專利名稱：耐磨耗的抗靜電纖維及制造方法和制造該纖維的組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種耐磨耗的抗靜電纖維/織物，更進(jìn)一步地，本發(fā)明涉及 一種用于制造該耐磨耗的抗靜電纖維/織物的組合物及利用該組合物制造所 述同時(shí)具有了耐磨性和抗靜電特性的纖維/織物的方法。
背景技術(shù)：
一般的合成纖維由于其疏水性，干燥時(shí)易于因摩擦而累積靜電荷，有
時(shí)其電壓可達(dá)10kV以上。因此合成纖維織物往往給人不愉快的感覺，諸如
行走中褲子纏身，脫衣時(shí)產(chǎn)生電火花，以及易于吸附灰塵等問題。如果置 于散布有危險(xiǎn)品的環(huán)境中(例如石油、火藥)，還可能引起火災(zāi)爆炸等事故。
一般合成纖維織物表面電阻多在1013Q以上，通?？赏ㄟ^染整助劑、紡
絲添加和共聚物改質(zhì)等方法，使纖維達(dá)到降低電阻的效果，然而這些方式
目前各自存在尚待改進(jìn)的缺點(diǎn)，例如(一)以助劑處理的方式會造成纖維 濕粘(因表面結(jié)合高極性吸濕劑)，抗靜電效果有限，而且纖維厚硬(大量 PU固定抗靜電劑)造成柔軟度下降；(二)另外也有采取抗靜電紡絲添加 的方式，然而此類紡絲纖維因使用導(dǎo)電碳黑，使顏色限于黑色且價(jià)格昂貴， 例如日本Unitika Megana E5聚酯纖維是于聚合物中加入具有導(dǎo)電性的高濃 度碳，在混入比例<1%條件下即可抗靜電，其應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)榈靥汉托牡撞浚?而鐘紡Belltmn纖維是將碳黑或白色金屬化合物與普通高聚物紡絲而成，三 層并列，導(dǎo)電層在中間，混入少量在織物中以達(dá)到抗靜電的效果；也有利 用抗靜電劑混煉的方式，但會對纖維物性產(chǎn)生影響；(三)利用導(dǎo)電纖維交 織的方式，然而此類以不銹鋼纖維混入織物的方式價(jià)格昂貴，且容易損傷 機(jī)臺，例如印度organza薄紗具有蕊-鞘結(jié)構(gòu)的紗線，蕊部纖維有高抗張強(qiáng)
5度，鞘部結(jié)構(gòu)則是銅箔等金屬紗線，大都當(dāng)作裝飾用。市售的抗靜電尼龍 纖維一般皆使用高含量的細(xì)金屬絲添加在尼龍纖維中制作而成，此做法除
了價(jià)格昂貴之外，更易造成加工機(jī)臺嚴(yán)重磨損；此外也有以復(fù)合紡絲的方 法達(dá)到抗靜電的功效，例如聚苯胺復(fù)合導(dǎo)電纖維，其是采用合成纖維高分 子為基體，聚苯胺為導(dǎo)體，通過與普通合成纖維交織，目前有用于抗靜電 工作服的制作。另外也有以抗靜電共聚物的方式使纖維具有抗靜電的功效， 但以PEG共聚物為例，其纖維強(qiáng)度會因此下降，而在Sulfonate共聚物(即 CD-Nykm)方面則會使摩擦靜電非常高。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種耐磨耗的抗靜電纖 維，使纖維在具有抗靜電的特性的同時(shí)還能進(jìn)一步具有耐磨耗的特性。
本發(fā)明的目的還在于提供一種用于處理纖維或織物的組合物，可使纖 維同時(shí)具有抗靜電和耐磨耗的特性，尤其可用于制造前述耐磨耗的抗靜電 纖維。
