一种抗静电功能性织物及其制备方法

摘要

本发明涉及纺织技术领域，公开了一种抗静电功能性织物及其制备方法。该抗静电功能性织物包括亲肤层、抗静电层，以及连接亲肤层和抗静电层的粘胶纤维层；所述亲肤层、粘胶纤维层、抗静电层分别由棉纤维、粘胶纤维、镀镍碳纤维织造而成；所述镀镍碳纤维由内到外依次包括碳纤维芯部、镍/碳复合皮层和镍层。本发明的抗静电功能性织物中采用三层结构镀镍碳纤维，在碳纤维芯部和镍层之间采用镍/碳复合皮层过渡，能提高镍层与碳纤维之间的界面结合力，并能避免镀镍时引入钯等电阻率较高的杂质，故制得的镀镍碳纤维具有较好的导电性能，采用该镀镍碳纤维制得的织物具有较好的抗静电能力。

权利要求

1.一种抗静电功能性织物，其特征在于，包括亲肤层、抗静电层，以及连接亲肤层和抗静电层的粘胶纤维层；所述亲肤层、粘胶纤维层、抗静电层分别由棉纤维、粘胶纤维、镀镍碳纤维织造而成；所述镀镍碳纤维由内到外依次包括碳纤维芯部、镍/碳复合皮层和镍层。

2.如权利要求1所述的抗静电功能性织物，其特征在于，所述抗静电层的经密为450~

600根/10cm，纬密为250 350根/10cm。

~

3.如权利要求2所述的抗静电功能性织物，其特征在于，所述亲肤层的经密和纬密均为

200 300根/10cm；所述粘胶纤维层的经密为300 400根/10cm，纬密为250 350根/10cm。

~ ~ ~

4.如权利要求1所述的抗静电功能性织物，其特征在于，所述镀镍碳纤维的制备方法步骤如下：

（a）纺丝：将熔融沥青经纺丝获得原丝；

（b）预氧化：对步骤（a）获得的原丝进行预氧化后，获得预氧化纤维；

（c）制备氧化镍溶胶：将醋酸镍和乙酰丙酮加入乙二醇甲醚中，搅拌反应4.5 5.5h，加~

入丙烯酸，继续搅拌2 3h，静置22 24h，获得氧化镍溶胶；

~ ~

（d）浸渍、预氧化：

方案A：将熔融沥青和氧化镍溶胶按3 5:1的质量比制备成混合液，将步骤（b）获得的预~

氧化纤维在混合液中浸渍25 30min，取出后置于空气中进行预氧化，获得皮芯结构预氧化~

纤维；

方案B：将熔融沥青和氧化镍溶胶按4.5 5.5:1的质量比制备成混合液，将步骤（b）获得~

的预氧化纤维在混合液中浸渍15 20min，取出后置于空气中进行预氧化；将混合液中的熔~

融沥青和氧化镍溶胶的质量比依次换成3.5 4.5:1和2.5 3.5:1，将以上浸渍和预氧化步骤~ ~

重复2次，获得皮芯结构预氧化纤维；

（e）碳化：对步骤（d）获得的皮芯结构预氧化纤维进行碳化，获得皮芯结构碳化纤维；

（f）石墨化：对步骤（e）获得的皮芯结构碳化纤维进行石墨化，获得皮芯结构石墨化纤维；

（g）还原：将步骤（f）获得的皮芯结构石墨化纤维置于流速为90 100L/h的氢气气流中，~

在700 800℃下反应4 5h后，获得皮芯结构碳纤维；

~ ~

（h）镀镍：将六水合硫酸镍、氯化铵、柠檬酸钠溶于水中，获得混合溶液，其中，六水合硫酸镍、氯化铵、柠檬酸钠的质量分数分别为3 4wt%、2.5 3.5wt%、1.5 2.5wt%；用氢氧化钠水~ ~ ~

溶液将混合溶液的pH调节至9 10，获得镀液；将步骤（g）获得的皮芯结构碳纤维浸入镀液~

中，在90 95℃下加入水合肼水溶液，施镀2 3h；对施镀完成的碳纤维进行干燥处理，获得镀~ ~

镍碳纤维。

5.如权利要求4所述的抗静电功能性织物，其特征在于，通过方案A制得的镀镍碳纤维中，碳纤维芯部的直径为6 7μm，镍/碳复合皮层的厚度为0.5 1μm，镍层的厚度为0.5 1μm。

~ ~ ~

6.如权利要求4所述的抗静电功能性织物，其特征在于，通过方案B制得的镀镍碳纤维中，碳纤维芯部的直径为5.5 6.5μm，镍/碳复合皮层从内到外依次包括厚度均为0.3 0.5μm~ ~

的内皮层、中皮层和外皮层，镍层的厚度为0.5 1μm。

~

7.一种制备如权利要求1 6之一所述抗静电功能性织物的方法，其特征在于，包括以下~

步骤：

（1）将棉纤维加捻后，获得棉纤维纱线；

（2）将粘胶纤维加捻后，获得粘胶纤维纱线；

（3）将镀镍碳纤维加捻后，获得碳纤维纱线；

（4）将棉纤维纱线作为表层经纱和表层纬纱，将粘胶纤维纱线作为中层经纱和中层纬纱，将碳纤维纱线作为里层经纱和里层纬纱，经三维机织和后整理，获得抗静电功能性织物。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述棉纤维纱线的线密度为8 10tex；所述粘~

胶纤维纱线的线密度为8 10tex；所述碳纤维纱线的线密度为10 12tex。

~ ~

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤（4）中，所述三维机织的具体方法如下：按表层经纱‑表层经纱‑里层经纱的顺序将表里经轴合并成一个织轴，中层经纱自成一个织轴，按表层经纱‑表层经纱‑中层经纱‑里层经纱的顺序进行穿经，再进行织造。

10.如权利要求7所述的一种方法，其特征在于，步骤（4）中，所述后整理包括阻燃整理和透气整理。

说明书

一种抗静电功能性织物及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及纺织技术领域，尤其涉及一种抗静电功能性织物及其制备方法。

