周 儀，張仁樂(lè)，吳德雯，佘 雪，夏 鵬，陸 玲，曾建玲

(江蘇省紡織研究所股份有限公司，江蘇 無(wú)錫 214024)

一般將在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下(環(huán)境溫度20 ℃，相對(duì)溫度65%)，電阻率小于107Ω·cm的纖維稱為導(dǎo)電纖維[1]。導(dǎo)電纖維是功能性纖維的一個(gè)重要品種，在日常生活、工業(yè)生產(chǎn)及國(guó)防軍工等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，主要用于電子信號(hào)的傳導(dǎo)，以及防止靜電的產(chǎn)生及電磁波干擾等。近年來(lái)，導(dǎo)電纖維的品種不斷豐富，應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步拓寬，在電子紡織品、智能可穿戴、醫(yī)療保健、新型電池及超級(jí)電容等新型元器件等方面都取得了迅速發(fā)展。

導(dǎo)電纖維按材質(zhì)可分為金屬導(dǎo)電纖維，無(wú)機(jī)導(dǎo)電纖維及有機(jī)導(dǎo)電纖維。有機(jī)導(dǎo)電纖維主要有本征型導(dǎo)電纖維及復(fù)合型導(dǎo)電纖維(包括共混型導(dǎo)電纖維、涂敷型導(dǎo)電纖維、鍍覆型導(dǎo)電纖維和化學(xué)反應(yīng)型導(dǎo)電纖維等)。有機(jī)導(dǎo)電纖維是以有機(jī)材料作為纖維基體材料的一類導(dǎo)電纖維，由于有機(jī)材料普遍具有電阻率高，導(dǎo)電性差等特點(diǎn)，特別是成纖聚合物對(duì)材質(zhì)有進(jìn)一步的要求，更難以形成導(dǎo)電纖維。為提高有機(jī)導(dǎo)電纖維的導(dǎo)電性，目前主要從兩個(gè)方面進(jìn)行了研究，一是采用具有良好導(dǎo)電性的本征聚合物進(jìn)行紡絲成纖；二是采用導(dǎo)電材料與成纖聚合物或有機(jī)纖維進(jìn)行復(fù)合形成導(dǎo)電纖維。作者重點(diǎn)綜述了近年來(lái)有機(jī)導(dǎo)電纖維的研究進(jìn)展，為確定進(jìn)一步研究方向提供參考。

1 本征型導(dǎo)電纖維的制備技術(shù)

本征型導(dǎo)電纖維主要是由本征導(dǎo)電高分子組成，而本征導(dǎo)電高分子多為共軛體系高分子，是指由共軛雙鍵結(jié)構(gòu)的小分子發(fā)生聚合反應(yīng)所制備的導(dǎo)電高分子[2]。常見的共軛體系高分子主要有聚乙炔(PPV)、聚苯胺(PANI)、聚吡咯(PPy)、聚噻吩(PTh)及其衍生物等。共軛體系高分子的分子鏈剛性較大，不溶且不熔，直接紡絲難度較大。如研究最為廣泛的聚苯胺系導(dǎo)電纖維，將聚苯胺溶于N-甲基吡咯烷酮 (NMP)、二甲基丙烯脲 (DMPU)、濃硫酸等溶劑中，所制紡絲液進(jìn)行直接紡絲，但紡絲條件苛刻，還涉及溶劑回收，環(huán)境保護(hù)等問(wèn)題，影響規(guī)?；茝V應(yīng)用，后雖通過(guò)摻雜、修飾及采用聚苯胺衍生物等方法進(jìn)行改進(jìn)，但產(chǎn)業(yè)化難度較大。

此外較多的研究則采用了PANI與聚合物共混紡絲技術(shù)，此方法包括熔體紡絲、濕法紡絲及近些年發(fā)展的靜電紡技術(shù)；也有在紡絲液中加入苯胺單體，通過(guò)原位聚合的方式紡絲制成聚苯胺復(fù)合纖維；還有在纖維表面進(jìn)行涂覆或聚合的方式制備聚苯胺復(fù)合纖維[3-4]。王鵬等[5]介紹了近年來(lái)研究比較熱門的聚(3, 4-乙烯二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸鹽)(PEDOT/PSS)導(dǎo)電纖維的研究進(jìn)展，研究表明PEDOT/PSS導(dǎo)電纖維的純紡技術(shù)相對(duì)比較成功，但該研究在逐步減少，而復(fù)合、共混等技術(shù)越來(lái)越多地被重視。李凱楠等[6]研究了采用原位合成方法，在芳綸Ⅲ表面分別負(fù)載了以磷酸(PHA)和草酸(OA)摻雜的PPy，由此制備復(fù)合導(dǎo)電纖維，纖維電導(dǎo)率可達(dá)10-1S/cm級(jí)別，在8～12 GHz的頻率范圍內(nèi)具有良好的吸波性。