本發(fā)明的目的還在于提供一種利用前述組合物制造具有抗靜電和耐磨 耗特性的纖維的方法。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種耐磨耗的抗靜電纖維，其包含纖 維主體；至少一層貼附于該纖維主體表面的抗靜電處理層；其中抗靜電處 理層的材質(zhì)包括高分子材料和烷基磷酸酯鹽。
本發(fā)明還提供了一種用于制造耐磨耗的抗靜電纖維的組合物，以組合 物的總重量計(jì)，其包含如下組成0.5-70wt。/。的高分子材料顆粒；0.1-50wt% 的烷基磷酸酯鹽；余量為溶劑。
根據(jù)本發(fā)明的具體方案，抗靜電纖維中的纖維主體可以包括合成纖維 或天然纖維，優(yōu)選地，所述纖維主體包括尼龍纖維、聚酯纖維、聚乙烯纖 維、聚丙烯纖維和棉纖維等中的一種或一種以上的組合。
本發(fā)明的技術(shù)方案所采用的高分子材料優(yōu)選包括聚乙烯、聚丙烯或其混合物等，所采用的烷基磷酸酯鹽優(yōu)選包括垸基磷酸單酯鹽和/或垸基磷酸
雙酯鹽；其中，包含所述單酯鹽和雙酯鹽時(shí)，垸基磷酸單酯鹽與垸基磷酸 雙酯鹽的重量比例優(yōu)選為約5:95 95:5;適用于本發(fā)明的烷基磷酸酯鹽的垸 基優(yōu)選為八至二十四個(gè)碳的直鏈或支鏈烷基。在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中， 前述的烷基磷酸酯鹽的烷基優(yōu)選包含0-20個(gè)氧乙烯結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，適用于
本發(fā)明的烷基磷酸酯鹽可以包括垸基磷酸酯鉀鹽、烷基磷酸酯鈉鹽、烷基 磷酸酯鈣鹽或烷基磷酸酯銨鹽等。
為提高本發(fā)明所提供的抗靜電纖維的抗靜電特性，本發(fā)明的抗靜電纖 維的抗靜電處理層或者前述用于制造抗靜電纖維的組合物中可以進(jìn)一步包 含碳黑、氧化鋅或其混合物等有助于提高抗靜電特性的物質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明的具體方案，前述組合物中的高分子材料顆粒包括聚乙烯 顆粒、聚丙烯顆?；蚱浠旌衔锏?；高分子材料顆粒的粒徑優(yōu)選為約 500nm-10pm。組合物中所選用的溶劑優(yōu)選為水。
本發(fā)明還提供了一種制造耐磨耗的抗靜電纖維的方法，其包括以下步 驟(a)取一纖維或由纖維形成的織物；(b)將步驟(a)的纖維或由纖維形成 的織物與前述的制造耐磨耗的抗靜電纖維的組合物接觸；(c)將經(jīng)步驟(b)
處理的纖維或由纖維形成的織物加熱干燥。
根據(jù)本發(fā)明的具體方案，步驟(b)中的處理可以采用油輪、油嘴、浸漬、 涂布或噴灑等方式進(jìn)行，其中油輪、油嘴應(yīng)理解為采用油輪、油嘴等裝置 以相關(guān)的方式進(jìn)行。
本發(fā)明所提及的"纖維"與"纖維/織物"用語除通常意義的纖維，還 包括利用該纖維所加工的織物等相關(guān)產(chǎn)品。
本發(fā)明的耐磨耗的抗靜電纖維或織物相較于處理前的纖維或織物具有 更低的電阻，可使電荷易于疏導(dǎo)避免累積造成高靜電壓，此外處理后的纖 維更以倍數(shù)程度大幅地提高了耐磨耗能力。


