[發(fā)明專利]一種抗靜電纖維的制備方法和應(yīng)用

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• 申請日: 2020-03-05
• 公開（公告）號: CN111334900A
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳名海;戴輝;邵苗苗
• 申請（專利權(quán)）人: 江西銅業(yè)技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號: D01F11/08
• 分類號: D01F11/08;D01F11/06
• 代理公司: 北京金智普華知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

本發(fā)明屬于新材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種含有碳納米管的抗靜電纖維的制備方法。該方法通過高溫熔噴制備得到聚合物纖維初生絲，再將聚合物纖維初生絲經(jīng)過含有碳納米管的水性漿料浸潤，通過高溫牽伸，在高溫變形中利用高于玻璃化溫度的軟態(tài)聚合物將表面吸附的碳納米管嵌入表面層基體中，從而獲得具有表面含有碳納米管的抗靜電纖維。本發(fā)明的有益效果是，該技術(shù)方案只需表層少量碳納米管，無需大量添加到整體纖維內(nèi)部，大大降低碳納米管的使用量，降低成本的同時還不改變纖維的外觀顏色，改變了傳統(tǒng)抗靜電纖維黑色或深色的單調(diào)顏色。因此本發(fā)明具有低成本、工藝簡單及產(chǎn)品多樣等優(yōu)勢，具有顯著的市場競爭力，具有重大產(chǎn)業(yè)化價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種抗靜電纖維，特別涉及一種含有碳納米管的抗靜電纖維的制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

紡織產(chǎn)品由于基體聚合物材料不導(dǎo)電，相互摩擦過程中極易產(chǎn)生靜電，尤其在冬季空氣干燥的環(huán)境中，靜電聚集對穿戴者將造成不舒適。在工業(yè)領(lǐng)域，靜電的聚集更有可能帶來重大生產(chǎn)和安全事故，如電子、食品、化工等行業(yè)。消除紡織品靜電最常用的方式是混紡抗靜電纖維，其中抗靜電纖維以金屬纖維和內(nèi)添加導(dǎo)電碳材料的聚合物纖維為主。內(nèi)添加導(dǎo)電炭黑的聚合物纖維由于保持了原有的柔韌性，比金屬纖維具有更好的舒適性和通用性，尤其在抗靜電消費紡織品領(lǐng)域成為了一個巨大的行業(yè)分支。

碳納米管是由單層石墨卷曲形成的一維管狀納米材料，具有導(dǎo)電性好、大長徑比、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等眾多優(yōu)勢，在樹脂基體中添加具有比傳統(tǒng)導(dǎo)電炭黑低得多的導(dǎo)電閾值，使用單壁碳納米管時甚至可實現(xiàn)透明導(dǎo)電功能，是目前最優(yōu)秀的導(dǎo)電填充材料之一。內(nèi)添加改性是最常用的方式，中國發(fā)明專利201811186274.9公開了一種具有抗靜電的腈綸纖維及其制備方法，其使用碳納米管和導(dǎo)電炭黑添加進(jìn)聚丙烯腈基體中，混合后依次通過預(yù)并條機(jī)-腈綸纖維預(yù)并條-粗紗-細(xì)紗-浸漬-烘干-絡(luò)筒等工序后，得到具有抗靜電功能的腈綸纖維。但由于碳納米管巨大的長徑比和表面積，形成強(qiáng)烈的機(jī)械纏繞和范德華作用力導(dǎo)致其難以分散。而且碳納米管大表面積還將導(dǎo)致基體聚合物流動性急劇下降，難以勝任高速紡絲。現(xiàn)有化纖紡絲工藝要求添加碳納米管后的紡絲原料依然保持優(yōu)異的均一性，任何輕微的團(tuán)聚和不均勻都將導(dǎo)致堵塞噴絲孔和斷絲，嚴(yán)重影響了抗靜電纖維的生產(chǎn)效率。因此，通過嘗試特殊的纖維截面，降低碳納米管等導(dǎo)電劑的添加量，以維持基體聚合物足夠的可加工性。中國發(fā)明專利201711318298.0公開了一種抗靜電復(fù)合滌綸纖維，其結(jié)構(gòu)是抗靜電網(wǎng)絡(luò)層包覆滌綸纖維本體外表面，滌綸纖維本體的橫截面呈圓形，中部開設(shè)有十字形孔，圓周方向上向外形成有多個凸起。該纖維具有優(yōu)異的抗靜電性能，同時具有良好的吸濕性、透氣性。雖然也有報道嘗試采用類似印染工藝直接將抗靜電漿料附著在纖維表面，但由于纖維產(chǎn)品直徑細(xì)，曲率大，且聚合物光滑表面，涂層難以形成穩(wěn)定的附著。中國發(fā)明專利發(fā)明201910449401.8公開了一種碳納米管(CNT)粘膠纖維的制造方法，由纖維素黃酸酯溶液、碳納米管分散液接枝共混反應(yīng)經(jīng)過紡絲凝固再生而成。可見，采用涂層技術(shù)制備抗靜電纖維依然具有很大挑戰(zhàn)。正是由于這些技術(shù)難度，導(dǎo)致抗靜電纖維成本一直居高不下，高效低成本制備技術(shù)依然是具有挑戰(zhàn)性的研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明公開了一種抗靜電纖維的制備方法和應(yīng)用，以解決現(xiàn)有技術(shù)的上述以及其他潛在問題中任一問題。

為實現(xiàn)前述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括：一種抗靜電纖維的制備方法，該方法通過高溫熔噴制備得到聚合物纖維初生絲，經(jīng)過含有碳納米管的水性漿料浸潤，通過高溫牽伸，即得到抗靜電纖維。

進(jìn)一步地，所述聚合物可以是聚酯(滌綸)、聚酰胺(錦綸)和聚丙烯腈(腈綸)的任意一種。

進(jìn)一步地，所述高溫熔噴溫度150-250℃，噴絲口直徑0.1-2mm。

進(jìn)一步地，所述碳納米管水性漿料的組分為：

進(jìn)一步，所述含有碳納米管的水性漿料通過超聲、納米研磨、高壓均質(zhì)或高壓射流的分散手段制備得到。