[發明專利]一種阻燃防靜電錦綸及其制備方法

有效

• 申請號: 201910614477.1
• 申請日: 2019-07-09
• 公開（公告）號: CN110359121B
• 公開（公告）日: 2021-03-05
• 發明（設計）人: 陳琛;韓燚;高超
• 申請（專利權）人: 杭州高烯科技有限公司
• 主分類號: D01F6/90
• 分類號: D01F6/90;D01F1/07;D01F1/09;C08G69/14;C08G69/16
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

本發明公開了一種阻燃防靜電錦綸及其制備方法，通過選擇特定DBP值的炭黑以特定比例與碳納米管、石墨烯復配，形成了納米復合結構，具有良好的導電性。再將其與己內酰胺進行原位共聚、熔融紡絲后，可制備兼具阻燃性和防靜電性的復合錦綸纖維。本發明在僅添加微量碳納米管(0.12％)、微量石墨烯(0.2％)和少量炭黑(2.8％)下，既可使傳統錦綸的電導率和阻燃性顯著上升，并且產品可紡性好，性能穩定，成本低，工業化難度小，具有顯著的實用價值。

技術領域

本發明屬于纖維領域，尤其涉及一種阻燃防靜電錦綸及其制備方法。

背景技術

日常生活中，兩種不同材質的物體接觸后再分離，即可產生靜電現象，這是由于一個物體失去一定電荷后帶正電，而另一個物體得到電荷帶負電，這些電荷難以簡單中和，便會逐漸累積形成靜電。日常生活中形成靜電的最主要途徑是摩擦、感應和傳導三種。靜電本身是一種非常常見的現象，但是當靜電在積累并劇烈釋放時，極易引發電路擊穿、信息干擾、火災、電擊等現象，輕則使人體產生不適，增大灰塵吸附而使環境變臟，重則干擾電磁信號，引發頭暈、頭痛，擊穿電子元器件，甚至引發爆炸和火災。

消除靜電的主要方法是提高材料的電導率，使多余電荷從物體表面傳遞出去或中和。目前常用的導電添加劑包括金屬纖維、碳纖維、復合導電纖維、導電高分子、納米碳顆粒等，從性價比角度考慮，炭黑這種具有多孔納米碳結構的導電材料是最具競爭力的防靜電添加材料。已有許多研究和報道證實炭黑可以有效提升高分子材料的防靜電效果，然而，單一添加炭黑往往需要較高的添加量(大于5％)才能實現效果，而在這樣大的添加量下，復合材料的力學性能很可能收到影響，并且由于炭黑團簇體的存在，將復合材料加工成纖維和薄膜等材料存在產品均一性差、強度低等缺陷。

相比傳統碳材料，納米碳材料具有更小的微觀尺寸，不僅具有高導電導熱等特性，而且分散性好，能在聚合物等體系中更好分散，形成導電網絡，從而達到提升導電性、導熱性、力學強度等效果。其中，碳納米管和石墨烯是今年來最受關注的明星材料。碳納米管是一種一維納米碳材料，在沿納米管方向電子可以快速運動，形成一維導電通路，因此將碳納米管沿同一方向排列形成的碳納米管纖維具有高強度、高電導率的特性，被認為是下一代電輸送材料的最佳選擇。同時，將碳納米管分散于聚合物基體中，一維碳納米管可通過搭接、纏結等形式形成三維網絡結構，從而有效提升聚合物基體的電導率。然而，由于碳納米管比表面積大，具有超高的長徑比，并且未修飾的碳納米管之間具有強烈的范德華力作用，使得碳納米管互相纏結，難以分離，形成團狀或束狀聚集體，從而呈現出較差的分散效果，制約了其性能的充分發揮。石墨烯是一種二維納米碳材料，具有超高理論電導率和導熱率，被視為可與碳納米管匹敵的新興材料。相比于線性的碳納米管，二維石墨烯片更容易形成三維網絡，從而實現高電導率。將石墨烯與碳納米管相結合，可充分利用兩者的優點，石墨烯促進導電網絡的形成，碳納米管依附于石墨烯表面提升石墨烯片的電導率和強度，從而實現協同效應。

發明內容

本發明的目的是針對現有的技術不足，提供一種阻燃防靜電錦綸及其制備方法。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：一種阻燃防靜電錦綸，至少包括接枝有尼龍6分子的碳納米管、接枝有尼龍6分子的單層石墨烯、納米炭黑和游離的尼龍6，碳納米管附著于石墨烯片表面，納米炭黑附著于碳納米管和石墨烯的表面；納米炭黑包含高DBP值納米炭黑和低DBP值納米炭黑，低DBP值納米炭黑的添加量是高DBP值納米炭黑的3～6倍(質量比)，納米炭黑、碳納米管和石墨烯的質量比為1.2～2.8:0.024～0.096:0.032～0.16，碳納米管和石墨烯在錦綸中的質量含量分別為0.024％～0.096％和0.032％～0.16％。

進一步地，所述單層石墨烯片內的缺陷位點處富集低DBP值納米炭黑，碳納米管表面的缺陷位點處富集低DBP值納米炭黑。

進一步地，所述高DBP值納米炭黑的DBP值為360～400，低DBP值納米炭黑的DBP值為200～280。

一種阻燃防靜電錦綸的制備方法，包括以下步驟：