背景技术

[0002] 随着经济的快速发展，劳动安全防护标准不断提高，织物原有的性能已不能满足诸多特殊行业、特殊工作场所的要求，如煤矿、天然气、油田、化工厂等易燃易爆的工作场
合；又如电子计算机、电子仪器、变电站等高频辐射源，都会对人体健康造成一定危害，而抗
静电功能性织物的开发与生产满足了以上工作要求，确保了相关行业的安全生产。

[0003] 根据静电产生的机理，纺织材料在生产和加工或使用中，发生静电的产生和散佚这两个相反的静电过程，实际的静电荷水平是这两个相反过程达到动态平衡的过程。碳纤
‑3
维常见的体积电阻率在(0.8～1.8)×10 Ω·cm之间，并且电导率会随着热处理温度的升
高而增大。因此，碳纤维在经过高温石墨化处理之后，能利用其优良的导电性能加快静电荷
的散佚，常作为导电纤维用于抗静电功能性织物中。

[0004] 在碳纤维表面镀镍能增大碳纤维的导电性，进而提高织物的抗静电能力。但镍与碳纤维之间存在界面相容性问题，界面结合不紧密将导致界面处电阻率较大，限制织物的
抗静电能力；此外，现有的碳纤维镀镍工艺通常需要在镀镍前对碳纤维进行敏化和活化，使
其表面包覆上一层钯，用来催化后续镍的还原反应，而由于钯的电阻率高于镍(前者为1.08
‑5 ‑6
×10 Ω·cm，后者为6.84×10 Ω·cm)，钯的引入将导致镀镍碳纤维的电阻率增大，进而
影响织物的抗静电性能。

发明内容

[0005] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种抗静电功能性织物及其制备方法。本发明采用三层结构镀镍碳纤维，能改善镍与碳纤维之间的界面结合，且不引入钯等杂质，因
而能提高镀镍碳纤维的导电性能，进而提高织物的抗静电能力。

[0006] 本发明的具体技术方案为：

[0007] 一种抗静电功能性织物，包括亲肤层、抗静电层，以及连接亲肤层和抗静电层的粘胶纤维层；所述亲肤层、粘胶纤维层、抗静电层分别由棉纤维、粘胶纤维、镀镍碳纤维织造而
成；所述镀镍碳纤维由内到外依次包括碳纤维芯部、镍/碳复合皮层和镍层。

[0008] 碳纤维能使静电荷快速散佚，具有较好的抗静电作用，但穿着舒适性差；粘胶纤维吸湿性好、柔软透气，不易产生静电；棉纤维具有较好的吸湿排汗性、亲肤性、透气性，手感
柔软，穿着舒适，且相较于合成纤维而言不易产生静电。本发明采用棉纤维亲肤层、粘胶纤
维层和镀镍碳纤维抗静电层三层结构，综合了三种纤维的优点，使织物在不失穿着舒适性
的情况下，具有较好的抗静电功能。

[0009] 本发明将镀镍碳纤维设计成三层结构，在碳纤维芯部和镍层之间采用镍/碳复合皮层过渡。芯部的存在保留了碳纤维的固有性能(例如强度大、质轻等)。镍/碳复合皮层可
在碳纤维芯部与镍层之间起到过渡作用，使镍层更容易结合到碳纤维上，并增大镍与碳之
间的接触面积，从而改善镍与碳纤维之间的界面结合，降低镀镍碳纤维的电阻率，因而能加
快静电荷散佚，提高织物的抗静电性能；此外，在后续镀镍过程中，皮层中的镍能催化镀液
中镍离子的还原过程，因而不需要对碳纤维进行敏化和活化以引入钯，这能降低镀镍碳纤
维的电阻率，提高织物的抗静电性能。

[0010] 作为优选，所述抗静电层的经密为450～600根/10cm，纬密为250～350根/10cm。

[0011] 作为优选，所述亲肤层的经密和纬密均为200～300根/10cm；所述粘胶纤维层的经密为300～400根/10cm，纬密为250～350根/10cm。

[0012] 作为优选，所述镀镍碳纤维的制备方法如下：

[0013] (a)纺丝：将熔融沥青经纺丝获得原丝；

[0014] (b)预氧化：对步骤(a)获得的原丝进行预氧化后，获得预氧化纤维；

[0015] (c)制备氧化镍溶胶：将醋酸镍和乙酰丙酮加入乙二醇甲醚中，搅拌反应4.5～5.5h，加入丙烯酸，继续搅拌2～3h，静置22～24h，获得氧化镍溶胶；

[0016] (d)浸渍、预氧化：

[0017] 方案A：将熔融沥青和氧化镍溶胶按3～5:1的质量比制备成混合液，将步骤(b)获得的预氧化纤维在混合液中浸渍25～30min，取出后置于空气中进行预氧化，获得皮芯结构
预氧化纤维；

[0018] 方案B：将熔融沥青和氧化镍溶胶按4.5～5.5:1的质量比制备成混合液，将步骤(b)获得的预氧化纤维在混合液中浸渍15～20min，取出后置于空气中进行预氧化；将混合
液中的熔融沥青和氧化镍溶胶的质量比依次换成3.5～4.5:1和2.5～3.5:1，重复2次以上
浸渍和预氧化步骤，获得皮芯结构预氧化纤维；

[0019] (e)碳化：对步骤(d)获得的皮芯结构预氧化纤维进行碳化，获得皮芯结构碳化纤维；

[0020] (f)石墨化：对步骤(e)获得的皮芯结构碳化纤维进行石墨化，获得皮芯结构石墨化纤维；

[0021] (g)还原：将步骤(f)获得的皮芯结构石墨化纤维置于流速为90～100L/h的氢气气流中，在700～800℃下反应4～5h后，获得皮芯结构碳纤维；

[0022] (h)镀镍：将六水合硫酸镍、氯化铵、柠檬酸钠溶于水中，获得混合溶液，其中，六水合硫酸镍、氯化铵、柠檬酸钠的质量分数分别为3～4wt％、2.5～3.5wt％、1.5～2.5wt％；用
氢氧化钠水溶液将混合溶液的pH调节至9～10，获得镀液；将步骤(g)获得的皮芯结构碳纤
维浸入镀液中，在90～95℃下加入水合肼水溶液，施镀2～3h；对施镀完成的碳纤维进行干
燥处理，获得镀镍碳纤维。

