铜硫化合物改性聚丙烯腈纤维不仅保持了聚丙烯腈纤维优良的性能,同时还具有优异的导电性能,因此在工业和民用领域得到了广泛应用。然而,商业化铜硫化合物改性的导电聚丙烯腈纤维都是由聚丙烯腈长丝通过后处理工艺制得,其存在制备工序长、成本高、纤维电导率稳定性差、能耗大等缺点。利用致密化前聚丙烯腈纤维结构疏松、孔隙多的特点,实现在线改性聚丙烯腈纤维是解决上述问题的有效途径,同时也是聚丙烯腈纤维生产企业非常感兴趣的课题。受到聚丙烯腈纤维凝胶染色技术的启发,本论文采用一浴法对未干燥致密化聚丙烯腈纤维进行铜硫化合物改性,制备了导电性能优异的聚丙烯腈纤维,并研究了浸渍液各组分浓度、浸渍温度和浸渍时间等处理工艺对导电聚丙烯腈纤维结构、性能的影响。在此基础上,通过添加一种助还原剂,解决目前导电聚丙烯腈纤维在碱性介质中稳定性差的问题。最后,通过吸附动力学研究聚丙烯腈纤维对铜离子的吸附机理,为实现聚丙烯腈纤维在线改性提供参考。通过以上研究工作,得到了如下结论:(1)以未致密化聚丙烯腈纤维为原料,利用一浴法制备了铜硫化合物改性的导电聚丙烯腈纤维。优化后的工艺条件参数为:硫酸铜浓度15g/L,硫代硫酸钠浓度15g/L,浸渍温度85℃,浸渍时间30min。由该工艺制备的导电聚丙烯腈纤维体积电阻率达到了 0.07Ω·cm。(2)在上述最佳工艺条件下制备的导电聚丙烯腈纤维的主要导电组分为CuS。CuS在纤维截面呈梯度分布,表面含量最高,中心区含量较低。该纤维在5wt%NaOH溶液中,浸渍4天后其体积电阻率提高了 1700%;在空气中放置180天后,体积电阻率提高了 260%,纤维导电性下降明显。(3)在保证聚丙烯腈纤维体积电阻率为10-1～10-2Ω·cm范围的条件下,通过添加助还原剂,制备了高稳定性的导电聚丙烯腈纤维。添加5g/L助还原剂制备的导电纤维在5wt%NaOH溶液中,浸渍4天后其体积电阻率提高了 189%;在空气中放置180天后,体积电阻率仅提高了 10.8%,表明纤维仍具有优良的导电性。(4)研究发现,高稳定性导电聚丙烯腈纤维中导电组分主要是Cu9S5。尽管Cu9S5的电阻率高于CuS,但其在碱性溶液中的稳定性有所提高,有利于导电纤维的后道染色等处理工艺。上述结果表明,可以通过添加助还原剂的方法来调控导电聚丙烯腈纤维中的导电组分,进而调控纤维的导电性和稳定性。(5)通过吸附动力学研究发现,一浴法制备过程中聚丙烯腈纤维对铜离子的吸附主要是化学吸附。