本征型導(dǎo)電纖維直紡產(chǎn)品在超級(jí)電容、太陽(yáng)能電池、超濾材料、發(fā)光元器件、傳感器等方面頗具前景，但目前的研究在紡絲溶液和凝固浴的配制、紡絲工藝及溶劑回收處理等技術(shù)層面未有重大突破。近年來(lái)該領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)多為共混、復(fù)合、原位聚合等技術(shù)，隨著靜電紡技術(shù)的發(fā)展，為本征型導(dǎo)電纖維的直紡提供了新的方法，特別是靜電紡PTh、PPy、PANI納米導(dǎo)電纖維組成的復(fù)合材料[7]。

2 復(fù)合型導(dǎo)電纖維的制備技術(shù)

2.1 共混型導(dǎo)電纖維

共混型導(dǎo)電纖維是指將導(dǎo)電材料與成纖聚合物進(jìn)行共混，制成復(fù)合導(dǎo)電材料或?qū)щ娔噶?，之后再與成纖聚合物共混或直接紡絲形成的導(dǎo)電纖維，或與其他成纖聚合物進(jìn)行復(fù)合紡絲制成的復(fù)合導(dǎo)電纖維。早期由于導(dǎo)電炭黑成本相對(duì)便宜而且獲取方便，以導(dǎo)電炭黑為導(dǎo)電材料的相關(guān)研究相對(duì)較多，近年來(lái)隨著碳納米管(CNTs)、石墨烯納米片(GNPs)等新型碳系導(dǎo)電材料的發(fā)展，為導(dǎo)電纖維的開發(fā)提供了新的思路。這些新型碳系導(dǎo)電材料的加入，在達(dá)到同等導(dǎo)電性的同時(shí)，添加量相比原來(lái)的炭黑導(dǎo)電材料小很多，特別是復(fù)合導(dǎo)電材料的加入更有利于閾值的降低，有利于提高纖維的力學(xué)性能。丁長(zhǎng)坤等[8]采用羧基化的多壁碳納米管(MWCNTs·COOH)為導(dǎo)電材料，以聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)為基材制備共混型導(dǎo)電纖維，研究表明當(dāng)MWCNTs·COOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于1.0%時(shí)，可紡性較好，初生纖維的導(dǎo)電閾值在0.5%～1.0%，比傳統(tǒng)導(dǎo)電炭黑低很多。楊陽(yáng)等[9]通過(guò)將多壁碳納米管(MWCNTs)與聚氨酯(PU)在N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)溶液中共混，獲得MWCNTs/PU紡絲原液，采用模擬干法紡絲技術(shù)，制備了MWCNTs/PU導(dǎo)電纖維，纖維斷裂伸長(zhǎng)率從0上升至100%后，電導(dǎo)率從2.5×102S/m逐漸下降到 3.6×10-4S/m。鄒勃[10]以GNPs為導(dǎo)電材料，通過(guò)共混法制備PP共混導(dǎo)電纖維，當(dāng)GNPs質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%時(shí)，纖維電導(dǎo)率為4.31×10-7S/cm，該方法所制導(dǎo)電纖維具有良好的耐洗滌性，但其力學(xué)性能欠佳。T.H.LIM等[11]采用熔體紡絲工藝制備共混型PP導(dǎo)電纖維，當(dāng)在以銀(Ag)為主要導(dǎo)電材料的體系中加入單壁碳納米管(SWCNTs)后，可以大幅降低填充導(dǎo)電材料的閾值，當(dāng)Ag質(zhì)量分?jǐn)?shù)為46%和SWCNTs質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%時(shí)所制的PP復(fù)合纖維最佳，此時(shí)纖維的電導(dǎo)率為(4.1～7.2)×10-2S/cm。張紹貽[12]制備了聚己內(nèi)酰胺(PA 6)/CNTs共混導(dǎo)電單絲，當(dāng)炭黑母粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%，CNTs母粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%，PA 6質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%時(shí)，導(dǎo)電單絲的導(dǎo)電性能和力學(xué)性能好，其電阻率為4.2×105Ω·cm，斷裂強(qiáng)度為12.2 cN/tex，斷裂伸長(zhǎng)率為12.3%。丁丹寧等[13]采用聚離子液體P(MIMH-AD)作為導(dǎo)電炭黑的分散劑，并由此制備導(dǎo)電聚乙烯纖維，研究表明聚離子液體P(MIMH-AD)不僅在水溶液中可以有效分散炭黑，在熔融狀態(tài)下也可以通過(guò)π-π的相互作用使炭黑在導(dǎo)電母粒中均勻分散；制備的導(dǎo)電初生纖維經(jīng)拉伸后，斷裂強(qiáng)度提高約5倍，達(dá)到109 MPa,斷裂伸長(zhǎng)率達(dá)到124%,電阻率提高至400.4 Ω·m，力學(xué)性能得到提高的同時(shí)，具有良好的導(dǎo)電性能。