[0023] 本发明采用沥青基碳纤维，通过熔融纺丝获得原丝(步骤(a))，并通过预氧化使其稳定化(步骤(b))后，通过浸渍使熔融沥青与氧化镍溶胶附着到预氧化纤维外层，再通过预
氧化使外层的沥青稳定化，并使外层的氧化镍溶胶干燥固定，获得皮芯结构预氧化纤维(步
骤(d))；而后通过碳化，使皮芯结构预氧化纤维内外层的沥青单分子间发生缩聚，同时伴随
脱氢、脱甲烷、脱水反应，非碳原子不断被脱除，碳的固有性能得到发展，获得皮芯结构碳化
纤维(步骤(e))；然后通过石墨化，使皮芯结构碳化纤维内外层类石墨片层结构发展完善，
纤维的导电性能提高，获得皮芯结构石墨化纤维(步骤(f))；此后在还原气氛下，皮芯结构
石墨化纤维皮层中的氧化镍被还原成镍(步骤(g))。熔融纺丝获得的原丝最终转变成皮芯
结构碳纤维中的芯部，通过浸渍附着上去的熔融沥青与氧化镍溶胶最终转变成皮芯结构碳
纤维中的皮层。

[0024] 方案A通过一次浸渍和预氧化，在碳纤维芯部外包覆上了一层镍/碳复合材料。方案B通过三次浸渍和预氧化，在碳纤维芯部外包覆上了三层镍/碳复合材料，且这三层复合
材料中的镍含量由内到外依次增大。相较于方案A而言，方案B进一步减小了各层镍含量的
差异，因而能进一步改善各层之间的界面结合，降低镀镍碳纤维的电阻率，进而提高织物的
抗静电性能。

[0025] 本发明不直接采用镍单质，而是先在芯部外包覆氧化镍，石墨化完成后再将氧化镍还原成镍，以此实现皮层中镍的掺杂，原因在于：镍的熔点较低(为1453℃)，而石墨化需
要1800℃以上的高温，镍会在石墨化过程中熔化而从皮层中流出，无法获得掺杂有镍的皮
层；而氧化镍的熔点高于1800℃(为1990℃)，能耐受石墨化时的高温，在石墨化过程中稳定
存在于皮层内。

[0026] 作为优选，通过方案A制得的镀镍碳纤维中，碳纤维芯部的直径为6～7μm，镍/碳复合皮层的厚度为0.5～1μm，镍层的厚度为0.5～1μm。

[0027] 作为优选，通过方案B制得的镀镍碳纤维中，碳纤维芯部的直径为5.5～6.5μm，镍/碳复合皮层从内到外依次包括厚度均为0.3～0.5μm的内皮层、中皮层和外皮层，镍层的厚
度为0.5～1μm。

[0028] 作为优选，步骤(b)的具体过程如下：将步骤(a)获得的原丝置于空气中，以1～2℃/min的速度升温至400℃，获得预氧化纤维。

[0029] 作为优选，步骤(d)中，预氧化的具体过程如下：将浸渍后的预氧化纤维置于空气中，在300～500℃下放置20～25min。

[0030] 作为优选，步骤(e)的具体过程如下：将步骤(d)获得的皮芯结构预氧化纤维置于氮气中，以4～5℃/min的速度升温至1800℃，获得皮芯结构碳化纤维。

[0031] 作为优选，步骤(f)的具体过程如下：将步骤(e)获得的皮芯结构碳化纤维置于氩气中，在1800～1900℃下石墨化10～15min后，获得皮芯结构石墨化纤维。

[0032] 作为优选，步骤(h)中，所述水合肼水溶液的质量分数为2.5～3.5wt％，所述水合肼水溶液与混合溶液的体积比为1:2～3。

[0033] 作为优选，步骤(c)中，所述醋酸镍、乙酰丙酮、乙二醇甲醚、丙烯酸的质量比为1:0.6～0.8:0.4～0.6:10.5～11.5。

[0034] 一种制备所述抗静电功能性织物的方法，包括以下步骤：

[0035] (1)将棉纤维加捻后，获得棉纤维纱线；

[0036] (2)将粘胶纤维加捻后，获得粘胶纤维纱线；

[0037] (3)将镀镍碳纤维加捻后，获得碳纤维纱线；

[0038] (4)将棉纤维纱线作为表层经纱和表层纬纱，将粘胶纤维纱线作为中层经纱和中层纬纱，将碳纤维纱线作为里层经纱和里层纬纱，经三维机织和后整理，获得抗静电功能性
织物。

[0039] 作为优选，所述棉纤维纱线的线密度为8～10tex；所述粘胶纤维纱线的线密度为8～10tex；所述碳纤维纱线的线密度为10～12tex。

[0040] 作为优选，步骤(4)中，所述三维机织的具体方法如下：按表层经纱‑表层经纱‑里层经纱的顺序将表里经轴合并成一个织轴，中层经纱自成一个织轴，按表层经纱‑表层经
纱‑中层经纱‑里层经纱的顺序进行穿经，再进行织造。

[0041] 作为优选，步骤(4)中，所述后整理包括阻燃整理和透气整理。

[0042] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：

[0043] (1)本发明采用棉纤维亲肤层、粘胶纤维层和镀镍碳纤维抗静电层三层结构，综合了三种纤维的优点，使织物在不失穿着舒适性的情况下，具有较好的抗静电功能；

[0044] (2)本发明采用三层结构镀镍碳纤维，在碳纤维芯部和镍层之间采用镍/碳复合皮层过渡，能提高镍层与碳纤维之间的界面结合力，并能避免镀镍时引入钯等电阻率较高的
杂质，故制得的镀镍碳纤维具有较好的导电性能，采用该镀镍碳纤维制得的织物具有较好
的抗静电能力。

