一種復合導電纖維及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種新型復合導電纖維，該纖維為皮芯型結構，皮層組分為水溶性聚酯，芯層組分為含有導電微粉的聚合物包括聚酯、聚酰胺等。皮芯層重量比為10∶90～80∶20，芯層中的導電微粉含量為20％～50％，纖維的皮芯層結構皆可以是圓形或異形。本發(fā)明的纖維通過復合紡絲設備和復合紡絲工藝進行生產(chǎn)，制得的皮芯型纖維經(jīng)堿處理后可去除皮層的水溶性聚酯，獲得由芯層含導電微粉的聚合物構成的導電纖維，由于其導電成分含量高，導電微粉大量接觸表面，因而纖維表面電阻率低，導電性能優(yōu)異，可廣泛適用于各類防靜電面料和制品中，僅需少量添加即可獲得良好的防靜電效果。
【專利說明】一種復合導電纖維及其制備方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于功能性纖維制造【技術領域】，涉及一種導電性能優(yōu)異的導電纖維及其制備工藝。

【背景技術】
[0002]復合導電纖維是一種將碳黑、Ti02、Sn02、ZnO, CuI等導電微粒添加到聚合物中而得到的導電纖維，其導電原理為導電填料在聚合物填充體系中的含量達到臨界點時，導電粒子在基體中形成導電通道，聚合物從絕緣體轉變?yōu)榘雽w，從而使自身電阻急劇下降，起到導電，即防靜電的作用。其導電性主要取決于所用粒子的類型、聚合物的類型、導電粒子在基體的分散形式、導電粒子的含量、聚合物基體的形態(tài)以及材料的成型工藝。
[0003]復合導電纖維的制備主要包括4個環(huán)節(jié):導電劑的選擇，導電劑表面處理，復合紡絲，后處理。
[0004]復合紡絲類型一般分兩種，海島型:將加入導電劑的聚合物作為導電組與常規(guī)的聚合物進行紡絲，得到以導電組為島，非導電組為海的海島型纖維。連續(xù)型:將導電組與非導電組經(jīng)過匯合后從同一紡絲孔中噴出，即得到連續(xù)型復合導電纖維。
[0005]復合導電纖維由于其良好的導電、耐洗、耐磨、抗彎曲等性能而廣泛用于工業(yè)、家紡產(chǎn)品，如防靜電服、鞋、帽、羊毛衫、羊絨衫等。但大量添加導電粒子降低了成纖聚合物的可紡性，使纖維的成品率下降，成本上升，同時也影響纖維的力學、紡織性能。因此，如何降低導電粒子添加量而維持導電性，或者在不影響可紡性和力學性能的前提下提高導電粒子添加量，成為復合導電纖維未來發(fā)展的方向。


【發(fā)明內容】

[0006]在聚合物中添加導電微粉制得導電纖維，現(xiàn)有技術通過填料共混、熔融紡絲工藝很容易實現(xiàn)，但受到纖維可紡性和后加工過程的限制，導電微粉的添加量一般較低，甚至很難達到某些體系的導電臨界點，因而該結構的導電纖維雖然簡便易得，但導電性能卻亟待提高。本發(fā)明的目的在于解決上述不足，有效提高導電填料的添加量，通過將導電纖維設計為皮芯型復合纖維的芯層，解決可紡性和后加工問題，最終再通過堿處理工藝去除皮層組分，獲得性能優(yōu)異的導電纖維。
[0007]本發(fā)明的技術方案如下:
[0008]I)生產(chǎn)皮芯型復合纖維
[0009]水溶性聚酯、導電微粉母粒和聚酯(或聚酰胺)三種原料切片分別干燥后，采用皮芯型復合紡絲設備，將一定量水溶性聚酯輸入皮層螺桿擠出機，一定量導電微粉母粒和聚酯(或聚酰胺)輸入芯層螺桿擠出機，進行復合熔融紡絲，計量泵分別計量后輸入紡絲箱體，經(jīng)特殊噴絲孔結構的復合紡絲噴絲板擠出，吹風冷卻，上油集成絲束，經(jīng)過后處理制得短纖或長絲。