采用傳統(tǒng)共混技術(shù)生產(chǎn)導(dǎo)電纖維技術(shù)簡(jiǎn)單、成本較低，但在導(dǎo)電性與力學(xué)性方面目前還難以統(tǒng)一，為了克服這一的缺陷，很多研究都采用雙組分復(fù)合紡絲技術(shù)紡制導(dǎo)電纖維，由該技術(shù)生產(chǎn)的導(dǎo)電纖維綜合性能相對(duì)較好，也是目前市場(chǎng)上產(chǎn)業(yè)化導(dǎo)電纖維的主要生產(chǎn)方式。陳楓等[14]公開了以氧化石墨烯(GO)為芯層材料，以耐高溫可濕法紡絲的聚合物作為皮層材料，通過(guò)高溫?zé)徇€原的方式還原芯層GO，使用該方法所制得的導(dǎo)電纖維電導(dǎo)率最高可達(dá)104S/m以上，并且纖維具有良好的力學(xué)性能。李萬(wàn)超等[15]設(shè)計(jì)了一種面向芯鞘型纖維的濕法紡絲裝置，紡出芯部為純PU，鞘部為炭黑/PU復(fù)合材料的彈性導(dǎo)電纖維，該纖維具有良好的彈性、導(dǎo)電性和耐疲勞性能。

為解決傳統(tǒng)碳系導(dǎo)電纖維顏色偏深的問(wèn)題，近年來(lái)多采用包覆二氧化鈦(TiO2)為導(dǎo)電材料取代碳系導(dǎo)電材料，鄧倩倩等[16-17]研究了采用氧化錫、銻包覆的TiO2為導(dǎo)電粉體制備聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)導(dǎo)電母粒，進(jìn)而紡制單組分單絲，當(dāng)導(dǎo)電TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)65%時(shí)，單絲體積電阻率達(dá)4.52×102Ω·cm。GAO C X等[18]采用聚(3-羥基丁酸-co-4-羥基丁酸)為基材，導(dǎo)電材料采用導(dǎo)電性銻摻雜氧化錫包裹的TiO2納米顆粒(ATO@TiO2NPs)，通過(guò)干濕法紡絲工藝制備彈性導(dǎo)電纖維，在420%的應(yīng)變范圍內(nèi)，纖維的可逆性形變和導(dǎo)電性良好。唐曉峰等[19]公開了TiO2納米管與錫鹽、銻鹽在堿性溶液中共沉淀反應(yīng)，經(jīng)煅燒后制備導(dǎo)電TiO2納米管，并通過(guò)添加硅烷偶聯(lián)劑等進(jìn)行改性，再以改性過(guò)的導(dǎo)電TiO2納米管為導(dǎo)電材料制備導(dǎo)電母粒，以此導(dǎo)電母粒為導(dǎo)電組分制備雙組分復(fù)合導(dǎo)電纖維，測(cè)得纖維的電阻率為2.1×107Ω·cm，斷裂強(qiáng)度為3.26 cN/dtex。延亞峰等[20]研究了采用白色導(dǎo)電TiO2制備導(dǎo)電母粒，通過(guò)熔融紡絲技術(shù)制備共混型導(dǎo)電纖維和三葉復(fù)合型導(dǎo)電纖維，研究表明在纖維中導(dǎo)電TiO2相同的情況下，三葉復(fù)合型導(dǎo)電纖維在纖維強(qiáng)度和體積電阻率方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。此外彭慧勝等[21]公開了采用了咪唑類、吡啶類等離子液體作為導(dǎo)電組分與聚酯型聚氨酯在溶劑中進(jìn)行復(fù)合，制備得到性質(zhì)均勻、穩(wěn)定，并且可紡的透明導(dǎo)電原料，通過(guò)熔融紡絲工藝紡制得到透明導(dǎo)電纖維；通過(guò)將透明導(dǎo)電纖維與涂有發(fā)光活性層的導(dǎo)電纖維進(jìn)行編織，在纖維搭接點(diǎn)處形成發(fā)光像素點(diǎn)，構(gòu)成織物顯示器，以此制作成可穿戴顯示設(shè)備。白色或淺色導(dǎo)電纖維的成功開發(fā)，可以擴(kuò)大導(dǎo)電纖維在民用領(lǐng)域中的應(yīng)用，避免深色導(dǎo)電纖維難以被掩蓋，色彩和風(fēng)格單一等現(xiàn)象。此外，近年來(lái)彈性導(dǎo)電纖維的研究相對(duì)較多，這與彈性導(dǎo)電纖維在智能可穿戴紡織品方面的應(yīng)用需求密切相關(guān)。

