專利名稱：：白色導電復合纖維的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種導電復合纖維。
背景技術：
：常規(guī)高分子材料的介電常數和導電性都很低，用高分子材料制成的纖維在摩擦時容易產生靜電，而強烈的靜電放電常導致化學工業(yè)中的爆炸和電子工業(yè)中的集成電路的損壞，靜電還給紡織后加工帶來困難和織物使用的沾污、粘塵等問題。因此，靜電防護是各行業(yè)最為關注的安全問題之一?！憧轨o電纖維的電阻為1081012Qcm，為了使織物具有抗靜電性，抗靜電纖維在織物中的混用量要達到50%以上。而具有金屬或半導體的導電水平(比電阻小于l(fQ，cm)的導電纖維，與基體纖維以混纖、混紡、交捻、交編、交織等方式混用，混用量0.15%，即可在紡織品中起到電極作用，產生電暈放電(空氣電離)，使靜電消除，而且抗靜電效力持久，因而被稱為織物抗靜電的第三代方法。目前用量最大的主要導電性填充物為導電炭黑或導電碳納米管，如中國專利CN1584140A公開了一種以導電炭黑作為導電組分，通過包覆，分散處理將其分散在聚酯中擠出制得導電母粒再通過復合紡絲制成導電纖維的方法。這種導電纖維顏色為黑色不易染色，而且加入的炭黑如果少了達不到導電的效果加入多了分散不好，可紡性差。又如中國專利CN1563526A公開了一種以碳納米管為導電介質的導電纖維制造方法。這種導電纖維同樣由于顏色問題而使應用范圍受到限制，而且碳納米管在聚合物纖維中的取向度低，在纖維斷裂時碳納米管很容易被拔出，使導電功能不穩(wěn)定。而目前大部分導電母粒的聚酯基是采用單一的聚酯，如上述兩篇專利中前者采用PET聚酯粉體，后者采用聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丙二醇酯或聚對苯二甲酸丁二醇酯中的至少一種。又如專利CN1176142C所述的聚合物中提及采用的聚酯也是單一的聚酯。雖然這些聚酯為線性分子，但在加入大量的填料后由于流動性不夠好還是會影響填料的分散，使導電性不穩(wěn)定。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于提供一種導電性好、可紡性強、力學性能好、白色易染的白色導電復合纖維。本發(fā)明的技術解決方案是—種白色導電復合纖維，其特征是由導電母粒與聚酯按重量比為1590:1085通過異型噴絲板復合紡絲制成，其中，導電母粒由聚對苯二甲酸丁二醇酯或聚對苯二甲酸丁二醇酯共聚酯、納米粉體及導電增強劑三種組分組成；其中導電增強劑的含量為納米粉體重量的020wt%;在聚對苯二甲酸丁二醇酯或聚對苯二甲酸丁二醇酯共聚酯和納米粉體二種組份中聚對苯二甲酸丁二醇酯或聚對苯二甲酸丁二醇酯共聚酯占30wt%98.8wt%，納米粉體占1.2wt%70wt%。3紡絲中所使用的異型噴絲板為開口偏芯型噴絲板、C型噴絲板或芯鞘型噴絲板。[OOW]基于JISZ8722所規(guī)定的L*a*b表色系的亮度(L*值)>55，色度(b*值)《6。導電母粒所用的聚對苯二甲酸丁二醇酯共聚酯為與聚醚共聚的聚對苯二甲酸丁二醇酯共聚酯。聚醚為聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇中的一種或幾種。聚醚的分子量為20020000;在聚對苯二甲酸丁二醇酯共聚酯中，所含聚醚的重量百分比為10wt%60wt%。導電母粒中所用納米粉體為白色導電性二氧化鈦粉末，在二氧化鈦表面包覆有錫銻共氧化物導電層，體積電阻為0.42.0歐姆厘米，粒徑為10900nm。導電母粒所用的納米粉體的體積電阻為0.42.0歐姆*厘米，直徑為0.1m10lim。