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摘要：通过分析导电纤维的市场研发现状、关键专利技术和世界主要企业分布，结合导电纤维未来市场需求，本文重点介绍了导电纤维的关键研发技术的发展脉络，为国内企业开展导电纤维的研发和技术创新提供一定的参考。
关键词：导电纤维；共聚法；共混法；接枝法；专利
序言
作为一种高技术、高附加值产品，导电纤维既具有导电成分赋予优异的电学性能，又具备纺织纤维柔韧可纺性能，问世以来，市场研发和应用已逐渐趋于成熟阶段[1]。导电纤维是指在标准条件下（20℃，65%相对湿度），比电阻在107 ·cm以下的纤维[2-3]。导电纤维在不接地的情况下，可用电晕放电的方法消除静电。由于对纺丝熔体或者溶液中的成纤高聚物添加不同的导电物质，赋予纤维一定的导电功能，根据所加导电物质的性能和添加的技术工艺，纤维的导电化学改性技术可以分为共聚法、共混法和接枝法[4-8]。
1共聚法
共聚法主要是将亲水性嵌段共聚物聚合到疏水性合成纤维的主链上，在纺丝工艺中主要是普通成纤高聚物单体与亲水性嵌段共聚物混合共聚发生聚合反应，最终挤出成型，常用的亲水性嵌段聚合物包括聚乙烯醇（PVA）、聚乙二醇（PEG）、聚环氧乙烷（PEO）以及聚乙烯吡咯烷酮（PVP）[3-5]。在添加亲水性嵌段共聚物时，为了增加其本身与成纤高聚物单体的共聚效果，一般先将其与成纤聚合物单体共聚，然后再进行共聚纺丝 [3-4]。共聚法添加亲水性嵌段共聚物提高了纤维导电性能的耐久性，相对于碳黑系导电纤维，纤维呈白色，手感和舒适性较好，扩大了应用范围，但导电效果有限[5]。
日本东丽公司在1966年开始对共聚法生产导电纤维进行研究，得到一种腈纶导电纤维（JP70017547B2），随后又得到了聚酯型导电纤维（JPS50107206A）；1982年美国杜邦公司又引进了一种新的亲水性聚合物：N-烷基聚碳酸酯的聚酰胺共聚物（JPS5988912A）；后期为了提高导电纤维的弹性和服用性能，日本东丽公司于1997年又研发了一种皮芯型导电纤维（JPH11181628A），芯层为包含亲水性嵌段共聚物的聚合物。进入21世纪，随着日本东丽公司在中国的投资和研发，共聚法制取导电纤维在中国的申请和研制慢慢复苏。
2共混法
共混法是生产导电纤维常用的纺丝方法，其工艺方法是将导电物质直接加入到普通成纤高聚物的纺丝熔体或者纺丝溶液中共混挤出，最终形成微多相分散体系的导电纤维[3-5]。常见的导电物质包括碳黑颗粒、金属颗粒、金属氧化物以及碳纳米管[4-6]。
1956年英国邓禄普公司首先在再生纤维素纤维中加入碳黑得到一种导电纤维（GB756159），掀开了碳黑系的导电纤维研究的序幕，如美国杜邦公司、日本东丽公司和可乐丽公司，其中美国杜邦公司于1973年生产出皮芯型导电纤维（US3803453A），皮层为聚合物基体，芯层为包含碳黑颗粒的聚合物，从而将复合纺丝技术引入导电纤维；1976年日本东丽公司将共聚法和共混法结合，将亲水性嵌段共聚物和碳黑颗粒共混制取导电纤维（JPS52103525A）；随着碳纳米管的出现，日本东丽公司研发一种在芯层中添加碳纳米管的皮芯型导电纤维（JP2005054277A）。
