基于尖端放電效應的抗靜電纖維的制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種基于尖端放電效應的抗靜電纖維的制備方法，其特征是，包括以下步驟：（1）制備粒徑小于100nm的納米導電粉體；（2）納米導電粉體的表面修飾：將納米導電粉體通過高速捏合機進行表面修飾，表面修飾劑經霧化裝置噴入與納米導電粉體混合；（3）抗靜電母粒的制備：將經步驟（2）表面修飾后的納米導電粉體與樹脂粉體混合均勻，混好的原料經雙螺桿擠出共混造粒擠出，得到抗靜電母粒；（4）將抗靜電母粒干燥后與基本樹脂切片混合均勻，喂入紡絲機的喂料器進行熔體紡絲，紡絲速度為600～3000m/min，紡絲組件初始壓力8～16MPa，得到所述的抗靜電纖維。本發明通過納米導電粉體制備及表面修飾制備功能母粒并進行紡絲，制備具有不同顏色的抗靜電纖維。
【專利說明】
基于尖端放電效應的抗靜電纖維的制備方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種基于尖端放電效應的抗靜電纖維的制備方法，屬于功能紡織材料技術領域。
【背景技術】
[0002]抗靜電問題一直是化纖面料所面臨的一個持久的問題，目前已經有一些解決方案例如從纖維的本源上來解決，可以制備導電纖維，例如采用高添加量和復合紡絲技術制備導電纖維，所用導電粉體為ΑΤ0、ΑΖ0、ΙΤ0、或者導電炭黑等，纖維的電阻可以達到106歐姆甚至更低，完全可以滿足面料的抗靜電要求，目前在一些安全領域有著廣泛的應用。但是此類纖維也有不可彌補的缺陷:第一、成本太高，白色導電纖維目前市場最低價在25萬/噸左右，這個價格對于傳統紡織品來說難以接受;第二、纖維力學性能差，目前針織面料越來越多，尤其是經編面料的應用越來越廣泛，但是對纖維的機械性能也較高，導電纖維基本不能達到針織張力的要求，難以在針織領域大范圍使用;第三、纖維的直徑太粗，目前市場上的導電纖維單纖細度在6-10D左右，會產生強烈的刺癢感，影響面料的手感和風格;第四、纖維的顏色差異，導電纖維一般都帶有顏色，目前市場上以黑色、灰色或者淺色導電絲為主，這些顏色的差異會使得面料形成條紋或者隱紋，影響面料的視覺效果。目前導電纖維的制備技術還掌握在美日等發達國家手中，對于中國產品的開發也不利。目前市場上比較多的面料是采用抗靜電后整理來實現面料的抗靜電功能的，這種方式相對于使用導電纖維來說成本較低，效果顯著，因此也為大多數面料廠家所使用。但是這種方式雖然低廉有效，卻也存在不可避免的缺陷:(I)附加污染，目前一般是采用抗靜電劑后整理，增加了廢水的污染程度，也增加了廢水的處理難度；(2)持久性不夠，目前采用的抗靜電后整理方式耐洗性不好，一般很少有能達到標準要求的耐洗性，不利于紡織品的出口，降低了紡織品的競爭優勢，增加了貿易中的糾紛。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種基于尖端放電效應的抗靜電纖維的制備方法，通過納米導電粉體制備及表面修飾制備功能母粒并進行紡絲，制備具有不同顏色的抗靜電纖維。
[0004]按照本發明提供的技術方案，一種基于尖端放電效應的抗靜電纖維的制備方法，其特征是，包括以下步驟:
(1)制備粒徑小于10nm的納米導電粉體；
(2)納米導電粉體的表面修飾:將納米導電粉體通過高速捏合機進行表面修飾，溫度為20?90 °C，攪拌速度為500?2000轉/min，表面修飾劑經霧化裝置噴入與納米導電粉體混合，表面修飾劑的加入量為納米導電粉體質量的I?5 wt%，高速混合30?90min;