具体实施方式

[0045] 下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

[0046] 实施例1

[0047] 通过以下步骤制备一种抗静电功能性织物：

[0048] (1)制备镀镍碳纤维：

[0049] (1.1)纺丝：将熔融沥青经纺丝获得原丝；

[0050] (1.2)预氧化：将步骤(1.1)获得的原丝置于空气中，以1℃/min的速度升温至400℃，获得预氧化纤维；

[0051] (1.3)制备氧化镍溶胶：将醋酸镍和乙酰丙酮加入乙二醇甲醚中，搅拌反应4.5h，加入丙烯酸，继续搅拌2h，静置24h，获得氧化镍溶胶；所述醋酸镍、乙酰丙酮、乙二醇甲醚、
丙烯酸的质量比为1:0.6:0.4:10.5；

[0052] (1.4)浸渍、预氧化：将熔融沥青和氧化镍溶胶按5:1的质量比制备成混合液，将步骤(1.2)获得的预氧化纤维在混合液中浸渍25min，取出后置于空气中，在300℃下放置
20min，获得皮芯结构预氧化纤维；

[0053] (1.5)碳化：将步骤(1.4)获得的皮芯结构预氧化纤维置于氮气中，以4℃/min的速度升温至1800℃，获得皮芯结构碳化纤维；

[0054] (1.6)石墨化：将步骤(1.5)获得的皮芯结构碳化纤维置于氩气中，在1800℃下石墨化15min后，获得皮芯结构石墨化纤维；

[0055] (1.7)还原：将步骤(1.6)获得的皮芯结构石墨化纤维置于流速为90L/h的氢气气流中，在700℃下反应5h后，获得皮芯结构碳纤维；

[0056] (1.8)镀镍：将六水合硫酸镍、氯化铵、柠檬酸钠溶于水中，获得六水合硫酸镍、氯化铵、柠檬酸钠的质量分数分别为3wt％、2.5wt％、1.5wt％的混合溶液；用质量分数为
1.5wt％的氢氧化钠水溶液将混合溶液的pH调节至9，获得镀液；将步骤(1.7)获得的皮芯结
构碳纤维浸入镀液中，在95℃下加入质量分数为2.5wt％的水合肼水溶液，水合肼水溶液与
混合溶液的体积比为1:3，施镀2h；对施镀完成的碳纤维进行干燥处理，获得镀镍碳纤维；所
得镀镍碳纤维由内到外依次包括碳纤维芯部、镍/碳复合皮层和镍层；所述碳纤维芯部的直
径为7μm，所述镍/碳复合皮层的厚度为0.5μm，所述镍层的厚度为0.5μm；

[0057] (2)将棉纤维加捻后，获得线密度为8tex的棉纤维纱线；

[0058] (3)将粘胶纤维加捻后，获得线密度为8tex的粘胶纤维纱线；

[0059] (4)将镀镍碳纤维加捻后，获得线密度为10tex的碳纤维纱线；

[0060] (5)将棉纤维纱线作为表层经纱和表层纬纱，将粘胶纤维纱线作为中层经纱和中层纬纱，将碳纤维纱线作为里层经纱和里层纬纱，按表层经纱‑表层经纱‑里层经纱的顺序
将表里经轴合并成一个织轴，中层经纱自成一个织轴，按表层经纱‑表层经纱‑中层经纱‑里
层经纱的顺序进行穿经，再进行织造，然后进行阻燃整理和透气整理，获得抗静电功能性织
物。其中，抗静电层的经密为450根/10cm，纬密为250根/10cm；亲肤层的经密和纬密均为200
根/10cm；粘胶纤维层的经密为300根/10cm，纬密为250根/10cm。

[0061] 实施例2

[0062] 通过以下步骤制备一种抗静电功能性织物：

[0063] (1)制备镀镍碳纤维：

[0064] (1.1)纺丝：将熔融沥青经纺丝获得原丝；

[0065] (1.2)预氧化：将步骤(1.1)获得的原丝置于空气中，以1.5℃/min的速度升温至400℃，获得预氧化纤维；

[0066] (1.3)制备氧化镍溶胶：将醋酸镍和乙酰丙酮加入乙二醇甲醚中，搅拌反应5h，加入丙烯酸，继续搅拌2.5h，静置23h，获得氧化镍溶胶；所述醋酸镍、乙酰丙酮、乙二醇甲醚、
丙烯酸的质量比为1:0.7:0.5:11；

[0067] (1.4)浸渍、预氧化：将熔融沥青和氧化镍溶胶按4:1的质量比制备成混合液，将步骤(2)获得的预氧化纤维在混合液中浸渍30min，取出后置于空气中，在400℃下放置25min，
获得皮芯结构预氧化纤维；

[0068] (1.5)碳化：将步骤(1.4)获得的皮芯结构预氧化纤维置于氮气中，以4.5℃/min的速度升温至1800℃，获得皮芯结构碳化纤维；

[0069] (1.6)石墨化：将步骤(1.5)获得的皮芯结构碳化纤维置于氩气中，在1850℃下石墨化13min后，获得皮芯结构石墨化纤维；

[0070] (1.7)还原：将步骤(1.6)获得的皮芯结构石墨化纤维置于流速为95L/h的氢气气流中，在750℃下反应4.5h后，获得皮芯结构碳纤维；

[0071] (1.8)镀镍：将六水合硫酸镍、氯化铵、柠檬酸钠溶于水中，获得六水合硫酸镍、氯化铵、柠檬酸钠的质量分数分别为3.5wt％、3wt％、2wt％的混合溶液；用质量分数为
1.5wt％的氢氧化钠水溶液将混合溶液的pH调节至10，获得镀液；将步骤(1.7)获得的皮芯
结构碳纤维浸入镀液中，在90℃下加入质量分数为3wt％的水合肼水溶液，水合肼水溶液与
混合溶液的体积比为1:2.5，施镀2.5h；对施镀完成的碳纤维进行干燥处理，获得镀镍碳纤
维；所得镀镍碳纤维由内到外依次包括碳纤维芯部、镍/碳复合皮层和镍层；所述碳纤维芯
部的直径为6μm，所述镍/碳复合皮层的厚度为1μm，所述镍层的厚度为0.78μm；