導電母粒所用導電增強劑為硬脂酸鎂、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅中的一種或幾種。紡絲時所用的聚酯為聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯中的至少一種。聚酯中含有重量百分數為030wt^的二氧化鈦。少量的二氧化鈦可以覆蓋住導電母粒的顏色，提高纖維的L值。所述聚酯中雜質二甘醇的含量為0.52wt%。—種白色導電復合纖維的制備方法，其特征是包括下列步驟①將共聚酯切片放入真空干燥箱中低溫干燥1824小時。②將導電增強劑與納米粉體用高速攪拌機攪拌，充分共混。③將經上述處理后的納米粉體及聚乙二醇共聚酯切片分別加入雙螺桿擠出機中的主喂料機和粉體喂料機進行共混加工，于210°C26(TC下熔融擠出，制得導電母粒。④先將上述導電母粒在熱風干燥箱中IO(TC熱風干燥12小時，再與聚酯在真空干燥箱中低溫干燥1824小時后進行充分共混，然后采用異型噴絲板進行熔融紡絲制得產品，紡絲溫度為250°C300。C，紡絲速度為10004000m/min。本發(fā)明導電母粒流動性好，易于紡絲，復合纖維導電性能好，可加工性強。本發(fā)明中導電母粒所用的聚對苯二甲酸丁二醇酯共聚酯中PEG醚鍵吸濕導電，與納米粉體中金屬化合物的電子導電具有抗靜電協(xié)同效應，且PEG柔順鏈的加入使得導電母粒聚酯基的流動性變好，有利于納米粉體更好的分散，更易紡絲加工。另外本發(fā)明中采用導電增強劑，認為硬酯酸鹽中的金屬離子與納米粉體中金屬化合物的電子也具有抗靜電協(xié)同作用，提高了導電性能。下面結合實施例對本發(fā)明進一步說明，但并不限制本發(fā)明的內容。具體實施方案實施例1:納米粉體采用南通雙華新材料有限公司提供的表面包覆有錫銻共氧化物導電層的導電性二氧化鈦(以下簡稱ATO-Ti)。將聚對苯二甲酸丁二醇酯在ll(TC下真空干燥24小時。同時，將ATO-Ti與硬脂酸鈣充分攪拌共混，其中硬脂酸鈣占ATO-Ti總重量的3%。將處理后的聚對苯二甲酸丁二醇酯加入雙螺桿擠出機的主喂料機中以8千克/小時的速度喂料，同時將處理后的AT0-Ti加入雙螺桿擠出機的粉體喂料機中以12千克/小時的速度喂料，其中擠出機的溫度設為230240°C，螺桿電機轉動頻率為17HZ。將上述方法制得的導電母粒40重量份與60重量份聚對苯二甲酸乙二醇酯(二氧化鈦占聚對苯二甲酸乙二醇酯總重量的2.67%)在真空干燥箱中充分干燥，然后采用芯鞘型噴絲板進行熔融紡絲制得產品，其中，芯層為導電母粒，鞘層為聚對苯二甲酸乙二醇酯。紡絲溫度聚對苯二甲酸乙二醇酯出料口29(TC，導電母粒出料口265t:，噴絲板口29(TC，紡絲速度2000m/min。所得導電纖維中包含質量比為24%包覆二氧化鈦的銻、銻共氧化物納米粉體。按實施例1所述制備對比樣品l，除了用聚對苯二甲酸乙二醇酯代替聚對苯二甲酸丁二醇酯。所得導電纖維中包含質量比為24%包覆二氧化鈦的銻、銻共氧化物納米粉體，纖維的體積比電阻為1.4*106Qcm，1>值為56.2，M值為0.21。按實施例1所述制備對比樣品2，不添加導電增強劑硬脂酸鹽，其余同實施例1。纖維的體積比電阻為2.3*106Qcm，L氺值為57.3，b*值0.33。以類似于實施例1的方式，使用相同的聚合物制備實施例28，其中只改變納米粉體在母粒中的添加量。以類似于實施例1的方式，使用相同添加量的聚合物和納米粉體制備實施例915，其中只改聚對苯二甲酸丁二醇酯為聚對苯二甲酸丁二醇酯/聚乙二醇共聚酯。在改變聚對苯二甲酸丁二醇酯/聚乙二醇共聚酯中聚乙二醇分子量的同時，將保持聚乙二醇的添加量在30%(以共聚酯的總重量計).以類似于實施例9的方式，使用相同添加量的共聚酯和納米粉體制備實施例1618，其中在改變聚乙二醇對苯二甲酸丁二醇酯/聚乙二醇共聚酯中聚乙二醇的添加量的同時，將保持聚乙二醇的分子量不變。以類似于實施例1的方式，使用相同添加量的聚合物和納米粉體制備實施例1923，其中只改變導電增強劑在納米粉體中的質量百分比。以類似于實施例1的方式，使用相同添加量的聚合物和納米粉體制備實施例2425，其中在改變導電增強劑種類的同時，將保持導電增強劑的添加量不變。以類似于實施例1的方式，制備實施例2629其中在改變紡絲所用聚酯跟導電母粒的質量比的同時，將保持導電母粒及聚酯的成分不變。以類似于實施例1的方式，使用相同添加量的導電母粒跟聚酯制備實施例3031，其中只改變紡絲中所使用的異型噴絲板的類型。表1:納米粉體添加量對纖維體積比電阻及色調值的影響實施列納米粉體添加量a比電阻/QcmL值b值實施例160%6.1*10355.10.43實施例270%8.5*10254.60.56實施例350%7.0*10756.20.875<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>a納米粉體相對于導電母粒的重量百分比表1表明了隨著納米粉體添加量的增加，纖維的導電性也明顯提高。但當納米粉體加到母?？傊亓康?0%以上時，母粒的可紡性較差。表2聚乙二醇的添加對纖維體積比電阻及色調值的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表2表明聚乙二醇共聚酯的使用使得纖維的導電性明顯提高，而且由于聚乙二醇好的流動性也使得可紡性變好。表3聚乙二醇的添加量對纖維體積比電阻及色調值的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實施列聚乙二醇b添加量。比電阻/QcmL值b值實施例1130%1.1*10356.81.21實施例1620%8.4*10357.20.87實施例1740%1.8*10356.51.88實施例1850%2.1*10355.22.10b聚乙二醇的分子量為4000。聚乙二醇相對于共聚酯重量的百分比表3表明當聚乙二醇在共聚酯中的添加量在30%40%時，纖維的體積比電阻最小，但由于紡絲溫度很高，低熔點的共聚酯容易變黃而且過多的添加聚乙二醇在紡絲時也容易出現斷絲現象。表4導電增強劑在納米粉體中的添加量對纖維體積比電阻及色調值的影響實施列導電增強劑添加量d比電阻/QcmL值b值對比實施例202.3*10657.30.33實施例191%9.5*10358.60.44實施例13%6.1*10355.10.43實施例2010%5.6*10358.80.89實施例2115%5.5*10357.61.01實施例2220%5.7*10356.20.99實施例2330%1.0*10458.31.12d導電增強劑相對于納米粉體重量的百分含量表4表明導電增強劑的加入有利于纖維導電性的增強，但當添加量高于3%低于20%時趨于平衡，超過20%時體積比電阻又開始增大。表5導電增強劑種類對纖維體積比電阻及色調值的影響實施列導電增強劑種類比電阻/QcmL值b值對比實施例202.3*10657.30.33實施例1硬脂酸鈣6.1*10355.10.43<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表5表明導電增強劑的加入確實對纖維的導電性有所改善，其中硬脂酸鈣的效果稍好。表6導電母粒在纖維中的重量百分比比對纖維體積比電阻及色調值的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>e導電母粒在導電纖維中的重量百分比表6表明紡絲過程中導電母粒添加量增大時纖維的導電性會提高，但高的添加量也會帶來L*值下降可紡性變差等問題。