共混型導(dǎo)電纖維是目前開發(fā)和應(yīng)用最為成熟的導(dǎo)電纖維，特別是復(fù)合紡絲技術(shù)生產(chǎn)的導(dǎo)電纖維有很多產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。但此類導(dǎo)電纖維目前還存在電阻率相對(duì)較高，在實(shí)際產(chǎn)業(yè)化的產(chǎn)品中很難低于105Ω·cm，而且顏色較深，應(yīng)用受限，目前主要用于對(duì)靜電敏感的工業(yè)領(lǐng)域，制作工作服及相關(guān)輔材。預(yù)計(jì)隨著CNTs、GNPs等新型導(dǎo)電材料的應(yīng)用技術(shù)逐步成熟，噴絲組件的優(yōu)化和紡絲技術(shù)的提高，纖維的電阻率會(huì)有一定程度的降低，纖維的顏色也會(huì)逐步變淺。

2.2 涂敷型導(dǎo)電纖維

涂敷型導(dǎo)電纖維是指將導(dǎo)電材料與黏合劑混合后涂覆在纖維表面后形成的導(dǎo)電纖維。隨著黏合劑中溶劑的揮發(fā)，導(dǎo)電材料的單位濃度不斷提高，可以形成較多的導(dǎo)電通路，因此涂覆型復(fù)合導(dǎo)電纖維的電阻率相對(duì)會(huì)低一點(diǎn)。且由于采用了現(xiàn)有纖維材料為基材，導(dǎo)電纖維的力學(xué)性能相對(duì)較好。

通常用于涂覆的基體纖維材料以滌綸、錦綸為主，而導(dǎo)電材料則以碳系導(dǎo)電材料為主。邱少龍[22]研究了以導(dǎo)電炭黑為導(dǎo)電材料，通過(guò)溶解涂覆法制備滌綸導(dǎo)電纖維，纖維的電阻率為 1.8×103Ω·cm，斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率基本能保持原纖維的力學(xué)性能，且具有良好的耐洗滌性。胡海青[23]以聚酰胺66(PA 66)纖維為基材，分別利用CNTs及GNPs/CNTs對(duì)PA 66纖維進(jìn)行表面接枝，當(dāng)GNPs與CNTs質(zhì)量比為2:1時(shí)，纖維的電導(dǎo)率可達(dá)10-2S/cm，但接枝的均勻性較差。劉桐博等[24]同樣以PA 66纖維為基體，通過(guò)對(duì)纖維進(jìn)行超聲浸潤(rùn)的導(dǎo)電處理方法得到了含MWCNTs的PA 66導(dǎo)電長(zhǎng)絲，當(dāng)分散混合液中甲酸體積分?jǐn)?shù)為65%，MWCNTs質(zhì)量濃度為3 g/L時(shí)，得到的MWCNTs/PA 66導(dǎo)電纖維的電導(dǎo)率可以達(dá)到2.33 S/m，并且該導(dǎo)電纖維具有良好的耐水洗性能和力學(xué)性能。宋非等[25]以44 dtex氨綸為原料，采用GO和殼聚糖(CS)分散的MWCNTs基于靜電層層自組裝的方法，在氨綸表面進(jìn)行交替涂覆處理，然后采用水合肼還原GO，制備了導(dǎo)電氨綸；當(dāng)CS與MWCNTs的質(zhì)量比為15:1時(shí)，MWCNTs的分散效果最好，采用水合肼作為還原劑可將GO還原為石墨烯；采用GO和CS/MWCNTs分散液交替涂覆6次時(shí)，制備的導(dǎo)電氨綸具有良好的導(dǎo)電性能及優(yōu)良的應(yīng)力傳感性能，其應(yīng)變?yōu)?0%時(shí)的應(yīng)變系數(shù)為110，且經(jīng)過(guò)1 000次循環(huán)拉伸后仍具有穩(wěn)定的電信號(hào)響應(yīng)；此外，導(dǎo)電氨綸還具有良好的耐水洗性能，且導(dǎo)電涂層不影響氨綸的熱穩(wěn)定性。