[0072] (2)将棉纤维加捻后，获得线密度为9tex的棉纤维纱线；

[0073] (3)将粘胶纤维加捻后，获得线密度为9tex的粘胶纤维纱线；

[0074] (4)将镀镍碳纤维加捻后，获得线密度为11tex的碳纤维纱线；

[0075] (5)将棉纤维纱线作为表层经纱和表层纬纱，将粘胶纤维纱线作为中层经纱和中层纬纱，将碳纤维纱线作为里层经纱和里层纬纱，按表层经纱‑表层经纱‑里层经纱的顺序
将表里经轴合并成一个织轴，中层经纱自成一个织轴，按表层经纱‑表层经纱‑中层经纱‑里
层经纱的顺序进行穿经，再进行织造，然后进行阻燃整理和透气整理，获得抗静电功能性织
物。其中，抗静电层的经密为500根/10cm，纬密为300根/10cm；亲肤层的经密和纬密均为250
根/10cm；粘胶纤维层的经密为350根/10cm，纬密为300根/10cm。

[0076] 实施例3

[0077] 通过以下步骤制备一种抗静电功能性织物：

[0078] (1)制备镀镍碳纤维：

[0079] (1.1)纺丝：将熔融沥青经纺丝获得原丝；

[0080] (1.2)预氧化：将步骤(1.1)获得的原丝置于空气中，以2℃/min的速度升温至400℃，获得预氧化纤维；

[0081] (1.3)制备氧化镍溶胶：将醋酸镍和乙酰丙酮加入乙二醇甲醚中，搅拌反应5.5h，加入丙烯酸，继续搅拌3h，静置22h，获得氧化镍溶胶；所述醋酸镍、乙酰丙酮、乙二醇甲醚、
丙烯酸的质量比为1:0.8:0.6:11.5；

[0082] (1.4)浸渍、预氧化：将熔融沥青和氧化镍溶胶按3:1的质量比制备成混合液，将步骤(1.2)获得的预氧化纤维在混合液中浸渍30min，取出后置于空气中，在400℃下放置
25min，获得皮芯结构预氧化纤维；

[0083] (1.5)碳化：将步骤(1.4)获得的皮芯结构预氧化纤维置于氮气中，以5℃/min的速度升温至1800℃，获得皮芯结构碳化纤维；

[0084] (1.6)石墨化：将步骤(1.5)获得的皮芯结构碳化纤维置于氩气中，在1900℃下石墨化10min后，获得皮芯结构石墨化纤维；

[0085] (1.7)还原：将步骤(1.6)获得的皮芯结构石墨化纤维置于流速为100L/h的氢气气流中，在800℃下反应4h后，获得皮芯结构碳纤维；

[0086] (1.8)镀镍：将六水合硫酸镍、氯化铵、柠檬酸钠溶于水中，获得六水合硫酸镍、氯化铵、柠檬酸钠的质量分数分别为4wt％、3.5wt％、2.5wt％的混合溶液；用质量分数为
1.5wt％的氢氧化钠水溶液将混合溶液的pH调节至10，获得镀液；将步骤(1.7)获得的皮芯
结构碳纤维浸入镀液中，在90℃下加入质量分数为3.5wt％的水合肼水溶液，水合肼水溶液
与混合溶液的体积比为1:2，施镀3h；对施镀完成的碳纤维进行干燥处理，获得镀镍碳纤维；
所得镀镍碳纤维由内到外依次包括碳纤维芯部、镍/碳复合皮层和镍层；所述碳纤维芯部的
直径为7μm，所述镍/碳复合皮层的厚度为1μm，所述镍层的厚度为1μm；

[0087] (2)将棉纤维加捻后，获得线密度为10tex的棉纤维纱线；

[0088] (3)将粘胶纤维加捻后，获得线密度为10tex的粘胶纤维纱线；

[0089] (4)将镀镍碳纤维加捻后，获得线密度为12tex的碳纤维纱线；

[0090] (5)将棉纤维纱线作为表层经纱和表层纬纱，将粘胶纤维纱线作为中层经纱和中层纬纱，将碳纤维纱线作为里层经纱和里层纬纱，按表层经纱‑表层经纱‑里层经纱的顺序
将表里经轴合并成一个织轴，中层经纱自成一个织轴，按表层经纱‑表层经纱‑中层经纱‑里
层经纱的顺序进行穿经，再进行织造，然后进行阻燃整理和透气整理，获得抗静电功能性织
物。其中，抗静电层的经密为600根/10cm，纬密为350根/10cm；亲肤层的经密和纬密均为300
根/10cm；所述粘胶纤维层的经密为400根/10cm，纬密为350根/10cm。

[0091] 实施例4

[0092] 通过以下步骤制备一种抗静电功能性织物：

[0093] (1)制备镀镍碳纤维：

[0094] (1.1)纺丝：将熔融沥青经纺丝获得原丝；

[0095] (1.2)预氧化：将步骤(1.1)获得的原丝置于空气中，以1℃/min的速度升温至400℃，获得预氧化纤维；

[0096] (1.3)制备氧化镍溶胶：将醋酸镍和乙酰丙酮加入乙二醇甲醚中，搅拌反应4.5h，加入丙烯酸，继续搅拌2h，静置24h，获得氧化镍溶胶；所述醋酸镍、乙酰丙酮、乙二醇甲醚、
丙烯酸的质量比为1:0.6:0.4:10.5；

[0097] (1.4)浸渍、预氧化：将熔融沥青和氧化镍溶胶按5.5:1的质量比制备成混合液，将步骤(1.2)获得的预氧化纤维在混合液中浸渍15min，取出后置于空气中，在300℃下放置
20min进行预氧化；将混合液中的熔融沥青和氧化镍溶胶的质量比依次换成4.5:1和3.5:1，
重复2次以上浸渍和预氧化步骤，获得皮芯结构预氧化纤维；