(3 )抗靜電母粒的制備:將經步驟(2 )表面修飾后的納米導電粉體與樹脂粉體混合均勻，納米導電粉體占整體質量的1?50 wt%，混好的原料經雙螺桿擠出共混造粒擠出，得到抗靜電母粒；
(4)將抗靜電母粒于100?180 °C溫度干燥2?8小時;將抗靜電母粒與基本樹脂切片混合均勾，喂入紡絲機的喂料器進行恪體紡絲，紡絲速度為600?3000m/min，紡絲組件初始壓力8?16MPa，得到所述的抗靜電纖維。
[0005]在一個【具體實施方式】中，所述步驟(I)納米導電粉體采用氣流粉碎的方式制備。
[0006]在一個【具體實施方式】中，所述納米導電粉體為金屬氧化物、金屬硫化物或碳系導電物質。
[0007]在一個【具體實施方式】中，所述納米導電粉體為二氧化鈦、氮摻雜二氧化鈦、氧化鋅、鋁摻雜氧化鋅、氧化錫、銻摻雜二氧化錫(ATO)、氧化亞銅、硫化鐵、導電炭黑、石墨、石墨烯或碳納米管。
[0008]在一個【具體實施方式】中，所述步驟(2)中表面修飾劑為活性有機硅系列表面修飾劑或鈦酸酯系列表面修飾劑。
[0009]在一個【具體實施方式】中，所述步驟(3)中樹脂粉體為PET粉體、PBT粉體、PTT粉體、PC粉體、尼龍6粉體、尼龍66粉體、聚丙烯粉體或聚乙烯粉體。
[0010]在一個【具體實施方式】中，所述基本樹脂切片為聚酯類切片、聚烯烴類切片或聚酰胺類切片。
[0011]在一個【具體實施方式】中，所述基本樹脂切片為PET切片、PBT切片、PTT切片、聚乙烯切片、聚丙烯切片、PA6切片或PA66切片。
[0012]在一個【具體實施方式】中，所述抗靜電纖維的單絲纖度為0.5?10D。
[0013]本發明采用全新的抗靜電機理制備新的抗靜電纖維，纖維直徑可以做到超細纖維，纖維可以做成白色，具有永久性抗靜電功能，機械性能可以達到普通纖維的標準，完全滿足各種織造的要求，成本與抗靜電后整理相當，僅為使用白色導電纖維的四分之一，減少了污染，本發明可以擴大紡織品的出口，提升紡織品的附加值。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明得到的抗靜電纖維的SEM圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結合具體附圖對本發明作進一步說明。
[0016]實施例1:一種基于尖端放電效應的抗靜電纖維的制備方法，包括以下步驟:
(1)采用氣流粉碎的方式制備粒徑小于10nm的納米導電粉體;所述納米導電粉體為二氧化鈦；
(2)納米導電粉體的表面修飾:將納米導電粉體通過高速捏合機進行表面修飾，溫度為20 °C，攪拌速度為500轉/min，表面修飾劑經霧化裝置噴入與納米導電粉體混合，表面修飾劑的加入量為納米導電粉體質量的lwt%，高速混合90min ；所述表面修飾劑為活性有機娃系列表面修飾劑；
(3 )抗靜電母粒的制備:將經步驟(2 )表面修飾后的納米導電粉體與樹脂粉體混合均勻，樹脂粉體采用PBT樹脂粉體，納米導電粉體占整體質量的10 wt%，混好的原料經雙螺桿擠出共混造粒擠出，加工溫度為270°C，得到抗靜電母粒； (4 )將抗靜電母粒于10 0C溫度干燥8小時;將抗靜電母粒與基本樹脂切片混合均勻，喂入紡絲機的喂料器進行熔體紡絲，基本樹脂切片采用PET切片，紡絲溫度為255°C，紡絲速度為600m/min，紡絲組件初始壓力8MPa，得到所述的抗靜電纖維，抗靜電纖維的顏色可以為白色、黑色、淺色等不同顏色。