[0010]所述復合纖維的皮芯層重量比為10:90?80:20o
[0011]所述復合纖維芯層中的導電微粉可以是:金屬粉體、金屬氧化物粉體、碳黑、導電鈦白粉、碳纖維粉等，導電微粉在芯層中的質量百分含量為20%?50%。
[0012]所述特殊噴絲孔結構的復合紡絲噴絲板，擠出纖維為皮芯型結構，其中皮層、芯層皆可為圓形或異形結構。
[0013]2)絲束的后處理工藝
[0014]短纖維:絲束卷繞(速度900m / min)后落桶、集束，再經(jīng)一級牽伸、二級牽伸后卷繞，經(jīng)松弛熱定型(溫度110°C，45min)后切斷、打包，制得皮芯型短纖維。
[0015]長絲:絲束經(jīng)牽伸(牽伸溫度80?95°C,牽伸倍數(shù)2?3倍)、定型(溫度110?1200C )、卷繞(速度1500?5000m / min)等工藝，制得皮芯型長絲。
[0016]3)溶去皮層結構，獲得導電纖維
[0017]上述皮芯型復合纖維，直接應用于織物中已具有一定的防靜電效果，但由于纖維中大量導電成分包裹于芯層之內，為了發(fā)揮更好的導電效能，本發(fā)明將纖維添加到織物中后，經(jīng)濃度為2g / L，溫度為100°C的堿溶液處理一定時間，溶解皮層的水溶性聚酯，獲得由芯層含導電微粉的聚酯或聚酰胺構成的導電纖維。
[0018]本發(fā)明的有益效果:
[0019]現(xiàn)有技術通過添加碳黑、金屬、金屬氧化物等生產(chǎn)的導電纖維，為了克服可紡性和后加工性問題，通常導電微粉的含量僅為5?15%，因而導電性能很難提高。本發(fā)明提供一種同類結構的導電纖維，其導電微粉的含量高達20?50%，表面電阻率低，導電性能十分優(yōu)異。通過采用特定的復合紡絲工藝，將導電纖維作為皮芯型纖維的芯層，保證纖維的良好可紡性，以及牽伸、定型和卷繞等后處理過程的可加工性。
[0020]本發(fā)明以水溶性聚酯作為皮層組分的優(yōu)勢在于:皮芯型纖維在添加高含量導電成分后，仍具有普通滌綸纖維的可紡性和易加工性，同時在纖維的最終應用中不會成為障礙，因為通過一道簡單的堿處理工藝即可溶去皮層組分，獲得由芯層單獨構成的導電纖維，發(fā)揮其優(yōu)異導電性能。
[0021]本發(fā)明制得的皮芯型復合纖維，可以靈活調節(jié)皮芯層的比例，因而可以制得纖度很細的芯層導電纖維，應用于防靜電面料手感更為輕薄柔軟。此外，一般的導電碳纖維由于其剛性不卷曲特點，無法用于紡紗，本發(fā)明的導電短纖具備普通短纖維的波紋卷曲度，與其他纖維有良好的抱合性，可適用于混紡紗線，因而應用更廣泛。
[0022]本發(fā)明采用特殊設計的噴絲板，制得導電纖維可以是圓形或各種異型結構，適應不用的應用需求。尤其異型結構纖維的比表面積較高，纖維表面分散的導電微粒更多，表面電阻率低，電荷釋放較快不易聚集，對織物的防靜電性能更有益。

【具體實施方式】
[0023]下面結合實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明:
[0024]實施例1
[0025]水溶性聚酯、含導電鈦白粉的聚酯母粒和聚酯三種原料切片分別干燥后，采用皮芯型復合紡絲設備，將一定量水溶性聚酯切片輸入皮層螺桿擠出機，一定量含導電鈦白粉的聚酯母粒和聚酯切片輸入芯層螺桿擠出機，進行復合熔融紡絲，計量泵分別計量后輸入紡絲箱體，經(jīng)圓形皮芯復合紡絲噴絲板擠出后，吹風冷卻，上油集成絲束。