圖1為本發(fā)明的耐磨耗的抗靜電纖維的電子顯微鏡影像圖。 圖2為測試?yán)w維磨擦斷裂次數(shù)的裝置示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供的耐磨耗的抗靜電纖維，包含纖維主體；以及至少一層抗 靜電處理層，該處理層貼附于纖維主體的表面；其中抗靜電處理層的材質(zhì) 包括高分子材料和垸基磷酸酯鹽。
本發(fā)明主要針對合成纖維，但對于提高天然纖維的抗磨耗處理亦適用。 所述合成纖維可以包括，但不限于尼龍纖維或聚酯纖維等。而抗靜電處理 層的高分子材料可以包括，但不限于聚乙烯、聚丙烯或其混合物等。
抗靜電處理層中的烷基磷酸酯鹽則可以包括烷基磷酸單酯鹽或烷基磷 酸雙酯鹽(例如以下的鈉鹽結(jié)構(gòu)式)，也可以兩者混用。當(dāng)混用時(shí)，垸基磷 酸單酯鹽和烷基磷酸雙酯鹽的重量比例范圍為約5:95 95:5。
<formula>formula see original document page 8</formula>烷基磷酸單酯鈉鹽
<formula>formula see original document page 8</formula>烷基磷酸雙酯鈉鹽
一般而言，適用于本發(fā)明的烷基磷酸酯鹽(例如上式，R為垸基、EO 為氧乙烯結(jié)構(gòu)，X為氧乙烯結(jié)構(gòu)的數(shù)目)，其烷基可以為八至二十四個(gè)碳的 直鏈或支鏈烷基；在部分實(shí)施例中，垸基磷酸酯鹽的烷基包含0-20個(gè)(即 x-0 20)氧乙烯(EO)結(jié)構(gòu)。常見而適用于本發(fā)明的烷基磷酸酯鹽包括烷基磷 酸酯鉀鹽、烷基磷酸酯鈉鹽、垸基磷酸酯鈣鹽或烷基磷酸酯銨鹽等。
在部分的實(shí)施例中，為加強(qiáng)纖維的抗靜電特性，本發(fā)明的抗靜電纖維 的抗靜電處理層中進(jìn)一步可以包括，但不限于碳黑、氧化鋅或其混合物等有助于提升抗靜電特性的物質(zhì)。
本發(fā)明提供的耐磨耗的抗靜電纖維的電子顯微鏡影像如圖1所示，由 圖中可見纖維表面具有由高分子材料和垸基磷酸酯鹽形成的混摻熱熔著層 (即本發(fā)明的抗靜電處理層，圖1所示的抗靜電處理層由聚乙烯和磷酸酯 鈉鹽形成)。
本發(fā)明提供的用于制作耐磨耗的抗靜電纖維的組合物(或稱抗靜電
劑)，以組合物的總重量計(jì)，其包含如下組成0.5-70wt。/。的高分子材料顆
粒；0.1-50 WtM的垸基磷酸酯鹽；余量為溶劑。
一般而言，適用于上述組合物的高分子材料顆粒包括，但不限于聚乙 烯顆粒、聚丙烯顆?；蚱浠旌衔锏?；而在較佳的實(shí)施例中，高分子材料顆 粒優(yōu)選采用粒徑為約500nm-10nm的顆粒。至于烷基磷酸酯鹽的定義，與 前述相同。
本發(fā)明提供的組合物中所使用的溶劑，其目的在于使高分子材料顆粒 與烷基磷酸酯鹽充分混勻，并且以在后續(xù)處理中易于移除為佳，最常見可 供使用的溶劑為水。由上可知，本發(fā)明的組合物為液態(tài)的混合液，加熱時(shí) 會造成溶劑的揮發(fā)，并且使其中所包含的高分子顆粒與烷基磷酸酯鹽熔融 混摻在一起。
為使利用本發(fā)明提供的組合物制造的纖維具有更佳的抗靜電特性，本 發(fā)明提供的組合物進(jìn)一步可以包含碳黑、氧化鋅或其混合物等可以用于提 升所述纖維的抗靜電性的添加物。