碳黑系导电纤维的导电性能得到很大提高，但由于纤维成黑色或者灰色，使用得到限制；为了克服上述缺陷，日本东丽公司于1978年采用复合纺丝技术，制得一种有三层结构的导电纤维，将包含碳黑颗粒的聚合物作为中间层（JPS55137A），之后1992年日本可乐丽公司将包含碳黑颗粒的聚合物层作为芯层，制得一种三层结构的导电纤维（JPH05263318A）；与此同时白系导电纤维的研究应运而生：美国杜邦公司于1976年在聚合物中加入有机磷酸盐研制出一种皮芯型导电纤维（GB1495594A）；1982年日本东丽公司在聚酰胺中加入锡的氧化物制得导电纤维（JPS58117251A），1984年日本东丽公司在成纤聚合物纺丝熔体中加入碱金属离子的表面活性剂（JPS6115288A）制得一种导电纤维；1988年日本可乐丽公司加入钛/锡/锑氧化物，采用复合纺丝技术制得皮芯型导电纤维（JPH0253915A）。
随着新材料的出现，由聚乙炔、聚苯胺等高分子导电材料直接纺丝制成的有机导电纤维，美国杜邦公司于1988年利用聚苯胺的导电性制作导电纤维（US5788897A），中国东华大学分别于2001年和2003年制得了聚苯胺/聚酰胺导电纤维（CN1316554A）和聚苯胺/聚丙烯腈复合导电纤维（CN1450210A），这种导电纤维采用湿法纺丝技术，工艺较复杂，凝固浴需要回收处理，易造成环境污染。共混法导电纤维由于制作成本低、导电效果优异，耐久性好，是目前研究作多、商业化生产最多的导电纤维[4-5]。进入21世纪后，中国对共混法导电纤维的研发逐渐增多，主要有东华大学（CN1569939A）、清华大学（CN1563526）和天津发工业大学（CN101086088A）。
3接枝法
采用化学引发、热引发、高能射线和紫外线辐照引发的接枝改性方法，将亲水性单体接枝于纤维表面，可有效地改善合成纤维的吸湿性制得导电纤维[1，2，6]。由于亲水性单体的用量少，且位于纤维内部，导电效果耐久性好，但由于接枝法对纤维导电效果的改善并不显著，因此该方法的研究较少，如日本东丽公司在1973年在聚丙烯腈中进行接枝改性（JPS49117723A）、1996年在聚酯中加入碱金属盐的亲水填料（JPH09302080A）。
4结语
从目前国内外研究导电纤维的发展状况来看，不少研究成果已经商业化并在实际的生产生活中得到广泛应用，但还存在不完善的地方贺急待解决的问题。从国内外的应用经验来看，共混法导电纤维最适合制作永久性导电织物，随着导电材料的不断出现和人们对导电织物穿着舒适性和功能性要求的提高，导电纤维在满足导电性能的前提下，纤维的颜色和染色性能、手感以及弹性等服用要求也需要提高，因此未来导电纤维的发展方向应以共混法添加导电颗粒和亲水性嵌段共聚物，并与复合纺丝技术相结合生产白色金属氧化物复合导电纤维[4-8]。
参考文献：
[1]张良.导电纤维的国内外研究现状及知识产权保护方向，中国纤检[J].2012，8：28-31.
[2]延亚峰，宋春雨，曹敏悦等.复合型导电纤维得制备及性能[J].高分子材料科学与工程，2016，32（6）：143-147.
[3] 袁平，朱俊伟，李翠霞等.导电单丝生产工艺的探讨，紡织科学研究[J].2011，（01）：1-9.
[4] 李瑶，陈婷婷，杨旭东.纺织用导电纤维及其应用，产业用纺织品[J].2010，235：32-34.
[5] 张世国，王进美.导电纤维的加工方法及其应用，纺织科学进展[J].2009，（1）：32-34.
[6] 伏广伟，贺显伟，陈颖.导电纤维与纺织品及其抗静电性能测试，纺织导报[J].2007，（6）：112-114.
[7] 夏友谊，陆云.纤维表面原位化学氧化聚合制备复合导电可纺纤维，功能材料[J].2008，3（39）：395-397.
