[發(fā)明專利]一種導電聚丙烯纖維的制造方法

有效

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• 申請日: 2012-11-26
• 公開（公告）號: CN102978738A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發(fā)明（設計）人: 汪進前;鄭榮福;凌榮根
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: D01F8/06
• 分類號: D01F8/06;D01F1/09;D01D5/34
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 翁霽明

技術領域

本發(fā)明涉及一種導電聚丙烯纖維的制造方法，包括氧化鋅晶須（ZnO），導電性鈦酸鉀晶須(PTW),ATO導電粉，超導電炭黑等纖維的制造方法，屬于功能纖維制造技術。

背景技術

聚丙烯纖維，也被稱PP纖維或丙綸，是一種用等規(guī)聚丙烯熔融紡制的纖維，它最大優(yōu)點是質輕，其密度為0.91/cm³，比一般化學纖維輕20-30%，是所有紡織纖維中比重最小的一種，它強度高，伸長大，初始模量較高，彈性優(yōu)良。聚丙烯纖維耐磨性僅次于聚酰胺纖維；耐腐蝕性良好，尤其是對無機酸、堿穩(wěn)定性很好；不發(fā)霉,不腐爛,不怕蟲蛀等；但聚丙烯纖維不吸水，靜電很大，常溫體積電阻率高達10¹⁷Ω.cm,，在應用上受到很大限制。

導電纖維通常是指在標準狀態(tài)下(20℃、65%相對濕度)、比電阻在10⁷Ω·cm以下的纖維。這類纖維具有良好的導電性和耐久性，特別是在低濕度下仍具有良好的耐久導電性，因此在工業(yè)、民用等領域有著很大的用途。目前，導電纖維大多以普通成纖高聚物為基體，以被覆或復合方式添加導電物質的導電纖維，通過復合紡絲技術使纖維的一部分含有導電物質，這樣使纖維在具有導電特性的同時，又兼有普通合成纖維優(yōu)異的加工性能，成為具有可紡性的導電纖維。隨著高科技的發(fā)展，在民用和產(chǎn)業(yè)用方面，導電纖維的需求量越來越大，要求也起來越高。

晶須是以單晶形式生長而成的直徑非常小(0.1～10um)、原子排列高度有序、強度接近完整晶體的理論值、有一定長徑比(5～1000)的纖維材料，具有高強度、高模量、高硬度、耐高溫、耐腐蝕等特性；等規(guī)聚丙烯中加入少量晶須，如氧化鋅晶須、碳酸鈣晶須、鈦酸鉀晶須等，便能既增強又增韌，還可提高導電性。

在這眾多種類的晶須中，四針狀氧化鋅晶須(ZnO)以其獨特的立體四針狀結構賦予其突出的導電性；ZnO本身是n型半導體，加之四腳針狀的晶須三維伸展結構，將其分散在基體中時，鄰近各針狀部位相互搭接形成導電通路，使電荷得以傳導，從而賦予材料導電性。導電性鈦酸鉀晶須（PTW）是一種針狀短纖維復合物，由于它的尺寸細小，結晶完整，具有導電等物理機械性能。

多年來科技工作者以普通成纖高分子聚合物為基體，以添加導電物質方式開發(fā)高分子材料導電纖維，這樣使纖維在具有導電特性的同時，又兼有普通合成纖維優(yōu)異的加工性能，成為具有可紡性的功能性纖維，但高分子基質導電纖維的導電性、纖維強度都不如金屬導電纖維，而金屬導電纖維又太硬，缺乏彈性，在使用中受到很大限制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術存在的不足，，提供一種具有良好的導電性和耐久性，特別是在低濕度下仍具有良好的耐久的自生性導電性的導電聚丙烯纖維的制造方法。

本發(fā)明的目的是通過如下技術方案來完成的，一種導電聚丙烯纖維的制造方法，該制造方法包括如下步驟：

A）按質量份數(shù)取12-18份表征參數(shù)直徑為0.2-1um，長度為5-15um的四針狀氧化鋅晶須；3-8份表征參數(shù)直徑為0.2-0.6um，長度為5-12um的導電性鈦酸鉀晶須；將上述材料混合均勻后，在300-400℃真空爐中焙燒4-6h；冷卻后用六偏磷酸鈉在無水乙醇中攪拌分散，然后常壓等離子處理10-20min；用60-70℃含硬脂酸鈣分散液的去離子水中超聲波分散、清洗25-35min，取溶液上層懸浮晶須經(jīng)100目～150目過濾，取改性晶須混合液，并重復操作3-5次直至濾清；濾清后在真空烘箱烘干，得到改性晶須混合物；

B）按質量份數(shù)取步驟A）得到的改性晶須混合物6-10份，摻銻氧化錫導電粉3-5份，超導電炭黑7-17份，鋁酸酯偶聯(lián)劑0.2-0.4份，聚乙烯蠟1.7-3.0份，PP-g-MAH增容劑1.2-2.5份，在60-70℃條件下混合機250-400轉/min密閉攪拌反應45-60min；然后再加入等規(guī)聚丙烯粉100-120份，300-400轉/min攪拌30-45min，得到導電等規(guī)聚丙烯共混物；

C）將步驟B）得到的導電等規(guī)聚丙烯共混物在動態(tài)真空烘箱干燥至含水率≤35ppm，在同向雙螺桿熔融混練擠出機直接擠出，按皮芯質量比20-30﹕80-70與其它有相容性的PP或PE經(jīng)復合紡絲制成導電等規(guī)聚丙烯共混物為皮層的聚丙烯導電纖維。

本發(fā)明優(yōu)選的技術方案是：所述的制造方法，其中：