专利名称：抗静电丙纶及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种丙纶及其制备方法，具体涉及一种抗静电丙纶及其制备方法。
背景技术：
丙纶纤维的抗静电性能是丙纶纤维的一个重要指标，将直接影响丙纶纤维的加工、应用与织物的抗静电性能。目前，关于抗静电丙纶纤维的公开报道不少，北京服装学院公开的专利技术(CN86106302)以及文献(CN1136606A)报道了使用聚乙二醇(PEG)脂肪酸盐作为抗静电剂，(合成纤维工业21(5)，8-11，1998)文献披露了使用PSUE作为抗静电剂；(合成纤维工业24(1)，13-16，2001)披露了使用三种不同的抗静电体系PET-PEG；PEG/CuI；PET-PEG/PEG/CuI作为抗静电剂；山东省化学纤维研究所公开的专利技术(CN97105683)报道了使用羟乙基烷基胺作为抗静电剂。聚丙烯塑料制品中(薄膜，注塑件，片材等)添加抗静电剂的发明与研究报道较多，公开披露的抗静电剂种类繁多，比较用得多的有丙三醇脂肪酸单酯类，聚氧乙烯醚类及多种聚氧乙烯类加成物，烷基取代二乙醇胺类几大类。
上述专利和文献公开的技术所采用的抗静电剂所达到的最高抗静电水平，体积比电阻在108Ω·cm水平，表面电阻在109Ω水平，抗静电剂的添加量一般为5～7％左右，添加量过大，不仅导致丙纶制品的机械性能和纺丝时加工性能下降，同时生产成本相对较高，因此不能满足生产的需要。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是公开一种抗静电丙纶及其制备方法，以克服现有技术存在的抗静电剂添加量过大的缺陷。
本发明的技术构思是这样的高分子材料的内添加抗静电剂，除了应有较好的抗静电性、来源丰富易得外，还须与该高聚物有适当的相容性，并有较好的热稳定性。尤其是纺制纤维材料时，纺丝加工温度较高，一般对抗静电剂的热稳定性更应有严格的要求。为此，发明人经过大量的试验，提出了如下的技术方案一种抗静电丙纶，由复合抗静电剂和聚丙烯构成，其组分和重量百分比含量为复合抗静电剂0.2～0.8％聚丙烯 99.2～99.8％所说的复合抗静电剂由抗静电剂A、抗静电剂B及抗静电剂C组成，抗静电剂A、抗静电剂B及抗静电剂C的重量比为抗静电剂A∶抗静电剂B∶抗静电剂C＝1～2.5∶1∶1。
抗静电剂添加量对纤维体积比电阻具有直接的影响，采用本发明的复合抗静电剂，其添加量仅达到聚丙烯重量的0.8％左右，这时纤维的抗静电性已能达到要求，而纤维的力学性能也保持较好的水平。这也是本发明与现有技术相比最大的区别。
发明人用红外光谱法研究了抗静电剂组分从纤维内部向表面迁移的速率问题，结果发现复配了抗静电剂B、C之后，抗静电剂A的迁移速率加快，因此纤维表面的抗静电剂在洗涤损失之后，能较快地得到补充。
所述及的抗静电剂A为丙三醇脂肪酸脂，优选硬脂酸单甘油脂，已商品化，有市售；所述及的抗静电剂B为高级脂肪醇中的一种，优选十八醇，已商品化，有市售；所述及的抗静电剂C为烯丙基长链酯与顺丁烯二酸酐的共聚物，优选甲基丙烯酸十四脂与顺丁烯二酸酐的共聚物，所述及的烯丙基长链酯与顺丁烯二酸酐的共聚物及其制备方法在发明人在先的中国专利，申请号，03141829.5中已经有详细的描述，其结构通式为