[8] 邵亮，李晓杨，张旭霞等.改性芳纶/聚苯胺复合导电纤维得制备，功能高分子学报[J].2014，27（3）：302-309.
关键词：导电纤维；共聚法；共混法；接枝法；专利
序言
作为一种高技术、高附加值产品，导电纤维既具有导电成分赋予优异的电学性能，又具备纺织纤维柔韧可纺性能，问世以来，市场研发和应用已逐渐趋于成熟阶段[1]。导电纤维是指在标准条件下（20℃，65%相对湿度），比电阻在107 ·cm以下的纤维[2-3]。导电纤维在不接地的情况下，可用电晕放电的方法消除静电。由于对纺丝熔体或者溶液中的成纤高聚物添加不同的导电物质，赋予纤维一定的导电功能，根据所加导电物质的性能和添加的技术工艺，纤维的导电化学改性技术可以分为共聚法、共混法和接枝法[4-8]。
1共聚法
共聚法主要是将亲水性嵌段共聚物聚合到疏水性合成纤维的主链上，在纺丝工艺中主要是普通成纤高聚物单体与亲水性嵌段共聚物混合共聚发生聚合反应，最终挤出成型，常用的亲水性嵌段聚合物包括聚乙烯醇（PVA）、聚乙二醇（PEG）、聚环氧乙烷（PEO）以及聚乙烯吡咯烷酮（PVP）[3-5]。在添加亲水性嵌段共聚物时，为了增加其本身与成纤高聚物单体的共聚效果，一般先将其与成纤聚合物单体共聚，然后再进行共聚纺丝 [3-4]。共聚法添加亲水性嵌段共聚物提高了纤维导电性能的耐久性，相对于碳黑系导电纤维，纤维呈白色，手感和舒适性较好，扩大了应用范围，但导电效果有限[5]。
日本东丽公司在1966年开始对共聚法生产导电纤维进行研究，得到一种腈纶导电纤维（JP70017547B2），随后又得到了聚酯型导电纤维（JPS50107206A）；1982年美国杜邦公司又引进了一种新的亲水性聚合物：N-烷基聚碳酸酯的聚酰胺共聚物（JPS5988912A）；后期为了提高导电纤维的弹性和服用性能，日本东丽公司于1997年又研发了一种皮芯型导电纤维（JPH11181628A），芯层为包含亲水性嵌段共聚物的聚合物。进入21世纪，随着日本东丽公司在中国的投资和研发，共聚法制取导电纤维在中国的申请和研制慢慢复苏。
2共混法
共混法是生产导电纤维常用的纺丝方法，其工艺方法是将导电物质直接加入到普通成纤高聚物的纺丝熔体或者纺丝溶液中共混挤出，最终形成微多相分散体系的导电纤维[3-5]。常见的导电物质包括碳黑颗粒、金属颗粒、金属氧化物以及碳纳米管[4-6]。
1956年英国邓禄普公司首先在再生纤维素纤维中加入碳黑得到一种导电纤维（GB756159），掀开了碳黑系的导电纤维研究的序幕，如美国杜邦公司、日本东丽公司和可乐丽公司，其中美国杜邦公司于1973年生产出皮芯型导电纤维（US3803453A），皮层为聚合物基体，芯层为包含碳黑颗粒的聚合物，从而将复合纺丝技术引入导电纤维；1976年日本东丽公司将共聚法和共混法结合，将亲水性嵌段共聚物和碳黑颗粒共混制取导电纤维（JPS52103525A）；随着碳纳米管的出现，日本东丽公司研发一种在芯层中添加碳纳米管的皮芯型导电纤维（JP2005054277A）。
