一種三元復(fù)合白色導(dǎo)電纖維的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于功能紡織纖維技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種三元復(fù)合白色導(dǎo)電纖維的制備方法。
技術(shù)背景
[0002]導(dǎo)電纖維是差別化纖維中比較重要的一種。一般合成纖維在生產(chǎn)以及使用過(guò)程中很容易積蓄電荷，由于自身電阻大很難將電荷傳導(dǎo)出去，容易產(chǎn)生靜電。靜電的存在，使衣物更易吸塵，從而嚴(yán)重影響到高精密儀器、生物醫(yī)藥、食品等行業(yè)的生產(chǎn)，同時(shí)也增加了易燃易爆場(chǎng)所發(fā)生火災(zāi)、爆炸的可能性。傳統(tǒng)的抗靜電纖維主要依靠吸收環(huán)境中的水分使自身電阻降低進(jìn)而將電荷傳導(dǎo)出去，這就造成傳統(tǒng)的抗靜電纖維對(duì)環(huán)境依賴性很大。導(dǎo)電纖維依靠自身電暈效果或自由電子移動(dòng)來(lái)釋放靜電，環(huán)境濕度對(duì)導(dǎo)電纖維抗靜電效果影響很小，也使得導(dǎo)電纖維應(yīng)用更加廣泛。導(dǎo)電纖維主要應(yīng)用于合成纖維抗靜電、電磁屏蔽、傳感器等領(lǐng)域。
[0003]在眾多導(dǎo)電纖維中，以炭黑制成的抗靜電織物歷史最悠久且成本最低，但由于炭黑的顏色較深，布面效果呈現(xiàn)黑色條紋感，且常因置放的時(shí)間過(guò)久或銀紡絲時(shí)需要高溫抽絲而失去導(dǎo)電效果，其防塵性能和舒適性能也很難達(dá)到高性能要求。目前市場(chǎng)上采用最多的是復(fù)合型炭黑導(dǎo)電纖維，復(fù)合型導(dǎo)電纖維具有不同的截面，從而具有不同的導(dǎo)電性能、力學(xué)性能及可紡性。中國(guó)專利CN 1138880C公開了一種導(dǎo)電性復(fù)合纖維的制備方法，其中炭黑以點(diǎn)狀均勻分散在纖維的外側(cè)；中國(guó)專利101168861 A公開了一種炭黑在纖維截面呈四楔型分布的復(fù)合導(dǎo)線纖維的制備方法；中國(guó)專利CN 102031588 A公開了一種導(dǎo)電層為三葉型或多葉型復(fù)合導(dǎo)電纖維的制備方法；以上專利代表了目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上導(dǎo)電纖維的主要品種。其中炭黑在皮層的導(dǎo)電纖維具有良好的導(dǎo)電性能，但由于炭黑完全裸露，在使用過(guò)程中有剝落的風(fēng)險(xiǎn)。其他四楔型、三葉型等截面形貌的導(dǎo)電纖維存在加工難度大和導(dǎo)電性能不夠優(yōu)良的缺陷。另外，所有的炭黑系導(dǎo)電纖維都存在染色困難的問(wèn)題，嚴(yán)重的限制了應(yīng)用范圍，因而開發(fā)白色導(dǎo)電纖維是目前研宄的熱點(diǎn)。
[0004]中國(guó)專利CN 101660216 A公開了一種黑色導(dǎo)電材料紡制仿白色導(dǎo)電纖維的方法，采用消光母粒與半光滌綸切片以一字偏心皮芯為復(fù)合方式制備得到仿白色導(dǎo)電纖維，改善了纖維的白度；中國(guó)專利CN 103789863 A公開了一種通過(guò)溶液紡絲制備白色腈綸纖維的制備方法，由無(wú)機(jī)填料添加過(guò)多導(dǎo)致纖維力學(xué)性能大幅下降，且無(wú)機(jī)導(dǎo)電材料易脫落影響纖維的導(dǎo)電性能；中國(guó)專利CN 101358387 A公開了一種五星狀、多星狀截面形貌的白色導(dǎo)電纖維的制備方法，有效的防止了無(wú)機(jī)導(dǎo)電材料的脫落，但存在加工難度大的缺陷；中國(guó)專利 CN 102808236 A，CN 101676450 A, CN 101899724 A 和 CN 101440537 A 先后公開了皮芯復(fù)合結(jié)構(gòu)白色導(dǎo)電纖維的制備方法，以上方法制備得到的白色導(dǎo)電纖維降低了加工難度，然而為了滿足不同領(lǐng)域?qū)щ娎w維的應(yīng)用要求，其力學(xué)性能有待進(jìn)一步提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有白色導(dǎo)電纖維力學(xué)性能低、加工難度大、難以染色的技術(shù)問(wèn)題，提出了一種三元復(fù)合白色導(dǎo)電纖維的制備方法。用本發(fā)明制備的三元復(fù)合白色導(dǎo)電纖維強(qiáng)度高、韌性好、導(dǎo)電性能優(yōu)良、耐持久性好、表面摩擦系數(shù)低。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案:
