導電纖維的發(fā)展經(jīng)歷了六個階段，具體如下：
第一階段：采用吸濕性抗靜電劑對纖維或織物進行表面處理階段。
水具有很高的導電能力。只要吸收少量的水，就能明顯提高聚合物的導電性。水能為電荷提供轉(zhuǎn)移介質(zhì)，促進離子向相反的電極移動，而且當水減少時，可以從大氣中得到補充。利用水的這種特性，從而研發(fā)了一系列的抗靜電劑?？轨o電劑是具有親水基與疏水基的表面活性劑。其疏水基指向纖維材料表面，吸附在相界面上，并改變相界面的狀態(tài)；親水基則指向空間，吸附大氣中的水汽。
抗靜電劑在纖維及其制品表面大致有這幾種作用：
1、吸濕作用：在纖維材料表面形成連續(xù)的單分子水膜。
2、降低比電阻作用：纖維材料表面的水膜，提高了纖維材料的介電系數(shù)，從而有效的地降低其表面比電阻。
3、增強離子導電作用：提高纖維材料表面離子濃度，增強其在水汽中的離子（包括質(zhì)子）導電作用。
4、促進電解質(zhì)溶解作用：為空氣中的二氧化碳和纖維材料中存在的電解質(zhì)的溶解提供了場所。
5、電性中和作用：當抗靜電劑電荷符號與纖維材料的電荷符號相反時，會產(chǎn)生電性中和作用。
優(yōu)點：加工便利，造價低廉，抗靜電效果明顯。
缺點：抗靜電性能對環(huán)境濕度依賴性非常強，低濕度（RH＜40%）時，其抗靜電性能喪失，而且耐久性差。
第二階段：在纖維內(nèi)部加入抗靜電劑，對纖維進行改性階段。
在基本聚合物的內(nèi)部加入抗靜電劑組分，與基本聚合物共混或共聚，采用復合紡絲方法制成海島型或皮芯型的復合抗靜電纖維。其中的島相或芯部為含有抗靜電劑的聚合物，而作為海相或皮部的基本聚合物為纖維的主體，對親水性基團的聚合物起保護作用并承擔纖維及基本功能?？轨o電纖維內(nèi)部的抗靜電劑多為極性或離子型的表面活性劑。其分子結(jié)構同樣具有親水性基團和疏水性基團。疏水性基團與基本聚合物具有一定的相容性，而親水性基團使其具有一定的吸濕性。
抗靜電纖維的抗靜電機理：纖維內(nèi)部的抗靜電劑所含的親水基團能夠遷移到纖維的表層，并形成一層水膜，通過該水膜吸收大氣中的水汽來提高纖維的介電函數(shù)，降低纖維的表面比電阻，加速凈靜電電荷的泄露。
優(yōu)點：由于抗靜電劑在基本聚合物的內(nèi)部，故其耐久性較好。
缺點：抗靜電劑作用的發(fā)揮是依賴其吸濕性，這就注定了其對環(huán)境濕度的依賴性，在低濕度（RH＜40%）條件下，將喪失抗靜電性能。用量大。
第三階段：金屬纖維和導電物質(zhì)表面涂敷階段。
1、金屬導電纖維：利用金屬優(yōu)良的導電性能制得導電纖維，使其成為最早的、真正意義上的導電纖維。其電阻率可達10-2~10-1Ω·cm。金屬纖維常用的金屬有：不銹鋼、銅、鋁、鎳、金、銀等，目前應用最廣的是304、304L和316、316L不銹鋼纖維。主要生產(chǎn)方法是直接拉伸法。將金屬線材反復經(jīng)過模具拉伸，制成直徑為4~10μm的纖維（目前最細的已達1μm以下），斷裂強力5~15cN/dtex，斷裂伸長在3.0~5.0%。不銹鋼纖維具有優(yōu)良的耐久性、耐熱導性、耐彎曲、耐磨損、防輻射的特性。當金屬纖維含量大于0.5%時，織物具有一定的抗靜電性能，當金屬纖維含量為2~5%時，織物具有良好的防靜電性能。當金屬纖維含量大于8%時，該織物除具有防靜電性外，還具有一定的電磁波屏蔽性能。
金屬纖維含量與防靜電性
|
金屬纖維含量 % |
表面電阻 Ω |
面電荷密度 μC/m2 |
電磁屏蔽db |
|
0.5~2 |
107~109 |
＜2 |