近年來(lái)隨著導(dǎo)電纖維在智能紡織品中的應(yīng)用不斷擴(kuò)大，對(duì)導(dǎo)電纖維提出了更高的要求，導(dǎo)電纖維作為傳感器接收因纖維形變所帶來(lái)的電阻值的變化，以此來(lái)感應(yīng)外界的動(dòng)作，這類研究多以彈性纖維為主要研究對(duì)象。謝曉旭等[26-27]利用簡(jiǎn)單浸漬涂覆的方法制備了夾心結(jié)構(gòu)的熱塑性聚氨酯/單壁碳納米管-還原氧化石墨烯/聚氨酯(TPU/SWCNTs-RGO/PU)復(fù)合導(dǎo)電纖維，用這種復(fù)合導(dǎo)電纖維制成的傳感器具有超高的靈敏度和較大的可用應(yīng)變范圍，可用于動(dòng)物和人體運(yùn)動(dòng)的監(jiān)測(cè)，在智能可穿戴領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。孫奉強(qiáng)[28]制備了GNPs涂層PU導(dǎo)電纖維，纖維具有很高的斷裂伸長(zhǎng)率，低模量斷裂強(qiáng)度(30 MPa)，最大可逆電響應(yīng)范圍高達(dá)815%，在300%拉伸倍數(shù)下導(dǎo)電纖維的應(yīng)變不靈敏系數(shù)高達(dá)11.26，這在實(shí)際應(yīng)用中方便信號(hào)的穩(wěn)定傳輸。柳玉波等[29]公開了采用CNTs/GNPs與阻燃劑等混合通過(guò)浸涂、印染技術(shù)等在單根纖維的表面形成導(dǎo)電涂層，由該方法所制成的高彈導(dǎo)電纖維電阻率可達(dá)到100～900 Ω·cm，且單根纖維電阻率差可控制在50 Ω·cm以內(nèi)，電阻穩(wěn)定性高，拉伸回彈電阻變化率小于5%，干摩擦附著力達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3920—2008等級(jí)評(píng)價(jià)3級(jí)。

此外，在要求導(dǎo)電纖維電阻相對(duì)穩(wěn)定的領(lǐng)域，對(duì)纖維的蠕變、彈性及伸長(zhǎng)率有一定的要求，導(dǎo)電纖維的基體材料開始轉(zhuǎn)向芳綸等剛性較大的纖維。CAO C等[30]研究了利用還原氧化石墨烯納米片組成的涂層，在氫鍵和π-π堆疊作用的引導(dǎo)下，在纖維表面自組裝。由該技術(shù)所制作的石墨烯功能化的芳綸的抗拉強(qiáng)度顯著提高，具有較高的電導(dǎo)率，即使在100次循環(huán)后也保持了99%的電導(dǎo)率。

涂覆型復(fù)合導(dǎo)電纖維通常相對(duì)共混型導(dǎo)電纖維的電阻率要低1到3個(gè)數(shù)量級(jí)，且電阻波動(dòng)較小，因此受到業(yè)界的重視。目前該類導(dǎo)電纖維多個(gè)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，被應(yīng)用在一些要求更高的導(dǎo)電和防靜電領(lǐng)域。但該類導(dǎo)電纖維普遍存在表面導(dǎo)電層脫落的傾向，導(dǎo)致在耐久性和耐化學(xué)藥品方面存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。由于該類導(dǎo)電纖維的制備具有可操作性強(qiáng)，工藝相對(duì)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，特別在開發(fā)彈性導(dǎo)電纖維和感應(yīng)性導(dǎo)電纖維方面具有一定的優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)在這方面的研究相對(duì)較多。

2.3 鍍覆型導(dǎo)電纖維

鍍覆型導(dǎo)電纖維是指采用真空鍍、濺射、化學(xué)鍍、電鍍、物理沉積和化學(xué)沉積等方法將導(dǎo)電材料覆蓋到纖維表面得到的一類導(dǎo)電纖維。由于纖維表面的導(dǎo)電材料純度相對(duì)較高，而且覆蓋較為緊密，連續(xù)性好，此類纖維的電阻率很低，幾乎接近于純導(dǎo)電材料或?qū)щ娋€。由于此類導(dǎo)電纖維同樣采用了現(xiàn)有纖維材料為基材，纖維的機(jī)械性能相對(duì)較好。