[0007]本發(fā)明制備得到的三元復(fù)合白色導(dǎo)電纖維按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)為:芯層15?5wt%，中間25?15wt%，皮層60?80wt%;所述的芯層為聚對(duì)苯二甲酸乙二酯樹脂或聚酰胺，所述的中間層為含白色納米導(dǎo)電材料的聚酯樹脂，白色納米導(dǎo)電材料為棒狀二氧化鈦表面包覆摻雜氧化錫和氧化銻，導(dǎo)電粉占聚酯纖維60?85wt% ;所述的皮層為聚烯烴樹脂或聚酯樹脂，制備得到的三元復(fù)合白色導(dǎo)電纖維直徑小于60 μπι。
[0008]所述的三元復(fù)合白色導(dǎo)電纖維，其按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)為芯層15?5wt%，中間25?15wt %，皮層 60 ?80wt %。
[0009]所述的三元復(fù)合白色導(dǎo)電纖維，其芯部為聚對(duì)苯二甲酸乙二酯樹脂或聚酰胺，中間層為含有60?85wt%白色納米導(dǎo)電材料的聚酯樹脂，皮層為聚烯烴樹脂或聚酯樹脂。
[0010]所述的白色納米導(dǎo)電材料為棒狀二氧化鈦表面包覆摻雜氧化錫和氧化銻，直徑為200 ?300nm，長(zhǎng)度為 5_8um。
[0011 ] 所述的聚烯烴樹脂為聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯中的一種。
[0012]所述的聚酯樹脂為聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、聚對(duì)苯二甲酸丙二酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二酯中的一種。
[0013]所述的一種三元復(fù)合導(dǎo)電纖維的制備方法，具體如下:
[0014](I)納米導(dǎo)電材料的制備:將適量棒狀納米二氧化鈦和一定量去離子水加入到反應(yīng)釜中攪拌均勻，然后用硫酸調(diào)節(jié)溶液至pH = 1.0?3.0，控制溫度為50?65°C ;在攪拌下滴加質(zhì)量比為10:1?16:1總濃度為12?18被％的四氯化錫和三氯化銻混合溶液，同時(shí)滴加一定濃度的氫氧化鈉保持溶液的PH值恒定；混合液滴完后，繼續(xù)保持溫度(500C-650C)回流一定時(shí)間；然后過(guò)濾，用去離子水洗滌干凈，然后置于真空干燥箱中70°C干燥10h，研磨后置于馬弗爐中650?850°C煅燒10h，得到納米棒狀導(dǎo)電材料，其表面電阻率為 1.2 X 14?4.8 X 10 5 Ω cm。
[0015](2)白色導(dǎo)電母粒的制備:將干燥過(guò)的基體聚酯樹脂與納米導(dǎo)電材料、分散劑、潤(rùn)滑劑混合均勻，經(jīng)過(guò)雙螺桿熔融擠出，切粒得到的白色導(dǎo)電纖維；分散劑占基體樹脂
0.05?Iwt %，潤(rùn)滑劑占基體樹脂0.01?0.1wt %，納米導(dǎo)電材料占基體樹脂60?85wt %。
[0016](3)三元復(fù)合白色導(dǎo)電纖維的制備:將聚對(duì)苯二甲酸乙二酯樹脂或聚酰胺15?5wt%，和步驟(2)制得的夜光母粒25?15wt%、聚烯烴樹脂或聚酯樹脂60?80wt%，分別通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)熔融，經(jīng)復(fù)合紡絲噴絲組件，經(jīng)牽伸、熱定型得到白色導(dǎo)電纖維。
[0017]所述的三元復(fù)合白色導(dǎo)電纖維直徑小于60 μπι，電阻率為1.1X 17?
