[發(fā)明專利]一種碳納米管/納米ATO/聚丙烯導(dǎo)電纖維的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110429651.9
• 申請日: 2011-12-20
• 公開（公告）號: CN102409421A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 潘瑋;張慧勤;曲良俊;裴海燕;張啟
• 申請（專利權(quán)）人: 中原工學(xué)院
• 主分類號: D01F6/46
• 分類號: D01F6/46;D01F1/09
• 代理公司: 鄭州中原專利事務(wù)所有限公司 41109
• 代理人: 張紹琳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于復(fù)合纖維及其制備領(lǐng)域，特別涉及一種碳納米管/納米ATO/聚丙烯復(fù)合纖維及其制備方法。

背景技術(shù)

合成纖維與天然纖維相比，具有強度高、耐磨等優(yōu)點，?已被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。在加工或使用過程中由于摩擦而易產(chǎn)生靜電，當(dāng)集聚的靜電高于500V時，?會因放電產(chǎn)生火花、引起火災(zāi)，高于8000V時，?則會產(chǎn)生電擊現(xiàn)象。因此，自合成纖維問世以來，?人們就一直致力于各有關(guān)抗靜電方面的研究。尤其是近十年來，?高分子化學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域開發(fā)研究的進步，?在提高抗靜電性及耐久性方面都取得了一定的進展。

將導(dǎo)電填料以不同的方式和加工工藝均勻分布到成纖聚合物基體中是制備導(dǎo)電纖維最常見的一種方式。由于此種制備導(dǎo)電纖維的方法可以在很大范圍內(nèi)根據(jù)使用要求調(diào)節(jié)材料的電學(xué)和力學(xué)性能，質(zhì)量輕、易加工成型、成本低、技術(shù)成熟，因而近些年來得到了迅速的發(fā)展。

納米摻銻二氧化錫(Antimony?Doped?Tin?Oxide，簡稱ATO)是一種N型半導(dǎo)體材料。與傳統(tǒng)的抗靜電材料相比，納米ATO導(dǎo)電粉體具有明顯的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在良好的導(dǎo)電性，淺色透明性，良好的耐候性和穩(wěn)定性以及低的紅外發(fā)射率等方面，是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ男滦投喙δ軐?dǎo)電材料。納米無機粉體改性纖維材料正逐步成為纖維材料改性的一個重要的發(fā)展方向。與其它類型的抗靜電纖維相比，納米級金屬氧化物型抗靜電纖維具有許多獨特的優(yōu)異性能，如不受氣候和使用環(huán)境的限制，穩(wěn)定性較好;納米級金屬氧化物不易從纖維上脫落；纖維制備工藝簡單；纖維使用范圍廣泛，幾乎可用于任何需防靜電的場合等。近年來已經(jīng)有研究者將納米ATO導(dǎo)電粉用于制備抗靜電纖維，如CN186991A采用納米粉體ATO粉為抗靜電劑，以聚乙烯亞胺(?PEI)為分散劑，將納米ATO穩(wěn)定均勻地分散于去離子水中，并將該懸浮液作為聚丙烯腈纖維紡絲過程的預(yù)熱浴，來改善纖維的抗靜電性。

碳納米管(CNTs)是由碳六元環(huán)組成的類似于石墨的平面，?按一定方式卷曲而成的納米級管狀結(jié)構(gòu)。碳納米管又可分為單壁碳納米管(SWNTs)和多壁碳納米管(?MWNTs)兩大類。由于CNTs具有很高的長徑比以及優(yōu)良的電學(xué)和力學(xué)性能，?因此能夠制備具有優(yōu)良功能性(增強、導(dǎo)電等)的CNTs/聚合物復(fù)合材料。專利CN101250770A利用濕法紡絲技術(shù)，使用碳納米管對尚處于凝膠態(tài)的晴綸初生纖維進行快速改性處理，獲得抗靜電晴綸纖維。專利CN101864015A將碳納米管分散到離子液體中，然后將單體、引發(fā)劑加入其中聚合得到聚丙烯腈/碳納米管復(fù)合材料原液，采用濕紡或干噴濕紡工藝制備聚丙烯腈/碳納米管復(fù)合纖維。專利CN1569939A首先將碳納米管分散于水中，然后將碳納米管水溶液與熱塑性聚合物混合、干燥、造粒，最后紡制成導(dǎo)電纖維。上述專利都是將碳納米管作為導(dǎo)電添加劑，材料單一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種將不同形貌和性質(zhì)的納米ATO和碳納米管復(fù)配的聚丙烯導(dǎo)電纖維的制備方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種碳納米管/納米ATO/聚丙烯導(dǎo)電纖維的制備方法，它的步驟如下：

（1）將納米ATO和碳納米管混合后與分散劑一起置于有機溶劑進行表面處理，得到雙組分納米導(dǎo)電劑，納米ATO和碳納米管的質(zhì)量比為1：1?~?100；

（2）將雙組分納米導(dǎo)電劑與聚丙烯切片混合，使用雙螺桿擠出機或單螺桿擠出機，熔融共混并制帶造粒，得到雙組分納米導(dǎo)電劑/聚丙烯復(fù)合導(dǎo)電切片，雙組分納米導(dǎo)電劑與聚丙烯的質(zhì)量比為1:4?~?200；

（3）將復(fù)合切片熔融紡絲，得到碳納米管/納米ATO/聚丙烯初生導(dǎo)電纖維；

（4）將碳納米管/納米ATO/聚丙烯初生導(dǎo)電纖維牽伸定型，得到碳納米管/納米ATO/聚丙烯初生導(dǎo)電纖維。

所述碳納米管為單壁碳納米管、多壁碳納米管中的至少一種。

所述單壁碳納米管、多壁碳納米管經(jīng)酸化處理。

所述的納米ATO為灰白色-藍色粉體，PH值為4.0～7.0，粒徑為?20～100nm。

所述步驟（1）中分散劑為硅烷偶聯(lián)劑（KH550、KH560或KH570）或鈦酸酯偶聯(lián)劑（NDZ-101、NDZ-201），分散劑用量為雙組分納米導(dǎo)電劑質(zhì)量的0.5～4%，每1g分散劑使用有機溶劑20～60ml，所述有機溶劑為乙醇、乙二醇、三氯甲烷、四氫呋喃或丙酮。

所述步驟（1）中納米ATO和碳納米管優(yōu)選質(zhì)量比為1：10?~50。

所述步驟（2）中雙組分納米導(dǎo)電劑與聚丙烯優(yōu)選質(zhì)量比為1:5?~?50。