[0098] (1.5)碳化：将步骤(1.4)获得的皮芯结构预氧化纤维置于氮气中，以4℃/min的速度升温至1800℃，获得皮芯结构碳化纤维；

[0099] (1.6)石墨化：将步骤(1.5)获得的皮芯结构碳化纤维置于氩气中，在1800℃下石墨化15min后，获得皮芯结构石墨化纤维；

[0100] (1.7)还原：将步骤(1.6)获得的皮芯结构石墨化纤维置于流速为90L/h的氢气气流中，在700℃下反应5h后，获得皮芯结构碳纤维；

[0101] (1.8)镀镍：将六水合硫酸镍、氯化铵、柠檬酸钠溶于水中，获得六水合硫酸镍、氯化铵、柠檬酸钠的质量分数分别为3wt％、2.5wt％、1.5wt％的混合溶液；用质量分数为
1.5wt％的氢氧化钠水溶液将混合溶液的pH调节至9，获得镀液；将步骤(1.7)获得的皮芯结
构碳纤维浸入镀液中，在95℃下加入质量分数为2.5wt％的水合肼水溶液，水合肼水溶液与
混合溶液的体积比为1:3，施镀2h；对施镀完成的碳纤维进行干燥处理，获得镀镍碳纤维；所
得镀镍碳纤维由内到外依次包括碳纤维芯部、镍/碳复合皮层和镍层；所述碳纤维芯部的直
径为6.2μm，所述镍/碳复合皮层从内到外依次包括厚度均为0.3μm的内皮层、中皮层和外皮
层，所述镍层的厚度为0.5μm；

[0102] (2)将棉纤维加捻后，获得线密度为8tex的棉纤维纱线；

[0103] (3)将粘胶纤维加捻后，获得线密度为8tex的粘胶纤维纱线；

[0104] (4)将镀镍碳纤维加捻后，获得线密度为10tex的碳纤维纱线；

[0105] (5)将棉纤维纱线作为表层经纱和表层纬纱，将粘胶纤维纱线作为中层经纱和中层纬纱，将碳纤维纱线作为里层经纱和里层纬纱，按表层经纱‑表层经纱‑里层经纱的顺序
将表里经轴合并成一个织轴，中层经纱自成一个织轴，按表层经纱‑表层经纱‑中层经纱‑里
层经纱的顺序进行穿经，再进行织造，然后进行阻燃整理和透气整理，获得抗静电功能性织
物。其中，抗静电层的经密为450根/10cm，纬密为250根/10cm；亲肤层的经密和纬密均为200
根/10cm；粘胶纤维层的经密为300根/10cm，纬密为250根/10cm。

[0106] 实施例5

[0107] 通过以下步骤制备一种抗静电功能性织物：

[0108] (1.1)制备镀镍碳纤维：

[0109] (1.2)预氧化：将步骤(1.1)获得的原丝置于空气中，以1.5℃/min的速度升温至400℃，获得预氧化纤维；

[0110] (1.3)制备氧化镍溶胶：将醋酸镍和乙酰丙酮加入乙二醇甲醚中，搅拌反应5h，加入丙烯酸，继续搅拌2.5h，静置23h，获得氧化镍溶胶；所述醋酸镍、乙酰丙酮、乙二醇甲醚、
丙烯酸的质量比为1:0.7:0.5:11；

[0111] (1.4)浸渍、预氧化：将熔融沥青和氧化镍溶胶按5:1的质量比制备成混合液，将步骤(1.2)获得的预氧化纤维在混合液中浸渍15min，取出后置于空气中，在400℃下放置
20min进行预氧化；将混合液中的熔融沥青和氧化镍溶胶的质量比依次换成4:1和3:1，重复
2次以上浸渍和预氧化步骤，获得皮芯结构预氧化纤维；

[0112] (1.5)碳化：将步骤(1.4)获得的皮芯结构预氧化纤维置于氮气中，以4.5℃/min的速度升温至1800℃，获得皮芯结构碳化纤维；

[0113] (1.6)石墨化：将步骤(1.5)获得的皮芯结构碳化纤维置于氩气中，在1850℃下石墨化13min后，获得皮芯结构石墨化纤维；

[0114] (1.7)还原：将步骤(1.6)获得的皮芯结构石墨化纤维置于流速为95L/h的氢气气流中，在750℃下反应4.5h后，获得皮芯结构碳纤维；

[0115] (1.8)镀镍：将六水合硫酸镍、氯化铵、柠檬酸钠溶于水中，获得六水合硫酸镍、氯化铵、柠檬酸钠的质量分数分别为3.5wt％、3wt％、2wt％的混合溶液；用质量分数为
1.5wt％的氢氧化钠水溶液将混合溶液的pH调节至10，获得镀液；将步骤(1.7)获得的皮芯
结构碳纤维浸入镀液中，在90℃下加入质量分数为3wt％的水合肼水溶液，水合肼水溶液与
混合溶液的体积比为1:2.5，施镀2.5h；对施镀完成的碳纤维进行干燥处理，获得镀镍碳纤
维；所得镀镍碳纤维由内到外依次包括碳纤维芯部、镍/碳复合皮层和镍层；所述碳纤维芯
部的直径为6.2μm，所述镍/碳复合皮层从内到外依次包括厚度均为0.3μm的内皮层、中皮层
和外皮层，所述镍层的厚度为0.78μm；

[0116] (2)将棉纤维加捻后，获得线密度为9tex的棉纤维纱线；

[0117] (3)将粘胶纤维加捻后，获得线密度为9tex的粘胶纤维纱线；

[0118] (4)将镀镍碳纤维加捻后，获得线密度为11tex的碳纤维纱线；

[0119] (5)将棉纤维纱线作为表层经纱和表层纬纱，将粘胶纤维纱线作为中层经纱和中层纬纱，将碳纤维纱线作为里层经纱和里层纬纱，按表层经纱‑表层经纱‑里层经纱的顺序
将表里经轴合并成一个织轴，中层经纱自成一个织轴，按表层经纱‑表层经纱‑中层经纱‑里
层经纱的顺序进行穿经，再进行织造，然后进行阻燃整理和透气整理，获得抗静电功能性织
物。其中，抗静电层的经密为500根/10cm，纬密为300根/10cm；亲肤层的经密和纬密均为250
根/10cm；粘胶纤维层的经密为350根/10cm，纬密为300根/10cm。