GAO Q H等[31]研究了采用電子束連續(xù)輻射誘導(dǎo)接枝聚合(EB-RIGP)工藝，將聚丙烯酸錨定在超高相對(duì)分子質(zhì)量聚乙烯(UHMWPE)纖維表面，然后接枝纖維吸附銀離子，并置于鍍?cè)≈羞M(jìn)行化學(xué)沉積銅，生成導(dǎo)電纖維。采用該方法所制得的導(dǎo)電纖維的電阻率可低至1.40×10-5Ω·cm，力學(xué)性能幾乎未變，且具有良好的耐久性。宮玉梅等[32]則以PET纖維為基材，經(jīng)除油和粗糙化后，表面浸涂氧化銦錫(ITO)溶膠，經(jīng)熱處理在纖維表面形成ITO層，再經(jīng)氯化亞錫(SnCl2)溶液敏化后，進(jìn)行化學(xué)鍍銀以此獲得表面為Ag/ITO復(fù)合導(dǎo)電層的PET導(dǎo)電纖維，經(jīng)測(cè)定該纖維電阻率可低至0.21 mΩ·cm，斷裂強(qiáng)度比原纖維下降約14%。詹淋中等[33]研究了以芳綸為基體纖維進(jìn)行鎳-銀(Ni-Ag)雙金屬層復(fù)合鍍制備金屬化有機(jī)導(dǎo)電纖維，研究表明該纖維鍍層表面均勻平整，連續(xù)性較好，完整且致密，纖維的電阻率可達(dá)到0.92×10-7Ω·cm，且具有很好的表面金屬層黏結(jié)性和耐酸堿腐蝕性。Y.KIRAN等[34]采用濕法紡絲技術(shù)制備了在內(nèi)壁沉積有銀納米線(AgNWs)的PU中空纖維，纖維的最高電導(dǎo)率可達(dá)1.52×104S/cm，即使在100%的應(yīng)變下，也保持較高的電導(dǎo)率，并在重復(fù)循環(huán)中保持穩(wěn)定。Q.YUMNA等[35]研究了尼龍鍍銀導(dǎo)電纖維的應(yīng)變響應(yīng)性能，結(jié)果表明銀鍍層超過(guò)2%的尼龍鍍銀導(dǎo)電纖維具有良好的導(dǎo)電響應(yīng)性，可以作為良好的傳感器材料。CHO H J等[36]介紹了利用超臨界流體在纖維上鍍金屬用于制造高導(dǎo)電性纖維的方法，研究了先用酸、堿和氧等離子體對(duì)Lycolell纖維表面進(jìn)行前處理以提高纖維和金屬間的結(jié)合力，再用含有鈀催化劑的二氧化碳超臨界(scCO2)浴進(jìn)行預(yù)處理，最后進(jìn)行化學(xué)鍍銅，研究表明在溫度為150 ℃，壓力為15 MPa 的scCO2環(huán)境下預(yù)處理60 min，最后所制導(dǎo)電纖維的最高電阻率可達(dá)1.986×10-4Ω·cm，并具有良好的耐磨性和耐洗滌性，該產(chǎn)品主要用于智能紡織品。

鍍覆型導(dǎo)電纖維的電阻率可低至接近金屬的電阻率，而且電阻的波動(dòng)很小，不僅可用于防靜電產(chǎn)品，更可廣泛應(yīng)用于電磁波屏蔽領(lǐng)域。這類產(chǎn)品中開發(fā)最為成功的鍍銀纖維、鍍銅纖維等品種，都具有良好的抗菌和抑菌效果，因此也廣泛地用于抗菌產(chǎn)品。隨著這類產(chǎn)品耐化學(xué)藥品和穩(wěn)定性的進(jìn)一步提高，將成為柔性導(dǎo)線和柔性傳感器開發(fā)的熱門研究方向，以及智能紡織品研究的熱點(diǎn)材料。