碳黑系导电纤维的导电性能得到很大提高，但由于纤维成黑色或者灰色，使用得到限制；为了克服上述缺陷，日本东丽公司于1978年采用复合纺丝技术，制得一种有三层结构的导电纤维，将包含碳黑颗粒的聚合物作为中间层（JPS55137A），之后1992年日本可乐丽公司将包含碳黑颗粒的聚合物层作为芯层，制得一种三层结构的导电纤维（JPH05263318A）；与此同时白系导电纤维的研究应运而生：美国杜邦公司于1976年在聚合物中加入有机磷酸盐研制出一种皮芯型导电纤维（GB1495594A）；1982年日本东丽公司在聚酰胺中加入锡的氧化物制得导电纤维（JPS58117251A），1984年日本东丽公司在成纤聚合物纺丝熔体中加入碱金属离子的表面活性剂（JPS6115288A）制得一种导电纤维；1988年日本可乐丽公司加入钛/锡/锑氧化物，采用复合纺丝技术制得皮芯型导电纤维（JPH0253915A）。
随着新材料的出现，由聚乙炔、聚苯胺等高分子导电材料直接纺丝制成的有机导电纤维，美国杜邦公司于1988年利用聚苯胺的导电性制作导电纤维（US5788897A），中国东华大学分别于2001年和2003年制得了聚苯胺/聚酰胺导电纤维（CN1316554A）和聚苯胺/聚丙烯腈复合导电纤维（CN1450210A），这种导电纤维采用湿法纺丝技术，工艺较复杂，凝固浴需要回收处理，易造成环境污染。共混法导电纤维由于制作成本低、导电效果优异，耐久性好，是目前研究作多、商业化生产最多的导电纤维[4-5]。进入21世纪后，中国对共混法导电纤维的研发逐渐增多，主要有东华大学（CN1569939A）、清华大学（CN1563526）和天津发工业大学（CN101086088A）。
3接枝法
采用化学引发、热引发、高能射线和紫外线辐照引发的接枝改性方法，将亲水性单体接枝于纤维表面，可有效地改善合成纤维的吸湿性制得导电纤维[1，2，6]。由于亲水性单体的用量少，且位于纤维内部，导电效果耐久性好，但由于接枝法对纤维导电效果的改善并不显著，因此该方法的研究较少，如日本东丽公司在1973年在聚丙烯腈中进行接枝改性（JPS49117723A）、1996年在聚酯中加入碱金属盐的亲水填料（JPH09302080A）。
4结语
从目前国内外研究导电纤维的发展状况来看，不少研究成果已经商业化并在实际的生产生活中得到广泛应用，但还存在不完善的地方贺急待解决的问题。从国内外的应用经验来看，共混法导电纤维最适合制作永久性导电织物，随着导电材料的不断出现和人们对导电织物穿着舒适性和功能性要求的提高，导电纤维在满足导电性能的前提下，纤维的颜色和染色性能、手感以及弹性等服用要求也需要提高，因此未来导电纤维的发展方向应以共混法添加导电颗粒和亲水性嵌段共聚物，并与复合纺丝技术相结合生产白色金属氧化物复合导电纤维[4-8]。
参考文献：
[1]张良.导电纤维的国内外研究现状及知识产权保护方向，中国纤检[J].2012，8：28-31.
[2]延亚峰，宋春雨，曹敏悦等.复合型导电纤维得制备及性能[J].高分子材料科学与工程，2016，32（6）：143-147.
[3] 袁平，朱俊伟，李翠霞等.导电单丝生产工艺的探讨，紡织科学研究[J].2011，（01）：1-9.
[4] 李瑶，陈婷婷，杨旭东.纺织用导电纤维及其应用，产业用纺织品[J].2010，235：32-34.
[5] 张世国，王进美.导电纤维的加工方法及其应用，纺织科学进展[J].2009，（1）：32-34.
[6] 伏广伟，贺显伟，陈颖.导电纤维与纺织品及其抗静电性能测试，纺织导报[J].2007，（6）：112-114.
[7] 夏友谊，陆云.纤维表面原位化学氧化聚合制备复合导电可纺纤维，功能材料[J].2008，3（39）：395-397.
[8] 邵亮，李晓杨，张旭霞等.改性芳纶/聚苯胺复合导电纤维得制备，功能高分子学报[J].2014，27（3）：302-309.