-- |
|
2~5 |
10 6~ 107
|
＜1 |
-- |
|
8~25 |
107~10-2 |
＜0.5 |
20~40 |
缺點：纖維較硬挺、抱合力稍差、染色性差、纖維價格較高。
注：不銹鋼纖維的導電性能隨細度的增加而增大，當細度小于8μm時，則隨細度增大而減小。
2、導電物質(zhì)表面涂敷電纖維：這種纖維是20世紀60年代德國巴斯夫（BASF）公司率先開發(fā)出的炭黑性表面涂敷導電纖維為代表。生產(chǎn)方法是通過物理、化學等途徑在普通纖維表面涂敷和固著金屬、碳、導電高分子等導電物質(zhì)。這種纖維的導電成分都分布在纖維表面，故抗靜電效果好，但在使用過程中，導電物質(zhì)易脫落，是導電性能喪失。
第四階段：復合導電纖維階段。
1975年杜邦公司采用復合紡絲技術制成了含炭黑導電芯的復合導電纖維--安特綸（AntronⅢ）。由此，各大化纖公司紛紛開始以炭黑為導電成分的復合纖維的研究開發(fā)。孟山都公司開發(fā)了并列型的導電纖維，日本鐘紡公司開發(fā)了錦綸導電纖維，尤尼吉卡公司，可樂麗公司、東洋紡公司等相繼開發(fā)了復合導電纖維。這一時期炭黑復合型導電纖維得到很大的發(fā)展，到20世紀80年代末期，日本的年產(chǎn)量達到200噸。由于炭黑復合型導電纖維以炭黑為導電組分，纖維通常為黑灰色，是應用范圍受到一定限制。
炭黑型復合導電纖維的出現(xiàn)，推動了嵌織式抗靜電織物的研發(fā)與生產(chǎn)。
第五階段：導電纖維的白化研發(fā)階段。
20世紀80年代，開啟了導電纖維的白化研究工作。普遍的方法是用銅、銀、鎳和鎘等金屬的硫化物、碘化物或氧化物與普通高聚物共混或復合紡絲而制成導電纖維。如利用化學反應制成CuS導電層的導電纖維;帝人公司制成表而含有CuI的導電纖維T-25;鐘紡公司制成含Zn0的導電纖維;尤尼吉卡等公司也先后白色導電纖維。以金屬化合物或氧化物為導電物質(zhì)的白色導電纖維性能不及碳黑復合型導電纖維，但其應用不受顏色的限制。
第六階段：高分子導電纖維的研發(fā)階段。
高分子導電纖維是通過對高分子材料進行摻雜而制成的本征高分子導電纖維。如聚吡咯，聚噻吩，聚苯胺等高分子材料。這些本征導電高分子具有較高的電導率（可達10
-3~10-2s/cm）
對這類材料的研究工作已經(jīng)取得了一些令人鼓舞的進展。但實際應用還有一定的困難，主要是加工性能較差。另外，國內(nèi)外對高分子的超導性的研究也在進行中。電子信息的智能化紡織品的研究工作也在進行中。
國內(nèi)對導電纖維的研究與開發(fā)工作相對較晚。20世紀80年代，國內(nèi)開始生產(chǎn)金屬纖維和碳纖維，但產(chǎn)量較小。所需的導電纖維大部分依靠進口。國內(nèi)研發(fā)金屬纖維較早的有蘭州礦冶研究院等科研機構與一些企業(yè)，如新鄉(xiāng)的540廠等。國內(nèi)研發(fā)炭黑型復合導電纖維的有無錫紡研所、紡科院的中紡優(yōu)絲等單位，現(xiàn)工藝技術已較為成熟。國內(nèi)還有相當一部分高校和科研機構以及一些大型企業(yè)也相繼開發(fā)成功了多種有機導電纖維和白色導電纖維。如：表面鍍銅、鎳的金屬滌綸導電纖維，碘化銅的導電腈綸纖維，碘化銅滌綸共混紡絲制成的導電纖維，炭黑復合纖維等。在白色導電纖維的生產(chǎn)技術上，國內(nèi)有企業(yè)用海島纖維技術開發(fā)成功等等。總體講，與國外先進水平還有一定差距，如在產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定性方面。