[0026]復合纖維的皮芯層重量比為20:80。其芯層中，導電聚酯母粒和聚酯切片的重量比為50:50，導電鈦白粉在芯層中質量百分比為30%。
[0027]纖維絲束卷繞(速度900m / min)后落桶、集束，再經(jīng)一級牽伸(牽伸溫度80°C，牽伸倍數(shù)3倍)及二級牽伸(牽伸溫度120°C，牽伸倍數(shù)1.0倍)后卷繞，經(jīng)松弛熱定型(溫度110°C，45min)后切斷、打包，制得皮芯型短纖維。
[0028]將皮芯型滌綸短纖制備混紡紗線，應用于織物，在濃度為2g / L，溫度為100°C的堿溶液中處理15min，將皮層的水溶性聚酯全部分解，獲得高含量導電鈦白粉的導電滌綸短纖。
[0029]實施例2
[0030]水溶性聚酯、含銀粉的聚酰胺母粒和聚酰胺三種原料切片分別干燥后，采用皮芯型復合紡絲設備，將一定量水溶性聚酯切片輸入皮層螺桿擠出機，一定量含銀粉的聚酰胺母粒和聚酰胺切片輸入芯層螺桿擠出機，進行復合熔融紡絲，計量泵分別計量后輸入紡絲箱體，經(jīng)十字形皮芯復合紡絲噴絲板擠出后，吹風冷卻，上油集成絲束。
[0031]復合纖維的皮芯層重量比為60:40。其芯層中，導電聚酰胺母粒和聚酰胺切片的重量比為70:30，導電銀粉體在芯層中質量百分比為50%。
[0032]制得的復合纖維絲束經(jīng)牽伸(牽伸溫度85°C，牽伸倍數(shù)2倍)、定型(溫度110?V )、卷繞(速度2000m / min)，獲得皮芯型復合尼龍長絲。
[0033]將皮芯型復合尼龍長絲添加到織物中，在濃度為2g / L，溫度為100°C的堿溶液中處理45min，將皮層的水溶性聚酯全部分解，獲得高含量導電銀粉的異形導電尼龍纖維。
【權利要求】
1.一種復合導電纖維，其特征在于:纖維為皮芯型結構，皮層組分為水溶性聚酯，芯層組分為含有導電微粉的聚合物包括聚酯、聚酰胺等。采用復合紡絲設備和復合紡絲生產(chǎn)工藝制得皮芯型纖維，添加到織物中后，經(jīng)堿處理工序，可去除纖維皮層組分，獲得由芯層含導電微粉的聚合物構成的導電纖維。
2.如權利要求1所述的一種復合導電纖維，其特征在于纖維的皮芯層重量比為10:90 ?80:20o
3.如權利要求1所述的一種復合導電纖維，其特征在于芯層中的導電微粉可以是:金屬粉體、金屬氧化物粉體、碳黑、導電鈦白粉、碳纖維粉等，導電微粉在芯層中的質量百分含量為20%?50%。
4.如權利要求1所述的一種復合導電纖維，其特征在于纖維的皮層、芯層皆可為圓形或異形結構。
5.如權利要求1所述的一種復合導電纖維，其生產(chǎn)工藝為:將水溶性聚酯輸入皮層螺桿擠出機，含導電微粉的母粒和聚酯(或聚酰胺)輸入芯層螺桿擠出機，進行復合熔融紡絲，計量泵分別計量后輸入紡絲箱體，由復合噴絲板組件擠出，經(jīng)紡絲后處理制得皮芯型復合長絲或短纖。該纖維添加到織物中后，經(jīng)過適當濃度和溫度的堿溶液處理一定時間，溶解皮層的水溶性聚酯，獲得由芯層含導電微粉的聚酯或聚酰胺構成的導電纖維。
【文檔編號】D01F6/90GK104420005SQ201310376056
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年8月26日 優(yōu)先權日:2013年8月26日
【發(fā)明者】趙茂成, 陳琳, 錢君杰, 曾彬雅 申請人:上海貴達科技有限公司