2.4 化學(xué)反應(yīng)型導(dǎo)電纖維

化學(xué)反應(yīng)型導(dǎo)電纖維是指采用化學(xué)試劑與纖維基材進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)形成導(dǎo)電化合物、絡(luò)合物等而制備的導(dǎo)電纖維。該類導(dǎo)電纖維大多以腈綸為主的現(xiàn)有纖維材料為基材，化學(xué)試劑與特定基團(tuán)進(jìn)行反應(yīng)形成導(dǎo)電層。早在20世紀(jì)80年代國(guó)內(nèi)就已成功開發(fā)出了此類導(dǎo)電纖維，由于其耐久性一直未能很好解決，這些年來(lái)對(duì)此類纖維的研究開發(fā)還在不斷進(jìn)行。范永輝等[37]研究了以聚丙烯腈(PAN)短纖維為基材，通過(guò)還原硫酸銅制備腈綸基金屬絡(luò)合導(dǎo)電纖維，纖維電阻率可達(dá)101～105Ω·cm。黃沅輝[38]采用化學(xué)水浴法在純PAN纖維上沉積了硫化銅，研究認(rèn)為制備PAN導(dǎo)電纖維最合適的條件為：絡(luò)合劑的濃度5 mg/mL，反應(yīng)溫度95 ℃，反應(yīng)時(shí)間135 min，硫酸銅濃度為25 mg/mL。郭立新[39]以腈氯綸為基材，通過(guò)在反應(yīng)體系中添加鈧和釔等稀土元素來(lái)提高導(dǎo)電纖維的耐久性，所制成的阻燃導(dǎo)電纖維的極限氧指數(shù)(LOI)為27%，表面電阻為3 Ω，還具有良好的抗菌性能。陶文祥等[40]在紡絲液中添加銅離子，通過(guò)濕法紡絲技術(shù)成功開發(fā)出了腈綸基導(dǎo)電纖維，所制備的導(dǎo)電長(zhǎng)絲斷裂強(qiáng)度高于3.8 cN/dtex，斷裂伸長(zhǎng)率高于15%，電阻率為10-2～102Ω·cm，且導(dǎo)電纖維持久性提升，同時(shí)面料的抑菌率可達(dá)99%。胡繼月等[41]研究了采用二步法制備的銅-鎳復(fù)合PAN導(dǎo)電長(zhǎng)絲(簡(jiǎn)稱PAN-Cu@Ni導(dǎo)電長(zhǎng)絲)的導(dǎo)電性能比一步法制備的要好；最佳制備工藝條件為：硫酸銅質(zhì)量濃度15 g/L，硫酸鎳質(zhì)量濃度2 g/L，pH值為3，浸漬溫度85 ℃，浸漬時(shí)間30 min，在此條件下制得PAN-Cu@Ni導(dǎo)電長(zhǎng)絲的電阻率為0.226 Ω·cm，導(dǎo)電層致密均勻，在空氣中放置180 d，電阻率幾乎無(wú)變化，耐皂洗較好。諸金等[42]研究了一浴法制備導(dǎo)電PAN纖維的適宜工藝，研究表明當(dāng)硫酸銅質(zhì)量濃度15 g/L、硫代硫酸鈉質(zhì)量濃度15 g/L、浸漬溫度85 ℃、浸漬時(shí)間30 min，制得的導(dǎo)電PAN纖維電阻率達(dá)到了0.07 Ω·cm，導(dǎo)電PAN纖維表面覆蓋一層均勻的硫化銅晶體；導(dǎo)電PAN纖維具有長(zhǎng)時(shí)間放置的穩(wěn)定性。

除腈綸基導(dǎo)電纖維外，如王鋒[43]通過(guò)對(duì)滌綸進(jìn)行粗化處理、吡咯單體溶液浸泡前處理、PPy導(dǎo)電層、化學(xué)鍍五硫化九銅(Cu9S5)的工藝流程制備了Cu9S5/PPy雙鍍層滌綸導(dǎo)電纖維，與單鍍層的PPy滌綸導(dǎo)電纖維相比，其電導(dǎo)率提高近20倍，電阻率最低可達(dá)到6.1×102Ω·cm，但該方法所制得的導(dǎo)電纖維的耐化學(xué)性較差。張玉嬌等[44]研究了利用聚吡咯對(duì)共混絲素PBT復(fù)合纖維改性來(lái)制備聚吡咯/共混絲素/聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PPy/SF/PBT)復(fù)合導(dǎo)電纖維，纖維電導(dǎo)率可達(dá)到1.02×10-2S /cm，力學(xué)性能幾乎不受影響。

目前在這一領(lǐng)域內(nèi)研究最為成功的是Cu9S5/腈綸體系的產(chǎn)品，此產(chǎn)品雖已產(chǎn)業(yè)化數(shù)十年，但由于其耐候性、耐化學(xué)藥品性及產(chǎn)品顏色等方面存在缺陷，未能大規(guī)模推廣。近年來(lái)隨著耐久性的逐步改善，并具有良好的吸波性和抗菌性，其產(chǎn)品在產(chǎn)業(yè)應(yīng)用方面有一定的發(fā)展，特別是在國(guó)防軍工方面被逐步認(rèn)可。未來(lái)在電磁波屏蔽，偽裝網(wǎng)、反偵察涂料等領(lǐng)域可充當(dāng)良好的吸波材料。