本發(fā)明提供的利用所述組合物制造具有耐磨耗的抗靜電纖維/織物的方 法，其包括如下步驟首先取欲處理的纖維或由纖維形成的織物；接著將 此纖維或織物與前述的組合物接觸，接觸的方法可以是將纖維或織物直接 浸漬于組合物中，或者利用涂布或噴撒等方法將組合物與纖維或織物接觸; 最后將表面具有組合物的纖維或由纖維形成的織物加熱干燥，以移除組合 物中的溶劑，使組合物熱熔著于纖維或織物的表面。上述方法中所稱的組合物指本說明書中用于制造耐磨耗的抗靜電纖維 的組合物，其中的組成、定義和比例同前述。
在上述方法中包含將具有該組合物的纖維或由纖維形成的織物加熱干 燥的步驟，其操作可根據(jù)纖維的特性以及組合物中高分子材料的分子量和/ 或熔點(diǎn)特性而變動加熱的溫度，加熱的目的除了移除組合物中的溶劑，例 如水之外，另一目的在于使組合物中的高分子材料顆粒熔融，而與組合物 中的垸基磷酸酯鹽和其它可能有的用于提升抗靜電性的物質(zhì)混摻熱熔合貼 附于纖維表面，因此加熱的溫度可視高分子材料特性而定，無需特別限定。 此外，為使貼合的效果更佳，加熱時(shí)可配合例如熱壓等手段使貼合的效果 更佳。
加熱烘干時(shí)，垸基磷酸酯鹽靠著其自身的長碳鏈(可長達(dá)C24)可與 高分子材料(例如PE或PP)混摻在一起。冷卻后，抗靜電劑會因此通過 高分子材料固定并貼附在纖維上，其中烷基磷酸酯鹽的高極性基團(tuán)會吸收 空氣中水份進(jìn)而幫助散逸靜電及降低電阻。另外，由于抗靜電微粒(即烷 基磷酸酯鹽)被包覆在高分子材料顆粒內(nèi)，因此也具有耐水洗性。此外， 高分子材料的高結(jié)晶和低摩擦系數(shù)特性將使纖維具有優(yōu)異的抗摩擦和磨耗 性能。
以下實(shí)施例用于進(jìn)一步了解本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，并非用于限制本發(fā)明的保 護(hù)范圍。
實(shí)施例1.制造耐磨耗的抗靜電纖維/織物
耐磨耗的抗靜電尼龍織物
取本發(fā)明所述用于制造耐磨耗的抗靜電纖維/織物的組合物，該組合物 中(以組合物的總重量計(jì))包含3.5wt。/。的聚乙烯顆粒(粒徑500nm-10pm、 熔點(diǎn)105°C-120°C、分子量約1500)， 1.5wt。/。的烷基磷酸酯鈉鹽(烷基鏈 長16-18個(gè)碳、垸基中含有10個(gè)氧乙烯結(jié)構(gòu)、單/雙酯鹽比例為65: 35)，以及95wt。/。的水。將利用尼龍纖維(150d/48f)織成的織物(經(jīng)密x緯密 110x56根/英寸)浸入前述組合物中，以壓輪方式(壓力4kg'f/cm2)壓去 多余的組合物液體，然后迸行烘干(170°C， i分鐘)，即可制得耐磨耗的抗 靜電尼龍織物。
耐磨耗的抗靜電聚酯纖維
取本發(fā)明用于制造耐磨耗的抗靜電纖維/織物的組合物，該組合物中(以 組合物的總重量計(jì))包含7wt。/。的聚乙烯顆粒(粒徑500nm-10Mm、熔點(diǎn) 105°C-120°C、分子量約1500)， 3wt。/。的烷基磷酸酯鈉鹽(烷基鏈長16-18 個(gè)碳、烷基中含有IO個(gè)氧乙烯結(jié)構(gòu)、單/雙酯鹽比例為65: 35)，以及90wt。/。 的水。將聚酯纖維(80d/72f)定速(250m/min)通過可吐出定量(0.56g/min) 前述組合物的油嘴，通過油嘴使組合物與聚酯纖維結(jié)合，然后把纖維放入 烘箱進(jìn)行烘干(130°C， 5分鐘)，即可制得耐磨耗的抗靜電聚酯纖維。
實(shí)施例2.耐磨耗的抗靜電纖維/織物的性質(zhì)檢測
耐磨耗的抗靜電尼龍纖維