R代表氢原子或甲基；R1代表C12～C20脂肪族烷基；n＝70～100；其制备方法包括如下步骤以顺丁烯二酸酐与含乙烯基的单体为共聚单体，在引发剂的存在和氮气的保护下，在溶剂中进行共聚，获得共聚物；所说的引发剂为常规的偶氮类引发剂，优选偶氮二异丁腈，引发剂用量为总单体摩尔数的0.05％～0.5％；聚合温度为40℃～80℃，时间为3h～8h，顺丁烯二酸酐与含乙烯基的单体摩尔比为1∶0.4～1∶0.8；溶剂优选甲苯；所说的含乙烯基的单体为C12～C20的甲基丙烯酸酯，优选甲基丙烯酸碳十四酯。
本发明的抗静电丙纶的制备方法包括如下步骤先将抗静电剂与聚丙烯混和造粒，制成抗静电剂浓度较高的母粒，然而再在纺丝时用母粒与聚丙烯再一次混和，稀释到预定浓度。
从降低生产成本角度考虑，当然应尽量提高母粒中抗静电剂的浓度。但由于抗静电剂与聚丙烯两者熔融后粘度相差甚大，如抗静电剂含量过高，则难以均匀分散在聚丙烯中，当配比中抗静电剂超过30％时，容易在螺杆头部的抽气口发生冒料，造成挤出困难，且使抗静电母粒中组份比例发生偏差，不能保持稳定。发生此现象可能是由于抗静电剂熔点低，进入螺杆中先于聚丙烯熔化，熔融后粘度又很低，因此易于与聚丙烯分相，并倾向于流向机筒一侧，在压力作用下发生冒料。故合适的浓度范围为15-30wt％。
按照本发明，由于所用的抗静电剂有较高的吸湿性，如不干燥，则在螺杆中可能发生抗静电剂的水解，可观察到所得到的母粒色黄，碳化杂质增加，挤出机排气口冒料等现象。所以抗静电剂必须先经干燥。为了防止干燥过程中抗静电剂发生分解等反应，干燥温度不能太高，一般为30～50℃，真空干燥15～30小时。
混和造粒时既要保证良好的混合、分散，也要确保抗静电剂及高分子材料性能不会变坏。因此在物料有一定流动性前提下，加工温度不宜过高，以避免聚丙烯或抗静电剂发生降解、分解、氧化等反应。机组各区温度I区II区 III区 IV区 V区机头熔体180℃ 172℃ 170℃ 170℃ 170℃ 175℃ 180℃螺杆转速影响物料混和时所受的剪切力以及物料在螺杆内的停留时间，进而影响分散混和的效果以及聚丙烯的降解。本发明采用200～250转/分，结果很好。
本发明的抗静电丙纶，熔体的非牛顿性在实际的纺丝条件下(剪切速率＞103S-1)变化不明显，故对可纺性无过大的影响，本抗静电丙纶的纺丝温度较270℃的常规丙纶纺丝温度可下降30℃左右，在剪切速率＞103时，Eη＜20KJ/mol，此值较低，故在实际纺丝条件下对温度波动的敏感性较低，有利于生产控制和产品质量稳定。纤维体积比电阻可达5.3×107，纤维经多次洗涤(二十次洗涤)后，纤维体积比电阻的变化较小。在达到同样抗静电效果时，本抗静电剂组合的添加量总和远小于单一组分的添加量，故具有低添加量的特点。在添加量不超过0.75％(抗静电剂A、抗静电剂B与抗静电剂C重量比为7∶3∶3)时，纤维已具有良好的抗静电性能(体比电阻107～108Ω·cm)。并对纤维力学性能的损失极小，能达到指标范围。在洗涤20次以后，纤维的体比电阻仍小于109Ω·cm。
图1为抗静电剂切片和Y2600聚丙烯两种原料分别在240℃和270℃的流动曲线。
图2为各剪切速率下的粘流活化能Eη。
具体实施例方式
实施例1将0.7公斤抗静电剂A(硬脂酸单甘油脂)，0.3公斤抗静电剂B(十八醇)，0.3公斤抗静电剂C(甲基丙烯酸十四脂与顺丁烯二酸酐的共聚物)，3.0公斤聚丙烯，混和造粒，制成抗静电剂浓度为30wt％的母粒，机组各区温度I区II区 III区 IV区 V区机头熔体180℃ 172℃ 170℃ 170℃ 170℃ 175℃ 180℃转速为200～250转/分。