[0017]實施例1得到的抗靜電纖維的力學性能經測試為:強度為2.13cn/dtex，斷裂伸長率為19%，滿足各種織造方式的要求，單纖的直徑為1D(7微米)，可以開發平布、絨類等各種面料，其電阻為109歐姆，小于國標要求的1011歐姆，制備的面料靜電荷逸散周期為2.6秒，也小于國標要求的15秒，抗靜電性能與淺色導電絲性能相當。
[0018]圖1為抗靜電纖維的掃描電鏡圖片，從圖片上可以看到粒徑小于100納米的導電顆粒在纖維表面形成了均勻分布，這些小的突起就是一個個的“針尖”，在纖維及面料產生了靜電荷的時候就可以集中電荷電離空氣并完成放電，這個過程非常快，從而賦予纖維優良的抗靜電功能，而這些均勻分布顆粒又可以有效的吸收紫外線，起到了很好的抗紫外效果，同時均勻分布的突起也賦予了纖維另一個功能“荷葉效應”，這是一種自清潔功能，而這些顆粒本身具有抗菌效果，也賦予了纖維抗菌的功能。
[0019 ]實施例2: —種基于尖端放電效應的抗靜電纖維的制備方法，包括以下步驟:
(1)采用氣流粉碎的方式制備粒徑小于10nm的納米導電粉體;所述納米導電粉體為氮摻雜二氧化鈦；
(2)納米導電粉體的表面修飾:將納米導電粉體通過高速捏合機進行表面修飾，溫度為90 0C，攪拌速度為2000轉/min，表面修飾劑經霧化裝置噴入與納米導電粉體混合，表面修飾劑的加入量為納米導電粉體質量的5 wt%，高速混合30min;所述表面修飾劑為鈦酸酯系列表面修飾劑；
(3 )抗靜電母粒的制備:將經步驟(2 )表面修飾后的納米導電粉體與樹脂粉體混合均勻，樹脂粉體采用PBT樹脂粉體，納米導電粉體占整體質量的50 wt%，混好的原料經雙螺桿擠出共混造粒擠出，加工溫度為270°C，得到抗靜電母粒；
(4 )將抗靜電母粒于180 0C溫度干燥2小時;將抗靜電母粒與基本樹脂切片混合均勻，喂入紡絲機的喂料器進行熔體紡絲，基本樹脂切片采用PBT切片，紡絲溫度為270°C，紡絲速度為3000m/min，紡絲組件初始壓力16MPa，得到所述的抗靜電纖維，抗靜電纖維的顏色可以為白色、黑色、淺色等不同顏色，抗靜電纖維的單絲纖度為10D。
[0020]實施例3: —種基于尖端放電效應的抗靜電纖維的制備方法，包括以下步驟:
(1)采用氣流粉碎的方式制備粒徑小于10nm的納米導電粉體;所述納米導電粉體為氧化鋅；
(2)納米導電粉體的表面修飾:將納米導電粉體通過高速捏合機進行表面修飾，溫度為60 °C，攪拌速度為1000轉/min，表面修飾劑經霧化裝置噴入與納米導電粉體混合，表面修飾劑的加入量為納米導電粉體質量的2wt%，高速混合60min;所述表面修飾劑為活性有機娃系列表面修飾劑；
(3 )抗靜電母粒的制備:將經步驟(2 )表面修飾后的納米導電粉體與樹脂粉體混合均勻，樹脂粉體采用PBT樹脂粉體，納米導電粉體占整體質量的20 wt%，混好的原料經雙螺桿擠出共混造粒擠出，加工溫度為270°C，得到抗靜電母粒；
(4)將抗靜電母粒于160 °C溫度干燥6小時;將抗靜電母粒與基本樹脂切片混合均勻，喂入紡絲機的喂料器進行熔體紡絲，基本樹脂切片采用聚乙烯切片，紡絲溫度為130°C，紡絲速度為I OOOm/min，紡絲組件初始壓力I OMPa，得到所述的抗靜電纖維，抗靜電纖維的顏色可以為白色、黑色、淺色等不同顏色，抗靜電纖維的單絲纖度為0.f5D。
[0021]本發明針對合成纖維靜電荷積聚的難題提出了一條切實可行的解決方案，在不損害合成纖維物理和化學性能的基礎上不僅解決了合成纖維靜電的問題，更通過納米粉體的均勻分布的方式使得纖維及其面料具備了抗菌、抗紫外和自清潔功能，增加了纖維及面料附加值的同時也擴展了其在紡織范圍內的應用領域。
[0022]由于實現了抗靜電粉體在纖維表面及內部的均勻分布，因此賦予纖維抗菌和自清潔的功能，而納米粉體的直徑小于100納米，可以有效吸收紫外線，尤其是可以致癌的遠紫外線有強烈吸收，具有很好的抗紫外功能。