取實(shí)施例1制得的尼龍織物進(jìn)行表面電阻測試拆取其中一根長約100 厘米的尼龍纖維A，利用圖2所示的裝置，將纖維A來回移動進(jìn)行纖維磨 擦斷裂測試，同時(shí)取未經(jīng)實(shí)施例方法處理的尼龍纖維，進(jìn)行同樣測試，所
得結(jié)果如下表l:
表l、尼龍纖維和織物經(jīng)處理前后的物性測試
織物表面電阻(Q)纖維磨擦斷裂所需次數(shù)
經(jīng)耐磨耗與抗靜電處理1082350
未處理1013475
由上表可知，處理后的尼龍織物的電阻值降低，可減少靜電的累積達(dá) 到抗靜電的效果，而在磨擦斷裂次數(shù)上則有倍數(shù)的增加，顯示尼龍纖維(或 織物)的耐磨耗特性獲得提升。
11耐磨耗的抗靜電聚酯纖維
取實(shí)施例1制得的耐磨耗的抗靜電聚酯纖維進(jìn)行纖維磨擦斷裂次數(shù)測 試，其是利用圖2所示的裝置加以測試。另外以該聚酯纖維以織襪管布的 方式制成織物后進(jìn)行表面電阻測試。同時(shí)取未經(jīng)上述抗靜電處理的聚酯纖 維，進(jìn)行同樣的測試。所得結(jié)果如下表2:
表2、聚酯纖維(織物)經(jīng)處理前后的物性測試
織物表面電阻(Q)纖維磨擦斷裂所需次數(shù)
經(jīng)耐磨耗與抗靜電處理1082033
未處理1013395
由上表可知，處理后的聚酯織物的電阻值降低，可減少靜電的累積達(dá) 到抗靜電的效果，而在磨擦斷裂次數(shù)上則有倍數(shù)的增加，顯示聚酯纖維的 耐磨耗特性獲得提升。
綜上所述，本發(fā)明的組合物以及利用該組合物制作的耐磨耗的抗靜電 纖維/織物相較于未處理的纖維/織物能有效降低電阻值，減少纖維/織物的靜 電蓄積，此外在耐磨耗的特性上則有倍數(shù)級別的提升，延長了纖維/織物的
使用壽命。
.在本說明書中所揭示的所有特征都可能與其它方法結(jié)合，本說明書中 所揭示的每一個(gè)特征都可能選擇性的以相同、相等或相似目的特征取代， 因此，除了特別顯著的特征之外，所有的本說明書所揭示的特征僅是相等 或相似特征中的一個(gè)例子。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任 何熟悉此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動與潤飾。
1權(quán)利要求
1. 一種耐磨耗的抗靜電纖維，包含如下結(jié)構(gòu)纖維主體；以及至少一層貼附于該纖維主體表面的抗靜電處理層；其中，所述抗靜電處理層的材質(zhì)包括高分子材料和烷基磷酸酯鹽。
2. 如權(quán)利要求1所述的抗靜電纖維，其中，所述纖維主體的材質(zhì)包括尼龍纖維、聚酯纖維、聚乙烯纖維、聚丙烯纖維和棉纖維中的一種或一種以上的組合。
3. 如權(quán)利要求1所述的抗靜電纖維，其中所述高分子材料包括聚乙烯、聚丙烯或其混合物。
4. 如權(quán)利要求1所述的抗靜電纖維，其中，所述垸基磷酸酯鹽包括垸基磷酸單酯鹽和/或烷基磷酸雙酯鹽。
5. 如權(quán)利要求4所述的抗靜電纖維，其中，所述烷基磷酸酯鹽包括垸基磷酸單酯鹽和垸基磷酸雙酯鹽，且垸基磷酸單酯鹽與烷基磷酸雙酯鹽的重量比例為5:95 95:5。
6. 如權(quán)利要求1所述的抗靜電纖維，其中，所述垸基磷酸酯鹽中的垸基為八至二十四個(gè)碳的直鏈或支鏈垸基。
