專利名稱：抗靜電丙綸及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種丙綸及其制備方法，具體涉及一種抗靜電丙綸及其制備方法。
背景技術(shù)：
丙綸纖維的抗靜電性能是丙綸纖維的一個(gè)重要指標(biāo)，將直接影響丙綸纖維的加工、應(yīng)用與織物的抗靜電性能。目前，關(guān)于抗靜電丙綸纖維的公開報(bào)道不少，北京服裝學(xué)院公開的專利技術(shù)(CN86106302)以及文獻(xiàn)(CN1136606A)報(bào)道了使用聚乙二醇(PEG)脂肪酸鹽作為抗靜電劑，(合成纖維工業(yè)21(5)，8-11，1998)文獻(xiàn)披露了使用PSUE作為抗靜電劑；(合成纖維工業(yè)24(1)，13-16，2001)披露了使用三種不同的抗靜電體系PET-PEG；PEG/CuI；PET-PEG/PEG/CuI作為抗靜電劑；山東省化學(xué)纖維研究所公開的專利技術(shù)(CN97105683)報(bào)道了使用羥乙基烷基胺作為抗靜電劑。聚丙烯塑料制品中(薄膜，注塑件，片材等)添加抗靜電劑的發(fā)明與研究報(bào)道較多，公開披露的抗靜電劑種類繁多，比較用得多的有丙三醇脂肪酸單酯類，聚氧乙烯醚類及多種聚氧乙烯類加成物，烷基取代二乙醇胺類幾大類。
上述專利和文獻(xiàn)公開的技術(shù)所采用的抗靜電劑所達(dá)到的最高抗靜電水平，體積比電阻在108Ω·cm水平，表面電阻在109Ω水平，抗靜電劑的添加量一般為5～7％左右，添加量過(guò)大，不僅導(dǎo)致丙綸制品的機(jī)械性能和紡絲時(shí)加工性能下降，同時(shí)生產(chǎn)成本相對(duì)較高，因此不能滿足生產(chǎn)的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問(wèn)題是公開一種抗靜電丙綸及其制備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的抗靜電劑添加量過(guò)大的缺陷。
本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思是這樣的高分子材料的內(nèi)添加抗靜電劑，除了應(yīng)有較好的抗靜電性、來(lái)源豐富易得外，還須與該高聚物有適當(dāng)?shù)南嗳菪?，并有較好的熱穩(wěn)定性。尤其是紡制纖維材料時(shí)，紡絲加工溫度較高，一般對(duì)抗靜電劑的熱穩(wěn)定性更應(yīng)有嚴(yán)格的要求。為此，發(fā)明人經(jīng)過(guò)大量的試驗(yàn)，提出了如下的技術(shù)方案一種抗靜電丙綸，由復(fù)合抗靜電劑和聚丙烯構(gòu)成，其組分和重量百分比含量為復(fù)合抗靜電劑0.2～0.8％聚丙烯 99.2～99.8％所說(shuō)的復(fù)合抗靜電劑由抗靜電劑A、抗靜電劑B及抗靜電劑C組成，抗靜電劑A、抗靜電劑B及抗靜電劑C的重量比為抗靜電劑A∶抗靜電劑B∶抗靜電劑C＝1～2.5∶1∶1。
抗靜電劑添加量對(duì)纖維體積比電阻具有直接的影響，采用本發(fā)明的復(fù)合抗靜電劑，其添加量?jī)H達(dá)到聚丙烯重量的0.8％左右，這時(shí)纖維的抗靜電性已能達(dá)到要求，而纖維的力學(xué)性能也保持較好的水平。這也是本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比最大的區(qū)別。
發(fā)明人用紅外光譜法研究了抗靜電劑組分從纖維內(nèi)部向表面遷移的速率問(wèn)題，結(jié)果發(fā)現(xiàn)復(fù)配了抗靜電劑B、C之后，抗靜電劑A的遷移速率加快，因此纖維表面的抗靜電劑在洗滌損失之后，能較快地得到補(bǔ)充。
所述及的抗靜電劑A為丙三醇脂肪酸脂，優(yōu)選硬脂酸單甘油脂，已商品化，有市售；所述及的抗靜電劑B為高級(jí)脂肪醇中的一種，優(yōu)選十八醇，已商品化，有市售；所述及的抗靜電劑C為烯丙基長(zhǎng)鏈酯與順丁烯二酸酐的共聚物，優(yōu)選甲基丙烯酸十四脂與順丁烯二酸酐的共聚物，所述及的烯丙基長(zhǎng)鏈酯與順丁烯二酸酐的共聚物及其制備方法在發(fā)明人在先的中國(guó)專利，申請(qǐng)?zhí)枺?3141829.5中已經(jīng)有詳細(xì)的描述，其結(jié)構(gòu)通式為