表7噴絲板的類型對纖維體積比電阻及色調值的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>fC型噴絲板、開口偏芯型均是芯層為導電母粒鞘層為聚酯表7表明C型噴絲板會使纖維導電性提高但由于導電母粒露出面積相對較大導致L*值有所下降。各種參數測定方法色調L值、b值按JISZ8722所規(guī)定的標準電阻值采用比電阻測定儀進行測定。權利要求一種白色導電復合纖維，其特征是由導電母粒與聚酯按重量比為15～90∶10～85通過異型噴絲板復合紡絲制成，其中，導電母粒由聚對苯二甲酸丁二醇酯或聚對苯二甲酸丁二醇酯共聚酯、納米粉體及導電增強劑三種組分組成；導電增強劑的含量為納米粉體重量的0～20wt％；在聚對苯二甲酸丁二醇酯或聚對苯二甲酸丁二醇酯共聚酯和納米粉體二種組份中聚對苯二甲酸丁二醇酯或聚對苯二甲酸丁二醇酯共聚酯占30wt％～98.8wt％，納米粉體占1.2wt％～70wt％。2.根據權利要求1所述的白色導電復合纖維，其特征是紡絲中所使用的異型噴絲板為開口偏芯型噴絲板、C型噴絲板或芯鞘型噴絲板。3.根據權利要求l所述的白色導電復合纖維，其特征是基于JISZ8722所規(guī)定的L*a*b表色系的亮度(L*值)>55，色度(b*值)《6。4.根據權利要求1所述的白色導電復合纖維，其特征是導電母粒所用的聚對苯二甲酸丁二醇酯共聚酯為與聚醚共聚的聚對苯二甲酸丁二醇酯共聚酯。5.根據權利要求4所述的白色導電復合纖維，其特征是聚醚為聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇中的一種或幾種。6.根據權利要求5所述的白色導電復合纖維，其特征是聚醚的分子量為20020000;在聚對苯二甲酸丁二醇酯共聚酯中，所含聚醚的重量百分比為10wt%60wt%。7.根據權利要求1、2、3、4、5或6所述的白色導電復合纖維，其特征是導電母粒中所用納米粉體為白色導電性二氧化鈦粉末，在二氧化鈦表面包覆有錫銻共氧化物導電層。8.根據權利要求7所述的白色導電復合纖維，其特征是導電母粒所用的納米粉體的體積電阻為0.42.0歐姆厘米，直徑為0.1iim10iim。9.根據權利要求1、2、3、4、5或6所述的白色導電復合纖維，其特征是導電母粒所用導電增強劑為硬脂酸鎂、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅中的一種或幾種，紡絲時所用的聚酯為聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯中的至少一種。10.根據權利要求1、2、3、4、5或6所述的白色導電復合纖維，其特征是聚酯中含有重量百分數為030wt^的二氧化鈦。全文摘要本發(fā)明公開了一種白色導電復合纖維，由導電母粒與聚酯按重量比為15～90∶10～85通過異型噴絲板復合紡絲制成，其中，導電母粒由聚對苯二甲酸丁二醇酯或聚對苯二甲酸丁二醇酯共聚酯、納米粉體及導電增強劑三種組分組成；導電增強劑的含量為納米粉體重量的0～20wt％；在聚對苯二甲酸丁二醇酯或聚對苯二甲酸丁二醇酯共聚酯和納米粉體二種組份中聚對苯二甲酸丁二醇酯或聚對苯二甲酸丁二醇酯共聚酯占30wt％～98.8wt％，納米粉體占1.2wt％～70wt％。本發(fā)明白色導電復合纖維導電性好、可紡性強、力學性能好、白色易染。文檔編號D01D5/00GK101748508SQ20081024282公開日2010年6月23日申請日期2008年12月17日優(yōu)先權日2008年12月17日發(fā)明者吳亞薇,李旭,青山雅俊申請人:東麗纖維研究所(中國)有限公司