基于尖端放電效應(yīng)的抗靜電纖維的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于尖端放電效應(yīng)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(dǎo)電粉體；（2）納米導(dǎo)電粉體的表面修飾：將納米導(dǎo)電粉體通過高速捏合機(jī)進(jìn)行表面修飾，表面修飾劑經(jīng)霧化裝置噴入與納米導(dǎo)電粉體混合；（3）抗靜電母粒的制備：將經(jīng)步驟（2）表面修飾后的納米導(dǎo)電粉體與樹脂粉體混合均勻，混好的原料經(jīng)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(jī)的喂料器進(jìn)行熔體紡絲，紡絲速度為600～3000m/min，紡絲組件初始?jí)毫?～16MPa，得到所述的抗靜電纖維。本發(fā)明通過納米導(dǎo)電粉體制備及表面修飾制備功能母粒并進(jìn)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(yīng)的抗靜電纖維的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種基于尖端放電效應(yīng)的抗靜電纖維的制備方法，屬于功能紡織材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]抗靜電問題一直是化纖面料所面臨的一個(gè)持久的問題，目前已經(jīng)有一些解決方案例如從纖維的本源上來解決，可以制備導(dǎo)電纖維，例如采用高添加量和復(fù)合紡絲技術(shù)制備導(dǎo)電纖維，所用導(dǎo)電粉體為ΑΤ0、ΑΖ0、ΙΤ0、或者導(dǎo)電炭黑等，纖維的電阻可以達(dá)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(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。但是此類纖維也有不可彌補(bǔ)的缺陷:第一、成本太高，白色導(dǎo)電纖維目前市場(chǎng)最低價(jià)在25萬/噸左右，這個(gè)價(jià)格對(duì)于傳統(tǒng)紡織品來說難以接受;第二、纖維力學(xué)性能差，目前針織面料越來越多，尤其是經(jīng)編面料的應(yīng)用越來越廣泛，但是對(duì)纖維的機(jī)械性能也較高，導(dǎo)電纖維基本不能達(dá)到針織張力的要求，難以在針織領(lǐng)域大范圍使用;第三、纖維的直徑太粗，目前市場(chǎng)上的導(dǎo)電纖維單纖細(xì)度在6-10D左右，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的刺癢感，影響面料的手感和風(fēng)格;第四、纖維的顏色差異，導(dǎo)電纖維一般都帶有顏色，目前市場(chǎng)上以黑色、灰色或者淺色導(dǎo)電絲為主，這些顏色的差異會(huì)使得面料形成條紋或者隱紋，影響面料的視覺效果。目前導(dǎo)電纖維的制備技術(shù)還掌握在美日等發(fā)達(dá)國家手中，對(duì)于中國產(chǎn)品的開發(fā)也不利。目前市場(chǎng)上比較多的面料是采用抗靜電后整理來實(shí)現(xiàn)面料的抗靜電功能的，這種方式相對(duì)于使用導(dǎo)電纖維來說成本較低，效果顯著，因此也為大多數(shù)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(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的耐洗性，不利于紡織品的出口，降低了紡織品的競(jìng)爭優(yōu)勢(shì)，增加了貿(mào)易中的糾紛。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種基于尖端放電效應(yīng)的抗靜電纖維的制備方法，通過納米導(dǎo)電粉體制備及表面修飾制備功能母粒并進(jìn)行紡絲，制備具有不同顏色的抗靜電纖維。
[0004]按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，一種基于尖端放電效應(yīng)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(dǎo)電粉體；
(2)納米導(dǎo)電粉體的表面修飾:將納米導(dǎo)電粉體通過高速捏合機(jī)進(jìn)行表面修飾，溫度為20?90 °C，攪拌速度為500?2000轉(zhuǎn)/min，表面修飾劑經(jīng)霧化裝置噴入與納米導(dǎo)電粉體混合，表面修飾劑的加入量為納米導(dǎo)電粉體質(zhì)量的I?5 wt%，高速混合30?90min;
(3 )抗靜電母粒的制備:將經(jīng)步驟(2 )表面修飾后的納米導(dǎo)電粉體與樹脂粉體混合均勻，納米導(dǎo)電粉體占整體質(zhì)量的1?50 wt%，混好的原料經(jīng)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(shí);將抗靜電母粒與基本樹脂切片混合均勾，喂入紡絲機(jī)的喂料器進(jìn)行恪體紡絲，紡絲速度為600?3000m/min，紡絲組件初始?jí)毫??16MPa，得到所述的抗靜電纖維。
[0005]在一個(gè)【具體實(shí)施方式】中，所述步驟(I)納米導(dǎo)電粉體采用氣流粉碎的方式制備。
[0006]在一個(gè)【具體實(shí)施方式】中，所述納米導(dǎo)電粉體為金屬氧化物、金屬硫化物或碳系導(dǎo)電物質(zhì)。
[0007]在一個(gè)【具體實(shí)施方式】中，所述納米導(dǎo)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(dǎo)電炭黑、石墨、石墨烯或碳納米管。
[0008]在一個(gè)【具體實(shí)施方式】中，所述步驟(2)中表面修飾劑為活性有機(jī)硅系列表面修飾劑或鈦酸酯系列表面修飾劑。
[0009]在一個(gè)【具體實(shí)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(gè)【具體實(shí)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(gè)【具體實(shí)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(gè)【具體實(shí)施方式】中，所述抗靜電纖維的單絲纖度為0.5?10D。
[0013]本發(fā)明采用全新的抗靜電機(jī)理制備新的抗靜電纖維，纖維直徑可以做到超細(xì)纖維，纖維可以做成白色，具有永久性抗靜電功能，機(jī)械性能可以達(dá)到普通纖維的標(biāo)準(zhǔn)，完全滿足各種織造的要求，成本與抗靜電后整理相當(dāng)，僅為使用白色導(dǎo)電纖維的四分之一，減少了污染，本發(fā)明可以擴(kuò)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(fā)明得到的抗靜電纖維的SEM圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合具體附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0016]實(shí)施例1:一種基于尖端放電效應(yīng)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(dǎo)電粉體;所述納米導(dǎo)電粉體為二氧化鈦；
(2)納米導(dǎo)電粉體的表面修飾:將納米導(dǎo)電粉體通過高速捏合機(jī)進(jìn)行表面修飾，溫度為20 °C，攪拌速度為500轉(zhuǎn)/min，表面修飾劑經(jīng)霧化裝置噴入與納米導(dǎo)電粉體混合，表面修飾劑的加入量為納米導(dǎo)電粉體質(zhì)量的lwt%，高速混合90min ；所述表面修飾劑為活性有機(jī)娃系列表面修飾劑；
(3 )抗靜電母粒的制備:將經(jīng)步驟(2 )表面修飾后的納米導(dǎo)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(dǎo)電粉體占整體質(zhì)量的10 wt%，混好的原料經(jīng)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(shí);將抗靜電母粒與基本樹脂切片混合均勻，喂入紡絲機(jī)的喂料器進(jìn)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?jí)毫?MPa，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(shí)施例1得到的抗靜電纖維的力學(xué)性能經(jīng)測(cè)試為:強(qiáng)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(fā)平布、絨類等各種面料，其電阻為109歐姆，小于國標(biāo)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(biāo)要求的15秒，抗靜電性能與淺色導(dǎo)電絲性能相當(dāng)。
[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(dǎo)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(gè)個(gè)的“針尖”，在纖維及面料產(chǎn)生了靜電荷的時(shí)候就可以集中電荷電離空氣并完成放電，這個(gè)過程非?？?，從而賦予纖維優(yōu)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(shí)均勻分布的突起也賦予了纖維另一個(gè)功能“荷葉效應(yīng)”，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(shí)施例2: —種基于尖端放電效應(yīng)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(dǎo)電粉體;所述納米導(dǎo)電粉體為氮摻雜二氧化鈦；
(2)納米導(dǎo)電粉體的表面修飾:將納米導(dǎo)電粉體通過高速捏合機(jī)進(jìn)行表面修飾，溫度為90 0C，攪拌速度為2000轉(zhuǎn)/min，表面修飾劑經(jīng)霧化裝置噴入與納米導(dǎo)電粉體混合，表面修飾劑的加入量為納米導(dǎo)電粉體質(zhì)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(jīng)步驟(2 )表面修飾后的納米導(dǎo)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(dǎo)電粉體占整體質(zhì)量的50 wt%，混好的原料經(jīng)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(shí);將抗靜電母粒與基本樹脂切片混合均勻，喂入紡絲機(jī)的喂料器進(jìn)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?jí)毫?6MPa，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(shí)施例3: —種基于尖端放電效應(yīng)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(dǎo)電粉體;所述納米導(dǎo)電粉體為氧化鋅；
(2)納米導(dǎo)電粉體的表面修飾:將納米導(dǎo)電粉體通過高速捏合機(jī)進(jìn)行表面修飾，溫度為60 °C，攪拌速度為1000轉(zhuǎn)/min，表面修飾劑經(jīng)霧化裝置噴入與納米導(dǎo)電粉體混合，表面修飾劑的加入量為納米導(dǎo)電粉體質(zhì)量的2wt%，高速混合60min;所述表面修飾劑為活性有機(jī)娃系列表面修飾劑；
(3 )抗靜電母粒的制備:將經(jīng)步驟(2 )表面修飾后的納米導(dǎo)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(dǎo)電粉體占整體質(zhì)量的20 wt%，混好的原料經(jīng)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(shí);將抗靜電母粒與基本樹脂切片混合均勻，喂入紡絲機(jī)的喂料器進(jìn)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?jí)毫 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(fā)明針對(duì)合成纖維靜電荷積聚的難題提出了一條切實(shí)可行的解決方案，在不損害合成纖維物理和化學(xué)性能的基礎(chǔ)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(shí)也擴(kuò)展了其在紡織范圍內(nèi)的應(yīng)用領(lǐng)域。
[0022]由于實(shí)現(xiàn)了抗靜電粉體在纖維表面及內(nèi)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(yuǎn)紫外線有強(qiáng)烈吸收，具有很好的抗紫外功能。
[0023]本發(fā)明通過將導(dǎo)電粉體超細(xì)化，粒徑小于100納米的時(shí)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(dǎo)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(shù)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(shí)賦予纖維及面料抗遠(yuǎn)紫外、抗菌及自清潔功能，為合成纖維的應(yīng)用拓寬了范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于尖端放電效應(yīng)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(dǎo)電粉體； (2)納米導(dǎo)電粉體的表面修飾:將納米導(dǎo)電粉體通過高速捏合機(jī)進(jìn)行表面修飾，溫度為20?90 °C，攪拌速度為500?2000轉(zhuǎn)/min，表面修飾劑經(jīng)霧化裝置噴入與納米導(dǎo)電粉體混合，表面修飾劑的加入量為納米導(dǎo)電粉體質(zhì)量的I?5 wt%，高速混合30?90min; (3)抗靜電母粒的制備:將經(jīng)步驟(2)表面修飾后的納米導(dǎo)電粉體與樹脂粉體混合均勻，納米導(dǎo)電粉體占整體質(zhì)量的1?50 wt%，混好的原料經(jīng)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(shí);將抗靜電母粒與基本樹脂切片混合均勾，喂入紡絲機(jī)的喂料器進(jìn)行恪體紡絲，紡絲速度為600?3000m/min，紡絲組件初始?jí)毫??16MPa，得到所述的抗靜電纖維。2.如權(quán)利要求1所述的基于尖端放電效應(yīng)的抗靜電纖維的制備方法，其特征是:所述步驟(I)納米導(dǎo)電粉體采用氣流粉碎的方式制備。3.如權(quán)利要求1所述的基于尖端放電效應(yīng)的抗靜電纖維的制備方法，其特征是:所述納米導(dǎo)電粉體為金屬氧化物、金屬硫化物或碳系導(dǎo)電物質(zhì)。4.如權(quán)利要求3所述的基于尖端放電效應(yīng)的抗靜電纖維的制備方法，其特征是:所述納米導(dǎo)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(dǎo)電炭黑、石墨、石墨烯或碳納米管。5.如權(quán)利要求1所述的基于尖端放電效應(yīng)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(jī)硅系列表面修飾劑或鈦酸酯系列表面修飾劑。6.如權(quán)利要求1所述的基于尖端放電效應(yīng)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(quán)利要求1所述的基于尖端放電效應(yīng)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(quán)利要求7所述的基于尖端放電效應(yīng)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(quán)利要求1所述的基于尖端放電效應(yīng)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(hào)】D01F6/90GK106065498SQ201610388967
【公開日】2016年11月2日
【申請(qǐng)日】2016年6月4日 公開號(hào)201610388967.0, CN 106065498 A, CN 106065498A, CN 201610388967, CN-A-106065498, CN106065498 A, CN106065498A, CN201610388967, CN201610388967.0
【發(fā)明人】劉水平, 夏清明, 譚連江
【申請(qǐng)人】江蘇啟弘新材料科技有限公司