3.7 X 19Qcm0
[0018]本發(fā)明采用復(fù)合紡絲的方法制備以聚對(duì)苯二甲酸乙二酯樹脂或聚酰胺為芯部，白色導(dǎo)電母粒為中間層，聚烯烴或聚酯為皮層的三元復(fù)合結(jié)構(gòu)白色導(dǎo)電纖維。其中15?5wt%芯部有利于提高白色導(dǎo)電纖維的力學(xué)性能而且能夠有效的減少納米導(dǎo)電材料的用量節(jié)省成本，25?15wt%白色導(dǎo)電母粒中間層為纖維提供了導(dǎo)電性能，60?80被％的聚烯烴或聚酯皮層起到了保護(hù)的作用，能夠有效防止納米導(dǎo)電材料的脫落，減少摩擦系數(shù)，有利于后續(xù)的織造加工，同時(shí)提高了白色導(dǎo)電纖維的耐磨和耐水洗性能。
[0019]有益效果
[0020](I)本發(fā)明采用皮芯復(fù)合紡絲法制備三元復(fù)合結(jié)構(gòu)白色導(dǎo)電纖維，其中纖維的芯層為對(duì)苯二甲酸乙二酯樹脂或聚酰胺，不含任何無(wú)機(jī)夜光材料，保證了白色導(dǎo)電纖維的力學(xué)性能，改善了熔體紡絲性能。
[0021](2)本發(fā)明所制備的三元復(fù)合結(jié)構(gòu)白色導(dǎo)電纖維，其納米白色導(dǎo)電材料集中于中間層，能夠保證纖維的導(dǎo)電性，同時(shí)減少納米導(dǎo)電材料的添加量，有利于節(jié)省成本。
[0022](3)本發(fā)明所制備的三元復(fù)合結(jié)構(gòu)白色導(dǎo)電纖維，其皮層為聚烯烴樹脂或聚酯樹月旨，能夠有效防止納米導(dǎo)電材料的脫落，提高了白色導(dǎo)電纖維的耐磨和耐水洗性能，同時(shí)減少了摩擦系數(shù)，有利于后續(xù)的織造加工。
【附圖說(shuō)明】
圖1是實(shí)例I制備得到納米白色導(dǎo)電材料
圖2是實(shí)例I制備得到的三元復(fù)合白色導(dǎo)電纖維的表面和截面(a)導(dǎo)電纖維表面光滑(b)三元復(fù)合導(dǎo)電纖維的截面具體實(shí)施方案
[0023]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0024]實(shí)施例1
[0025](I)納米導(dǎo)電材料的制備:將適量棒狀納米二氧化鈦和一定量去離子水加入到反應(yīng)釜中攪拌均勻，然后用硫酸調(diào)節(jié)溶液至PH= 1.5，控制溫度為55°C;在攪拌下滴加質(zhì)量比為12:1總濃度為14wt%的四氯化錫和三氯化銻混合溶液，同時(shí)滴加一定濃度的氫氧化鈉保持溶液的PH值恒定；混合液滴完后，繼續(xù)保持溫度55回流4h ;然后過(guò)濾，用去離子水洗滌干凈，然后置于真空干燥箱中70°C干燥10h，研磨后置于馬弗爐中700°C煅燒10h，得到納米棒狀導(dǎo)電材料，其表面電阻率為3.6 X 15 Ω cm。
[0026](2)白色導(dǎo)線母粒的制備:將干燥過(guò)的基體聚酯樹脂與步驟(I)制得的納米導(dǎo)電材料、分散劑、潤(rùn)滑劑混合均勻，加入雙螺桿擠出機(jī)，經(jīng)熔融，水冷卻，切粒制得白色導(dǎo)電母粒，然后真空干燥備用；分散劑占基體樹脂0.05wt%，潤(rùn)滑劑占基體樹脂0.05wt%，納米導(dǎo)電材料占基體樹脂7Owt %。
[0027](3)三元復(fù)合白色導(dǎo)電纖維的制備:將聚對(duì)苯二甲酸乙二酯樹脂10wt%，和步驟(2)制得的白色導(dǎo)電母粒15wt%、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯樹脂75wt%，分別通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)熔融，經(jīng)復(fù)合紡絲噴絲組件(280°C )，2000米/分鐘卷繞，經(jīng)80°C下2.1倍牽伸、160°C熱定型得到白色導(dǎo)電纖維。
[0028]本實(shí)例所制備的三元復(fù)合白色導(dǎo)電纖維的強(qiáng)度為2.32cN/dtex，表面電阻率為2.4 X 19 Ω cm，單根纖維直徑為36 μ m。
[0029]實(shí)施例2
[0030](I)納米導(dǎo)電材料的制備:將適量棒狀納米二氧化鈦和一定量去離子水加入到反應(yīng)釜中攪拌均勻，然后用硫酸調(diào)節(jié)溶液至pH = 1.5，控制溫度為55°C;在攪拌下滴加質(zhì)量比為12:1總濃度為14wt%的四氯化錫和三氯化鋪混合溶液，同時(shí)滴加一定濃度的氫氧化鈉保持溶液的PH值恒定；混合液滴完后，繼續(xù)保持溫度55回流4h ;然后過(guò)濾，用去離子水洗滌干凈，然后