[0120] 实施例6

[0121] 通过以下步骤制备一种抗静电功能性织物：

[0122] (1)制备镀镍碳纤维：

[0123] (1.1)纺丝：将熔融沥青经纺丝获得原丝；

[0124] (1.2)预氧化：将步骤(1.1)获得的原丝置于空气中，以2℃/min的速度升温至400℃，获得预氧化纤维；

[0125] (1.3)制备氧化镍溶胶：将醋酸镍和乙酰丙酮加入乙二醇甲醚中，搅拌反应5.5h，加入丙烯酸，继续搅拌3h，静置22h，获得氧化镍溶胶；所述醋酸镍、乙酰丙酮、乙二醇甲醚、
丙烯酸的质量比为1:0.8:0.6:11.5；

[0126] (1.4)浸渍、预氧化：将熔融沥青和氧化镍溶胶按4.5:1的质量比制备成混合液，将步骤(1.2)获得的预氧化纤维在混合液中浸渍20min，取出后置于空气中，在500℃下放置
25min进行预氧化；将混合液中的熔融沥青和氧化镍溶胶的质量比依次换成3.5:1和2.5:1，
重复2次以上浸渍和预氧化步骤，获得皮芯结构预氧化纤维；

[0127] (1.5)碳化：将步骤(1.4)获得的皮芯结构预氧化纤维置于氮气中，以5℃/min的速度升温至1800℃，获得皮芯结构碳化纤维；

[0128] (1.6)石墨化：将步骤(1.5)获得的皮芯结构碳化纤维置于氩气中，在1900℃下石墨化10min后，获得皮芯结构石墨化纤维；

[0129] (1.7)还原：将步骤(1.6)获得的皮芯结构石墨化纤维置于流速为100L/h的氢气气流中，在800℃下反应4h后，获得皮芯结构碳纤维；

[0130] (1.8)镀镍：将六水合硫酸镍、氯化铵、柠檬酸钠溶于水中，获得六水合硫酸镍、氯化铵、柠檬酸钠的质量分数分别为4wt％、3.5wt％、2.5wt％的混合溶液；用质量分数为
1.5wt％的氢氧化钠水溶液将混合溶液的pH调节至10，获得镀液；将步骤(1.7)获得的皮芯
结构碳纤维浸入镀液中，在90℃下加入质量分数为3.5wt％的水合肼水溶液，水合肼水溶液
与混合溶液的体积比为1:2，施镀3h；对施镀完成的碳纤维进行干燥处理，获得镀镍碳纤维；
所得镀镍碳纤维由内到外依次包括碳纤维芯部、镍/碳复合皮层和镍层；所述碳纤维芯部的
直径为6μm，所述镍/碳复合皮层从内到外依次包括厚度均为0.5μm的内皮层、中皮层和外皮
层，所述镍层的厚度为1μm；

[0131] (2)将棉纤维加捻后，获得线密度为10tex的棉纤维纱线；

[0132] (3)将粘胶纤维加捻后，获得线密度为10tex的粘胶纤维纱线；

[0133] (4)将镀镍碳纤维加捻后，获得线密度为12tex的碳纤维纱线；

[0134] (5)将棉纤维纱线作为表层经纱和表层纬纱，将粘胶纤维纱线作为中层经纱和中层纬纱，将碳纤维纱线作为里层经纱和里层纬纱，按表层经纱‑表层经纱‑里层经纱的顺序
将表里经轴合并成一个织轴，中层经纱自成一个织轴，按表层经纱‑表层经纱‑中层经纱‑里
层经纱的顺序进行穿经，再进行织造，然后进行阻燃整理和透气整理，获得抗静电功能性织
物。其中，抗静电层的经密为600根/10cm，纬密为350根/10cm；亲肤层的经密和纬密均为300
根/10cm；所述粘胶纤维层的经密为400根/10cm，纬密为350根/10cm。

[0135] 对比例1

[0136] 通过以下步骤制备一种抗静电功能性织物：

[0137] (1)制备碳纤维：

[0138] (1.1)纺丝：将熔融沥青经纺丝获得原丝；

[0139] (1.2)预氧化：将步骤(1.1)获得的原丝置于空气中，以1℃/min的速度升温至400℃，获得预氧化纤维；

[0140] (1.3)碳化：将步骤(1.2)获得的预氧化纤维置于氮气中，以4℃/min的速度升温至1800℃，获得碳化纤维；

[0141] (1.4)石墨化：将步骤(1.3)获得的碳化纤维置于氩气中，在1800℃下石墨化15min后，获得直径为9μm的碳纤维；

[0142] (2)将棉纤维加捻后，获得线密度为8tex的棉纤维纱线；

[0143] (3)将粘胶纤维加捻后，获得线密度为8tex的粘胶纤维纱线；

[0144] (4)将碳纤维加捻后，获得线密度为10tex的碳纤维纱线；

[0145] (5)将棉纤维纱线作为表层经纱和表层纬纱，将粘胶纤维纱线作为中层经纱和中层纬纱，将碳纤维纱线作为里层经纱和里层纬纱，按表层经纱‑表层经纱‑里层经纱的顺序
将表里经轴合并成一个织轴，中层经纱自成一个织轴，按表层经纱‑表层经纱‑中层经纱‑里
层经纱的顺序进行穿经，再进行织造，然后进行阻燃整理和透气整理，获得抗静电功能性织
物。其中，抗静电层的经密为450根/10cm，纬密为250根/10cm；亲肤层的经密和纬密均为200
根/10cm；粘胶纤维层的经密为300根/10cm，纬密为250根/10cm。