7. 如權(quán)利要求1所述的抗靜電纖維，其中，所述烷基磷酸酯鹽中的烷基包含0-20個(gè)氧乙烯結(jié)構(gòu)。
8. 如權(quán)利要求1所述的抗靜電纖維，其中，所述烷基磷酸酯鹽包括烷基磷酸酯鉀鹽、烷基磷酸酯鈉鹽、垸基磷酸酯鈣鹽或垸基磷酸酯銨鹽。
9. 如權(quán)利要求1所述的抗靜電纖維，其中，所述抗靜電處理層中進(jìn)一步包含碳黑、氧化鋅或其混合物。
10. —種用于制造耐磨耗的抗靜電纖維的組合物，以組合物的總重量計(jì)，其包含如下組成0.5-70 wtn/。的高分子材料顆粒0.1-50 wt。/。的烷基磷酸酯鹽；余量為溶劑。
11. 如權(quán)利要求10所述的組合物，其中，所述高分子材料顆粒包括聚乙烯顆粒、聚丙烯顆粒或其混合物。
12. 如權(quán)利要求10所述的組合物，其中，所述高分子材料顆粒的粒徑為500nm-10(im。
13. 如權(quán)利要求10所述的組合物，其中，所述烷基磷酸酯鹽包括烷基磷酸單酯鹽和/或垸基磷酸雙酯鹽。
14. 如權(quán)利要求13所述的組合物，其中，所述烷基磷酸酯鹽包括垸基磷酸單酯鹽和烷基磷酸雙酯鹽，且烷基磷酸單酯鹽與垸基磷酸雙酯鹽的重量比例為5:95-95:5。
15. 如權(quán)利要求10所述的組合物，其中，所述烷基磷酸酯鹽中的烷基為八至二十四個(gè)碳的直鏈或支鏈烷基。
16. 如權(quán)利要求IO所述的組合物，其中，所述烷基磷酸酯鹽中的垸基包含0-20個(gè)氧乙烯結(jié)構(gòu)。
17. 如權(quán)利要求10所述的組合物，其中，所述烷基磷酸酯鹽包括烷基磷酸酯鉀鹽、烷基磷酸酯鈉鹽、垸基磷酸酯鈣鹽或垸基磷酸酯銨鹽。
18. 如權(quán)利要求10所述的組合物，其中，所述溶劑為水。
19. 如權(quán)利要求10所述的組合物，其中，所述組合物進(jìn)一步包含碳黑、氧化鋅或其混合物。
20. —種制造權(quán)利要求1所述的耐磨耗的抗靜電纖維的方法，其包括如下步驟(a) 取一纖維或由纖維形成的織物；(b) 將步驟(a)的纖維或由纖維形成的織物與權(quán)利要求IO所述的組合物接觸；以及(c) 將經(jīng)過步驟(b)處理的纖維或由纖維形成的織物加熱千燥。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中所述步驟(b)使纖維或織物與組合物接觸的處理采用油輪、油嘴、浸漬、涂布或噴灑進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種耐磨耗的抗靜電纖維/織物，更進(jìn)一步地，本發(fā)明還涉及用于制造該纖維/織物的組合物以及該抗靜電纖維/織物的制造方法。本發(fā)明提供的組合物包括0.5-70wt％的高分子材料顆粒；0.1-50wt％的烷基磷酸酯鹽；余量為溶劑。所述制造抗靜電纖維/織物的方法是使纖維的表面形成高分子材料與烷基磷酸酯鹽的混摻熱熔著層，進(jìn)而提升纖維/織物的抗靜電性以及耐磨耗性能。
文檔編號D06M13/292GK101463560SQ20071015978
公開日2009年6月24日 申請日期2007年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月21日
發(fā)明者謝孟志, 陳曉萍, 黃泳彬 申請人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院