[0023]本發明通過將導電粉體超細化，粒徑小于100納米的時候可以模仿針尖(直徑100納米左右)電荷集中使得周圍空氣高度電離而成為導體，從而使得靜電荷快速釋放到被電離的空氣中，從而解決合成纖維的靜電荷積聚問題，解決了其制成品面料的抗靜電問題，提高了纖維及面料的附加值。本技術提出了一種新的解決合成纖維及其制成品面料的靜電問題的方案，同時賦予纖維及面料抗遠紫外、抗菌及自清潔功能，為合成纖維的應用拓寬了范圍。
【主權項】
1.一種基于尖端放電效應的抗靜電纖維的制備方法，其特征是，包括以下步驟: (1)制備粒徑小于10nm的納米導電粉體； (2)納米導電粉體的表面修飾:將納米導電粉體通過高速捏合機進行表面修飾，溫度為20?90 °C，攪拌速度為500?2000轉/min，表面修飾劑經霧化裝置噴入與納米導電粉體混合，表面修飾劑的加入量為納米導電粉體質量的I?5 wt%，高速混合30?90min; (3)抗靜電母粒的制備:將經步驟(2)表面修飾后的納米導電粉體與樹脂粉體混合均勻，納米導電粉體占整體質量的1?50 wt%，混好的原料經雙螺桿擠出共混造粒擠出，得到抗靜電母粒； (4)將抗靜電母粒于100?180°C溫度干燥2?8小時;將抗靜電母粒與基本樹脂切片混合均勾，喂入紡絲機的喂料器進行恪體紡絲，紡絲速度為600?3000m/min，紡絲組件初始壓力8?16MPa，得到所述的抗靜電纖維。2.如權利要求1所述的基于尖端放電效應的抗靜電纖維的制備方法，其特征是:所述步驟(I)納米導電粉體采用氣流粉碎的方式制備。3.如權利要求1所述的基于尖端放電效應的抗靜電纖維的制備方法，其特征是:所述納米導電粉體為金屬氧化物、金屬硫化物或碳系導電物質。4.如權利要求3所述的基于尖端放電效應的抗靜電纖維的制備方法，其特征是:所述納米導電粉體為二氧化鈦、氮摻雜二氧化鈦、氧化鋅、鋁摻雜氧化鋅、氧化錫、銻摻雜二氧化錫(ATO)、氧化亞銅、硫化鐵、導電炭黑、石墨、石墨烯或碳納米管。5.如權利要求1所述的基于尖端放電效應的抗靜電纖維的制備方法，其特征是:所述步驟(2)中表面修飾劑為活性有機硅系列表面修飾劑或鈦酸酯系列表面修飾劑。6.如權利要求1所述的基于尖端放電效應的抗靜電纖維的制備方法，其特征是:所述步驟(3 )中樹脂粉體為PET粉體、PBT粉體、PTT粉體、PC粉體、尼龍6粉體、尼龍66粉體、聚丙烯粉體或聚乙烯粉體。7.如權利要求1所述的基于尖端放電效應的抗靜電纖維的制備方法，其特征是:所述基本樹脂切片為聚酯類切片、聚烯烴類切片或聚酰胺類切片。8.如權利要求7所述的基于尖端放電效應的抗靜電纖維的制備方法，其特征是:所述基本樹脂切片為PET切片、PBT切片、PTT切片、聚乙烯切片、聚丙烯切片、PA6切片或PA66切片。9.如權利要求1所述的基于尖端放電效應的抗靜電纖維的制備方法，其特征是:所述抗靜電纖維的單絲纖度為0.5?10D。
【文檔編號】D01F6/90GK106065498SQ201610388967
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年6月4日 公開號201610388967.0, CN 106065498 A, CN 106065498A, CN 201610388967, CN-A-106065498, CN106065498 A, CN106065498A, CN201610388967, CN201610388967.0
【發明人】劉水平, 夏清明, 譚連江
【申請人】江蘇啟弘新材料科技有限公司