然后，再与聚丙烯再一次混和，稀释到0.7％浓度，采用本领域公知的方法，纺速为3600/ming高速纺丝。其抗静电剂切片和Y2600聚丙烯两种原料分别在240℃和270℃的流动曲线如图1，发现在剪切速率＞103S-1时，这两条流动曲线完全重合，这对制定纺丝工艺有较大的指导意义，也就是说本抗静电丙纶的纺丝温度较270℃的常规丙纶纺丝温度可下降30℃左右。各剪切速率下的粘流活化能Eη如图2。粘流活化能随剪切速率升高而下降，并随剪切速率升高粘流活化能下降的幅度减少。在剪切速率＞103S-1时，Eη＜20KJ/mol，此值较低，故该切片在实际纺丝条件下对温度波动的敏感性较低。这对生产控制和产品质量稳定是有利的。
实施例2将0.5公斤抗静电剂A(硬脂酸单甘油脂)，0.5公斤抗静电剂B(十八醇)，0.3公斤抗静电剂C(甲基丙烯酸十四脂与顺丁烯二酸酐的共聚物)，3.0公斤聚丙烯，混和造粒，制成抗静电剂浓度为30wt％的母粒，机组各区温度I区II区 III区 IV区 V区机头熔体180℃ 172℃ 170℃ 170℃ 170℃ 175℃ 180℃转速为200～250转/分。
然后，再与聚丙烯再一次混和，稀释到0.8％浓度，采用本领域公知的方法，纺速为2800/min高速纺丝。
实施例3
试样制备取实施例1的的卷绕丝各15g，用45℃的(1％的洗涤剂)洗涤剂液搓洗，漂清后常温下真空干燥24小时，然后在测试环境中平衡一周。洗涤的目的是洗去纤维表面的纺丝油剂，以免影响测定结果。结果如下
权利要求
1.一种抗静电丙纶，其特征在于，其组分和重量百分比含量为复合抗静电剂0.2～0.8％，聚丙烯99.2～99.8％；所说的复合抗静电剂由抗静电剂A、抗静电剂B及抗静电剂C组成，所述及的抗静电剂A为丙三醇脂肪酸脂中的一种；所述及的抗静电剂B为高级脂肪醇中的一种；所述及的抗静电剂C为烯丙基长链酯与顺丁烯二酸酐的共聚物。
2.根据权利要求1所述的抗静电丙纶，其特征在于，抗静电剂A、抗静电剂B及抗静电剂C的重量比为抗静电剂A∶抗静电剂B∶抗静电剂C＝1～2.5∶1∶1。
3.根据权利要求1所述的抗静电丙纶，其特征在于，静电剂A为硬脂酸单甘油脂；抗静电剂B为十八醇；抗静电剂C为甲基丙烯酸十四脂与顺丁烯二酸酐的共聚物。
4.根据权利要求1、2或3所述的抗静电丙纶的制备方法包括如下步骤先将抗静电剂与聚丙烯混和造粒，制成抗静电剂浓度较高的母粒，然而再在纺丝时用母粒与聚丙烯再一次混和，稀释到预定浓度，以纺速为2800～3600/ming高速纺丝。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，母粒中抗静电剂的浓度范围为15-30wt％。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，抗静电剂先经干燥。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，干燥温度为30～50℃，真空干燥15～30小时。
全文摘要
一种抗静电丙纶，由复合抗静电剂和聚丙烯构成，其组分和重量百分比含量为复合抗静电剂0.2～0.8％，聚丙烯99.2～99.8％。复合抗静电剂由抗静电剂A、抗静电剂B及抗静电剂C组成，本发明的抗静电丙纶，对可纺性无较大的影响，本抗静电丙纶的纺丝温度较270℃的常规丙纶纺丝温度可下降30℃左右，在实际纺丝条件下对温度波动的敏感性较低，有利于生产控制和产品质量稳定。纤维体积比电阻可达7.5×10
文档编号D01F6/04GK1487128SQ0314199
公开日2004年4月7日 申请日期2003年7月31日 优先权日2003年7月31日
发明者董擎之, 施英德, 汤晓东 申请人:华东理工大学