[0146] 对比例2

[0147] 通过以下步骤制备一种抗静电功能性织物：

[0148] (1)制备镀镍碳纤维：

[0149] (1.1)纺丝：将熔融沥青经纺丝获得原丝；

[0150] (1.2)预氧化：将步骤(1.1)获得的原丝置于空气中，以1℃/min的速度升温至400℃，获得预氧化纤维；

[0151] (1.3)碳化：将步骤(1.2)获得的预氧化纤维置于氮气中，以4℃/min的速度升温至1800℃，获得碳化纤维；

[0152] (1.4)石墨化：将步骤(1.3)获得的碳化纤维置于氩气中，在1800℃下石墨化15min后，获得碳纤维；

[0153] (1.5)碳纤维预处理：

[0154] (1.5.1)粗化：将98％浓硝酸和65％浓硫酸等体积混合后，将碳纤维浸入其中，超声1h后，用氢氧化钠中和，取出碳纤维后水洗至中性；

[0155] (1.5.2)敏化：将浓盐酸与水按1:100的体积比混合，加入氯化锡，制成氯化锡质量分数为2.5wt％的混合溶液，将粗化处理后的碳纤维浸入其中，超声10min后，水洗3遍；

[0156] (1.5.3)活化：将浓盐酸与水按1:100的体积比混合，加入氯化钯，制成氯化钯质量分数为20wt％的混合溶液，将敏化处理后的碳纤维浸入其中，超声10min后，水洗至中性；

[0157] (1.6)镀镍：将六水合硫酸镍、氯化铵、柠檬酸钠溶于水中，获得六水合硫酸镍、氯化铵、柠檬酸钠的质量分数分别为3wt％、2.5wt％、1.5wt％的混合溶液；用质量分数为
1.5wt％的氢氧化钠水溶液将混合溶液的pH调节至9，获得镀液；将步骤(1.5)预处理后的碳
纤维浸入镀液中，在95℃下加入质量分数为2.5wt％的水合肼水溶液，水合肼水溶液与混合
溶液的体积比为1:3，施镀50min；对施镀完成的碳纤维进行干燥处理，获得镀镍碳纤维；所
得镀镍碳纤维包括碳纤维芯部和包覆于碳纤维芯部外的镍层；所述碳纤维芯部的直径为8μ
m，所述镍层的厚度为0.5μm；

[0158] (2)将棉纤维加捻后，获得线密度为8tex的棉纤维纱线；

[0159] (3)将粘胶纤维加捻后，获得线密度为8tex的粘胶纤维纱线；

[0160] (4)将碳纤维加捻后，获得线密度为10tex的碳纤维纱线；

[0161] (5)将棉纤维纱线作为表层经纱和表层纬纱，将粘胶纤维纱线作为中层经纱和中层纬纱，将碳纤维纱线作为里层经纱和里层纬纱，按表层经纱‑表层经纱‑里层经纱的顺序
将表里经轴合并成一个织轴，中层经纱自成一个织轴，按表层经纱‑表层经纱‑中层经纱‑里
层经纱的顺序进行穿经，再进行织造，然后进行阻燃整理和透气整理，获得抗静电功能性织
物。其中，抗静电层的经密为450根/10cm，纬密为250根/10cm；亲肤层的经密和纬密均为200
根/10cm；粘胶纤维层的经密为300根/10cm，纬密为250根/10cm。

[0162] 测试例

[0163] 根据GB/T 32993‑2016，测试实施例1～6和对比例1～2制得的镀镍碳纤维的体积电阻率，测试结果见表1。根据GB/T 12703.1‑2008，测试实施例1～6和对比例1～2制得的抗
静电功能性织物的静电压半衰期，测试结果见表1。

[0164] 表1镀镍碳纤维和抗静电功能性织物的性能

[0165]

[0166] 对比例1采用碳纤维，不包覆镍层；实施例1采用镀镍碳纤维，其余制备过程均相同，制得的碳纤维直径均为9μm。从表1的测试结果来看，相较于对比例1而言，实施例1制得
的镀镍碳纤维电阻率较低，织物的静电压半衰期较短，说明在碳纤维外镀镍能有效提高碳
纤维的导电性能，增强织物的抗静电能力。

[0167] 对比例2采用现有技术制备镀镍碳纤维，即将碳纤维预处理(粗化、敏化、活化)后镀镍；实施例1采用本发明的方法，将碳纤维制备成皮芯结构，不经过预处理直接镀镍，其余
制备过程均相同，制得的镀镍碳纤维直径均为9μm，镍层的厚度均为0.5μm。从表1的测试结
果来看，相较于对比例2而言，实施例1制得的镀镍碳纤维电阻率较低，织物的静电压半衰期
较短，说明本发明采用镍/碳复合皮层作为碳纤维芯部与镍层之间的过渡层，能提高镀镍碳
纤维的导电性能，增强织物的抗静电能力。原因在于：镍/碳复合皮层在碳纤维芯部与镍层
之间起到过渡作用，能使镍层更容易结合到碳纤维上，并增大镍与碳之间的接触面积，从而
改善镍与碳纤维之间的界面结合，提高镀镍碳纤维的导电性，进而提高织物的抗静电能力；
此外，在后续镀镍过程中，皮层中的镍能催化镀液中镍离子的还原过程，因而不需要对碳纤
维进行敏化和活化以引入钯，这也能提高镀镍碳纤维的导电性，进而提高织物的抗静电能
力。

[0168] 实施例1～3的镀镍碳纤维中，镍/碳复合皮层为单层结构；实施例4～6的镀镍碳纤维中，镍/碳复合皮层为三层结构，从内到外镍含量依次增大。实施例1与实施例4、实施例2
与实施例5、实施例3与实施例6两两对应，除镍/碳复合皮层外的其余制备过程均相同，最终
制得的镀镍碳纤维直径和镍层厚度也相同。两两对比发现，将皮层制成三层结构后，镀镍碳
纤维电阻率较低，织物的静电压半衰期较短，说明将镍/碳复合皮层制成镍含量梯度变化的
三层结构，能有效提高镀镍碳纤维的导电性能，增强织物的抗静电能力。原因在于：将镍/碳
复合皮层制成三层结构能进一步减小各层镍含量的差异，因而能进一步改善各层之间的界
面结合，提高镀镍碳纤维的导电性，进而提高织物的抗静电能力。

[0169] 本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。

[0170] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方
案的保护范围。