(lái)不便,甚至?xí)斐砂踩珕?wèn)題。而導(dǎo)電纖維的電阻率降低到和半導(dǎo)體或金屬相同數(shù)量級(jí),則呈現(xiàn)出優(yōu)良的導(dǎo)電效果和電磁屏蔽效果,在電子、航天航空、軍事等特殊領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。當(dāng)前導(dǎo)電纖維或抗靜電纖維常規(guī)制備方法主要包括:摻雜導(dǎo)電物質(zhì),表面涂敷或吸附可導(dǎo)電物質(zhì)和表面鍍金屬。然而,摻雜導(dǎo)電物質(zhì)會(huì)破壞纖維本身的性能,表面涂敷或吸附導(dǎo)電物質(zhì)得到的纖維導(dǎo)電性不好而且導(dǎo)電層易脫落,化學(xué)鍍金屬雖然能得到導(dǎo)電性很好的纖維,但前處理工藝步驟過(guò)于復(fù)雜,而且使用重金屬離子活化敏化纖維易污染環(huán)境。UHMWPE纖維高度結(jié)晶表面光滑,只有在高溫(大于100℃)下才能被十氫化萘或石蠟油等溶解。而且分子鏈中無(wú)極性基團(tuán),造成纖維表面極其惰性,難吸附其他物質(zhì)。因而不能用粗化、活化和敏化方法處理纖維來(lái)進(jìn)行化學(xué)鍍,也很難在表面涂敷或吸附上導(dǎo)電物質(zhì)。
多巴胺類聚合物幾乎可以黏附在所有材料表面,讓多巴胺類物質(zhì)在UHMWPE纖維表面聚合生成一層多巴胺類聚合物,從而達(dá)到活化效果。纖維經(jīng)活化后表面富含羥基和胺基,可大量吸附金屬離子,金屬離子同時(shí)被多巴胺類聚合物和還原劑還原,使得纖維表面生成金屬層,制得導(dǎo)電纖維。針對(duì)現(xiàn)有導(dǎo)電纖維制備方法的不足,中科院寧波材料所科研人員利用多巴胺類聚合物強(qiáng)黏附作用活化表面,用化學(xué)鍍實(shí)現(xiàn)表面金屬化,獲得一種可導(dǎo)電、抗靜電且性能優(yōu)越超高分子量聚乙烯纖維,整個(gè)過(guò)程對(duì)環(huán)境友好無(wú)污染。鍍銀纖維具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能,其線電阻僅為0.15Ω/cm,可作為導(dǎo)線直接連接在電路中,同時(shí)還具備纖維本身高強(qiáng)力學(xué)性能,可應(yīng)用于外太空、深海等極端環(huán)境中。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在Journal of Applied Polymer Science(doi: 10.1002/app.38228),同時(shí)申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利1項(xiàng)(申請(qǐng)?zhí)枺?01110175021.3)。
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