3 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)各類有機(jī)導(dǎo)電纖維都有不同程度的發(fā)展，可以從以下幾個(gè)方面對(duì)有機(jī)導(dǎo)電纖維的發(fā)展進(jìn)行評(píng)價(jià)：按技術(shù)成熟度依次為共混型導(dǎo)電纖維、涂敷型導(dǎo)電纖維、鍍覆型導(dǎo)電纖維、化學(xué)反應(yīng)型導(dǎo)電纖維、本征型導(dǎo)電纖維；電阻率由高到低依次為共混型導(dǎo)電纖維、涂敷型導(dǎo)電纖維、化學(xué)反應(yīng)型導(dǎo)電纖維、本征型導(dǎo)電纖維、鍍覆型導(dǎo)電纖維；產(chǎn)品穩(wěn)定性由高到低依次為共混型導(dǎo)電纖維、涂敷型導(dǎo)電纖維、鍍覆型導(dǎo)電纖維、化學(xué)反應(yīng)型導(dǎo)電纖維、本征型導(dǎo)電纖維。

各類有機(jī)導(dǎo)電纖維的市場(chǎng)的占有率和應(yīng)用情況基本反應(yīng)了它們的成熟度關(guān)系，共混型導(dǎo)電纖維技術(shù)相對(duì)成熟，穩(wěn)定性較好，但電阻率偏大，目前廣泛應(yīng)用于防靜電面料、防靜電工作服等產(chǎn)品；涂敷型導(dǎo)電纖維由于具有更好的電阻率，相同情況下可以有效減少共混型導(dǎo)電纖維的使用量，因此多用來(lái)制作更高要求的防靜電面料、防靜電工作服等產(chǎn)品，特別對(duì)于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)電阻要求較高場(chǎng)合的產(chǎn)品；鍍覆型導(dǎo)電纖維由于具有更低的電阻率，在防靜電領(lǐng)域應(yīng)用受限，主要用于制作導(dǎo)通紗線和面料等，但可廣泛應(yīng)用于電磁波輻射屏蔽材料以及抗菌類產(chǎn)品之中，但其耐化學(xué)藥品性還需進(jìn)一步提高；化學(xué)反應(yīng)型導(dǎo)電纖維由于纖維表面的導(dǎo)電層受化學(xué)藥品、環(huán)境等因素影響較大，并具有一定的發(fā)塵性，多用于產(chǎn)業(yè)用紡織品，如粉塵過(guò)濾的濾布、防電磁波的吸收材料及抗菌產(chǎn)品等；本征型導(dǎo)電纖維由于目前大多處于研發(fā)階段，其技術(shù)手段和生產(chǎn)方法停留在實(shí)驗(yàn)室階段，還未見有產(chǎn)業(yè)化的產(chǎn)品銷售，未來(lái)可應(yīng)用于先進(jìn)元器件等新型產(chǎn)品。

導(dǎo)電材料由傳統(tǒng)的導(dǎo)電炭黑向CNTs、GNPs方面發(fā)展；金屬導(dǎo)電材料也由銀、銅向銀納米線、銅納米線等方面的發(fā)展。特別是復(fù)合導(dǎo)電材料的使用，可以進(jìn)一步提升有機(jī)導(dǎo)電纖維的導(dǎo)電性和力學(xué)性能，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。

應(yīng)用于防靜電領(lǐng)域的傳統(tǒng)導(dǎo)電纖維開始向差別化、功能化方向發(fā)展，阻燃導(dǎo)電纖維、抗菌導(dǎo)電纖維的出現(xiàn)，使得導(dǎo)電纖維具有更多的功能，以便提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。其次導(dǎo)電纖維的淺色化，白色化發(fā)展還在不斷地推進(jìn)，雖然產(chǎn)品性能和制造方法在不斷地改進(jìn)，但在性能上要趕超碳系有機(jī)導(dǎo)電纖維還需很長(zhǎng)的路要走。

隨著新型電池、超級(jí)電容、智能紡織品及可穿戴紡織品的不斷發(fā)展，對(duì)有機(jī)導(dǎo)電纖維提出了更高的要求，要求更高的纖維強(qiáng)度、更小的纖維細(xì)度、更高的電導(dǎo)率、更好的耐候性、更好的彈性和柔韌性，以及具有較好的刺激感應(yīng)等功能，這些新型有機(jī)導(dǎo)電纖維不斷被開發(fā)出來(lái)，一些新的生產(chǎn)加工方式也在不斷產(chǎn)生，將成為新型有機(jī)導(dǎo)電纖維研究開發(fā)的熱點(diǎn)。