R代表氫原子或甲基；R1代表C12～C20脂肪族烷基；n＝70～100；其制備方法包括如下步驟以順丁烯二酸酐與含乙烯基的單體為共聚單體，在引發(fā)劑的存在和氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下，在溶劑中進(jìn)行共聚，獲得共聚物；所說(shuō)的引發(fā)劑為常規(guī)的偶氮類引發(fā)劑，優(yōu)選偶氮二異丁腈，引發(fā)劑用量為總單體摩爾數(shù)的0.05％～0.5％；聚合溫度為40℃～80℃，時(shí)間為3h～8h，順丁烯二酸酐與含乙烯基的單體摩爾比為1∶0.4～1∶0.8；溶劑優(yōu)選甲苯；所說(shuō)的含乙烯基的單體為C12～C20的甲基丙烯酸酯，優(yōu)選甲基丙烯酸碳十四酯。
本發(fā)明的抗靜電丙綸的制備方法包括如下步驟先將抗靜電劑與聚丙烯混和造粒，制成抗靜電劑濃度較高的母粒，然而再在紡絲時(shí)用母粒與聚丙烯再一次混和，稀釋到預(yù)定濃度。
從降低生產(chǎn)成本角度考慮，當(dāng)然應(yīng)盡量提高母粒中抗靜電劑的濃度。但由于抗靜電劑與聚丙烯兩者熔融后粘度相差甚大，如抗靜電劑含量過(guò)高，則難以均勻分散在聚丙烯中，當(dāng)配比中抗靜電劑超過(guò)30％時(shí)，容易在螺桿頭部的抽氣口發(fā)生冒料，造成擠出困難，且使抗靜電母粒中組份比例發(fā)生偏差，不能保持穩(wěn)定。發(fā)生此現(xiàn)象可能是由于抗靜電劑熔點(diǎn)低，進(jìn)入螺桿中先于聚丙烯熔化，熔融后粘度又很低，因此易于與聚丙烯分相，并傾向于流向機(jī)筒一側(cè)，在壓力作用下發(fā)生冒料。故合適的濃度范圍為15-30wt％。
按照本發(fā)明，由于所用的抗靜電劑有較高的吸濕性，如不干燥，則在螺桿中可能發(fā)生抗靜電劑的水解，可觀察到所得到的母粒色黃，碳化雜質(zhì)增加，擠出機(jī)排氣口冒料等現(xiàn)象。所以抗靜電劑必須先經(jīng)干燥。為了防止干燥過(guò)程中抗靜電劑發(fā)生分解等反應(yīng)，干燥溫度不能太高，一般為30～50℃，真空干燥15～30小時(shí)。
混和造粒時(shí)既要保證良好的混合、分散，也要確?？轨o電劑及高分子材料性能不會(huì)變壞。因此在物料有一定流動(dòng)性前提下，加工溫度不宜過(guò)高，以避免聚丙烯或抗靜電劑發(fā)生降解、分解、氧化等反應(yīng)。機(jī)組各區(qū)溫度I區(qū)II區(qū) III區(qū) IV區(qū) V區(qū)機(jī)頭熔體180℃ 172℃ 170℃ 170℃ 170℃ 175℃ 180℃螺桿轉(zhuǎn)速影響物料混和時(shí)所受的剪切力以及物料在螺桿內(nèi)的停留時(shí)間，進(jìn)而影響分散混和的效果以及聚丙烯的降解。本發(fā)明采用200～250轉(zhuǎn)/分，結(jié)果很好。
本發(fā)明的抗靜電丙綸，熔體的非牛頓性在實(shí)際的紡絲條件下(剪切速率＞103S-1)變化不明顯，故對(duì)可紡性無(wú)過(guò)大的影響，本抗靜電丙綸的紡絲溫度較270℃的常規(guī)丙綸紡絲溫度可下降30℃左右，在剪切速率＞103時(shí)，Eη＜20KJ/mol，此值較低，故在實(shí)際紡絲條件下對(duì)溫度波動(dòng)的敏感性較低，有利于生產(chǎn)控制和產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。纖維體積比電阻可達(dá)5.3×107，纖維經(jīng)多次洗滌(二十次洗滌)后，纖維體積比電阻的變化較小。在達(dá)到同樣抗靜電效果時(shí)，本抗靜電劑組合的添加量總和遠(yuǎn)小于單一組分的添加量，故具有低添加量的特點(diǎn)。在添加量不超過(guò)0.75％(抗靜電劑A、抗靜電劑B與抗靜電劑C重量比為7∶3∶3)時(shí)，纖維已具有良好的抗靜電性能(體比電阻107～108Ω·cm)。并對(duì)纖維力學(xué)性能的損失極小，能達(dá)到指標(biāo)范圍。在洗滌20次以后，纖維的體比電阻仍小于109Ω·cm。


圖1為抗靜電劑切片和Y2600聚丙烯兩種原料分別在240℃和270℃的流動(dòng)曲線。
圖2為各剪切速率下的粘流活化能Eη。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1將0.7公斤抗靜電劑A(硬脂酸單甘油脂)，0.3公斤抗靜電劑B(十八醇)，0.3公斤抗靜電劑C(甲基丙烯酸十四脂與順丁烯二酸酐的共聚物)，3.0公斤聚丙烯，混和造粒，制成抗靜電劑濃度為30wt％的母粒，機(jī)組各區(qū)溫度I區(qū)II區(qū) III區(qū) IV區(qū) V區(qū)機(jī)頭熔體180℃ 172℃ 170℃ 170℃ 170℃ 175℃ 180℃轉(zhuǎn)速為200～250轉(zhuǎn)/分。
然后，再與聚丙烯再一次混和，稀釋到0.7％濃度，采用本領(lǐng)域公知的方法，紡速為3600/ming高速紡絲。其抗靜電劑切片和Y2600聚丙烯兩種原料分別在240℃和270℃的流動(dòng)曲線如圖1，發(fā)現(xiàn)在剪切速率＞103S-1時(shí)，這兩條流動(dòng)曲線完全重合，這對(duì)制定紡絲工藝有較大的指導(dǎo)意義，也就是說(shuō)本抗靜電丙綸的紡絲溫度較270℃的常規(guī)丙綸紡絲溫度可下降30℃左右。各剪切速率下的粘流活化能Eη如圖2。粘流活化能隨剪切速率升高而下降，并隨剪切速率升高粘流活化能下降的幅度減少。在剪切速率＞103S-1時(shí)，Eη＜20KJ/mol，此值較低，故該切片在實(shí)際紡絲條件下對(duì)溫度波動(dòng)的敏感性較低。這對(duì)生產(chǎn)控制和產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定是有利的。
實(shí)施例2將0.5公斤抗靜電劑A(硬脂酸單甘油脂)，0.5公斤抗靜電劑B(十八醇)，0.3公斤抗靜電劑C(甲基丙烯酸十四脂與順丁烯二酸酐的共聚物)，3.0公斤聚丙烯，混和造粒，制成抗靜電劑濃度為30wt％的母粒，機(jī)組各區(qū)溫度I區(qū)II區(qū) III區(qū) IV區(qū) V區(qū)機(jī)頭熔體180℃ 172℃ 170℃ 170℃ 170℃ 175℃ 180℃轉(zhuǎn)速為200～250轉(zhuǎn)/分。
然后，再與聚丙烯再一次混和，稀釋到0.8％濃度，采用本領(lǐng)域公知的方法，紡速為2800/min高速紡絲。
實(shí)施例3
試樣制備取實(shí)施例1的的卷繞絲各15g，用45℃的(1％的洗滌劑)洗滌劑液搓洗，漂清后常溫下真空干燥24小時(shí)，然后在測(cè)試環(huán)境中平衡一周。洗滌的目的是洗去纖維表面的紡絲油劑，以免影響測(cè)定結(jié)果。結(jié)果如下


權(quán)利要求
1.一種抗靜電丙綸，其特征在于，其組分和重量百分比含量為復(fù)合抗靜電劑0.2～0.8％，聚丙烯99.2～99.8％；所說(shuō)的復(fù)合抗靜電劑由抗靜電劑A、抗靜電劑B及抗靜電劑C組成，所述及的抗靜電劑A為丙三醇脂肪酸脂中的一種；所述及的抗靜電劑B為高級(jí)脂肪醇中的一種；所述及的抗靜電劑C為烯丙基長(zhǎng)鏈酯與順丁烯二酸酐的共聚物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗靜電丙綸，其特征在于，抗靜電劑A、抗靜電劑B及抗靜電劑C的重量比為抗靜電劑A∶抗靜電劑B∶抗靜電劑C＝1～2.5∶1∶1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗靜電丙綸，其特征在于，靜電劑A為硬脂酸單甘油脂；抗靜電劑B為十八醇；抗靜電劑C為甲基丙烯酸十四脂與順丁烯二酸酐的共聚物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的抗靜電丙綸的制備方法包括如下步驟先將抗靜電劑與聚丙烯混和造粒，制成抗靜電劑濃度較高的母粒，然而再在紡絲時(shí)用母粒與聚丙烯再一次混和，稀釋到預(yù)定濃度，以紡速為2800～3600/ming高速紡絲。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，母粒中抗靜電劑的濃度范圍為15-30wt％。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，抗靜電劑先經(jīng)干燥。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，干燥溫度為30～50℃，真空干燥15～30小時(shí)。
全文摘要
一種抗靜電丙綸，由復(fù)合抗靜電劑和聚丙烯構(gòu)成，其組分和重量百分比含量為復(fù)合抗靜電劑0.2～0.8％，聚丙烯99.2～99.8％。復(fù)合抗靜電劑由抗靜電劑A、抗靜電劑B及抗靜電劑C組成，本發(fā)明的抗靜電丙綸，對(duì)可紡性無(wú)較大的影響，本抗靜電丙綸的紡絲溫度較270℃的常規(guī)丙綸紡絲溫度可下降30℃左右，在實(shí)際紡絲條件下對(duì)溫度波動(dòng)的敏感性較低，有利于生產(chǎn)控制和產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。纖維體積比電阻可達(dá)7.5×10
文檔編號(hào)D01F6/04GK1487128SQ0314199
公開日2004年4月7日 申請(qǐng)日期2003年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月31日
發(fā)明者董擎之, 施英德, 湯曉東 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué)