专利名称：多组分白色导电纤维及生产方法
技术领域：
本发明涉及一种导电纤维，特别涉及一种多组分白色导电纤维。
背景技术：
普通聚合物纤维由于摩擦在干燥的空气中容易产生静电。漆黑的夜晚，我们脱尼龙、毛料衣服时，会发出火花和"叭叭"的响声，这对人体基本无害。但人体长期在静电辐射下，会使人焦躁不安、头痛、胸闷、呼吸困难、咳嗽。在手术台上，静电火花会引起麻醉剂的爆炸，伤害医生和病人；在煤矿，则会引起瓦斯爆炸，会导致工人死伤，矿井报废。静电可吸附空气中大量的尘埃，而且带电性越大、吸附尘埃的数量就越多，而尘埃中往往含有多种有毒物质和病菌，轻则剌激皮肤，影响皮肤的光泽和细嫩，重则使皮肤起癍生疮，更严重的还会引发支气管哮喘和心律失常等病症。防止静电危害的方法从本质上来讲就是减轻或防止摩擦以减少静电荷的产生，或者通过各种途径使静电荷很快的泄漏掉。
导电纤维的产生改善了普通聚合物纤维由于摩擦而容易携带静电的缺点，添加了导电纤维的抗静电织物能够将电荷积聚能力减到最小，防止静电的聚集，进而达到抗静电效果。
目前在众多导电纤维中，以碳黑制成的抗静电织物的历史最悠久且成本最低，但由于炭黑的颜色较深，在导电部分有外露的情况下，导电丝一般呈黑色，限制了导电丝的应用范围。浅色纳米导电粉克服了碳黑颜色黑的缺点，但若要求粉体导电性好，则颜色偏深，在与碳黑同样使 用量的情况下，纳米导电粉母粒的导电性差于碳黑，提高导电粉的添加 量可使母粒导电性提高。
中国专利CN 101050563A (公开号)公开了一种双组分聚合物导电 纤维及其成型复合形态，其使用的导电性金属化合物为含锡、锌、钛、
锑、银、铜或镍的金属化合物粒子，这些金属化合物粒子呈灰色，白度 不高；复合形态为芯鞘复合型、海岛复合型、并列复合型或割纤复合 型，在芯鞘及海岛复合型中，导电组分包覆在普通聚合物层内，放电效 果差，白度高；而并列和割纤复合型中导电组分外露，虽然放电效果提 高，但是白度偏低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种导电性佳、白度高的多组分白色导电纤 维及生产方法。
一种多组分白色导电纤维，其特征在于由含导电粉体的第一聚合 物及主要成分为可成纤聚合物的第二聚合物组成；第一聚合物被部分包 覆在第二聚合物内，截面部分第一聚合物与第二聚合物接触长度占第一 聚合物周长的85% 98%，第一聚合物的与第二聚合物的质量百分比为 5% 50% : 95% 50%。
第一聚合物导电粉体粒径为10nm lto，导电粉体为氧化锌、氧化 钛、氧化锡、氧化锑、二氧化钛表面包覆氧化锡、二氧化钛表面包覆氧 化锑中的至少一种。
第一聚合物中含有的导电粉体重量百分数为35% 75%。第一聚合物中基体聚合物为对苯二甲酸、C2-C4脂肪族二醇和选自
乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二酸、马来酸、苯二甲酸改性剂中一种或多种成分的共聚物。
第二聚合物中成纤聚合物为对苯二甲酸与C2-C4脂肪族二醇共聚物。
第二聚合物中含有抗静电剂和/或低导电粉体含量导电母粒，且抗静电剂和/或低导电粉体含量导电母粒与成纤聚合物的重量百分比为
0% 10% : 1009& 90%。
低粉体含量导电母粒中的导电粉体为氧化锌、氧化钛、氧化锡、氧化锑、二氧化钛表面包覆氧化锡、二氧化钛表面包覆氧化锑中的至少一种。
纤维截面上，导电组分第一聚合物有部分外露，第一聚合物露出部分在圆周方向上长度占单根纤维截面周长的0. 5% 10%。
一种多组分白色导电纤维的生产方法，其特征在于包括如下步骤
a. 将导电粉体干燥后与水分小于100ppm的基体聚合物共混切粒，在挤出温度为240 26(TC条件下，制得第一聚合物；
b. 将通过a步骤制得的第一聚合物干燥，控制其水分小于100ppm，投入一号挤出机，设置熔纺温度为260 28(TC;干燥第二聚合物中的可成纤聚合物，控制其水分小于100ppm，将干燥后水分低于50ppm的抗静电剂和/或低导电粉体含量导电母粒按相对于成纤聚合物重量比为0% 10% : 100% 90%与成纤聚合物共混，投入二号挤出机，熔纺温度设置为275 295°C，纺丝箱体温度为275 295°C;C、使用开口偏芯型喷丝板或C型喷丝板纺出，再对所纺预取向丝
进行延伸，延伸倍率为1.5 3.0，控制全取向丝伸度为25% 55%。
步骤C中纺丝时的纺丝巻绕速度为 一步法纺丝巻绕速度设定为
3500 5000m/min;两步法纺丝设定巻绕速度为1500 3500 m/min。
本发明的优点是浅色纳米导电粉体的应用改善了以往碳黑及碳纳 米管由于颜色太深而使导电纤维的应用范围受到限制的缺点，C型及开 口偏心型喷丝板的应用既保证了导电组分的外露，提高了导电纤维的白 度，同时也使导电组分部分嵌在成纤聚合物内，减少了导电组分的外露， 提高了单丝纤维之间的集束性，有利于后加工，且在后加工及织物使用
过程中，导电组分不易脱落，达到永久导电的效果。复合导电纤维导电
性佳、白度高，其体积电阻率为103 105Q cm，白度L值为55 75。
图1是本发明多组分复合导电纤维开口偏芯型截面示意图。
图2是本发明多组分复合导电纤维实施例6中C型截面示意图。
图3是本发明多组分复合导电纤维对比例1中三点露出型截面示意图。
图4是本发明多组分复合导电纤维对比例2中芯鞘型截面示意图。 其中，斜线区域为第一聚合物导电组分，白色区域为第二成纤聚合
具体实施例方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步说明。以下实施例不应看作 是对本发明的限制。实施例1
将真空干燥后水分小于100ppm的纳米导电粉体(二氧化钛表面包覆氧化锡或二氧化钛表面包覆氧化锑)65份，干燥后水分小于100ppm的聚对苯二甲酸丙二醇酯35份与硬脂酸钙或硬脂酸镁混合后喂入螺杆挤出机，螺杆设定温度为25(TC，共混挤出后切粒干燥，控制其水分在100ppm以下，将干燥后的导电母粒投入一号纺丝箱，设定螺杆温度为265"，挤出后的母粒熔融密度为2.8g/m、将干燥好的抗静电剂(l%wt相对于成纤聚合物)、低粉体含量导电母粒(P/则t相对于成纤聚合物，导电粉体为二氧化钛表面包覆氧化锡或二氧化钛表面包覆氧化锑)与普通全消光聚对苯二甲酸乙二醇酯共混，控制水分小于100ppm，抗静电剂质量分数为普通全消光PET质量的1%，将混合物投入二号纺丝箱，设定螺杆温度为285°C。导电母粒与普通全消光聚对苯二甲酸乙二醇酯的质量比为30 : 70。使用开口偏芯型喷丝板纺出，设定巻绕速度为2500m/min，控制纤度140dtex/8F，所得预取向丝体积电阻率为Q ，cm，色调L值为63，导电组分(即导电母粒的相应组分)露出部分在圆周方向上长度占单根纤维截面周长的2. 5%。
对巻绕好的预取向丝进行延伸，延伸机一热辊温度设置为9(TC， 二热辊温度为13CTC，延伸倍率1.9，延伸速度500m/min,延伸后的全取向丝体积电阻率为10' 5Q cm，色调L值为65，导电组分露出部分在圆周方向上长度占单根纤维截面周长的2. 3%，截面部分第一聚合物与第二聚合物接触长度占第一聚合物周长的93%。(如图1)实施例2
采用与实施例1同样的导电母粒、普通全消光聚对苯二甲酸乙二醇 酯、抗静电母粒品种及添加量、纺丝温度以及巻绕条件，改变导电母粒
与普通全消光聚对苯二甲酸乙二醇酯的质量比为50 : 50。使用开口偏芯 型喷丝板纺出，设定巻绕速度为2500m/min，控制纤度140dtex/8F左右， 所得预取向丝体积电阻率为103 4Q cm色调L值为54，导导电组分露 出部分在圆周方向上长度占单根纤维截面周长的6. 3%。
对巻绕好的预取向丝进行延伸，延伸机一热辊温度设置为9(TC， 二 热辊温度为130。C，延伸倍率1.9，延伸速度500m/min，延伸后的全取 向丝体积电阻率为10^Q ，，色调L值为56，导电组分露出部分在 圆周方向上长度占单根纤维截面周长的5.鄉(如图1)。 实施例3
采用与实施例1同样的导电母粒制造工艺(纳米导电粉体为氧化 锌)、导电粉体含量、成纤聚合物、抗静电母粒品种及添加量、纺丝温 度、复合比以及巻绕条件，使用开口偏芯型喷丝板纺出，设定巻绕速度 为2500m/min，控制纤度为140dtex/8F左右，所得预取向丝体积电阻率 为105Q'cin，色调L值为64，导电组分露出部分在圆周方向上长度占 单根纤维截面周长的2.8%。
对巻绕好的预取向丝进行延伸，延伸机一热辊温度设置为9(TC， 二热辊 温度为130。C，延伸倍率1.7，延伸速度500m/min，延伸后的全取向丝 体积电阻率为 cm，色调L值为64，导电组分露出部分在圆周方 向上长度占单根纤维截面周长的3.0%。(如图1)。实施例4
采用与实施例1同样的导电粉体、导电母粒制造工艺、成纤聚合物、抗静电母粒品种及添加量、纺丝温度、复合比以及巻绕条件，第一聚合物中的基体聚合物为对苯二甲酸丙二醇酯与乙二醇的共聚物，使用开口
偏芯型喷丝板纺出，设定巻绕速度为2500m/min，控制纤度为140dtex/8F左右，所得预取向丝体积电阻率为'cm，色调L值为63，导电组分露出部分在圆周方向上长度占单根纤维截面周长的2. 5%。对巻绕好的预取向丝进行延伸，延伸机一热辊温度设置为9(TC， 二热辊温度为13(TC，延伸倍率1.7，延伸速度500m/min，延伸后的全取向丝体积电阻率为104Q cm，色调L值为63，导电组分露出部分在圆周方向上长度占单根纤维截面周长的2.5%。(如图1)。实施例5
采用与实施例1同样的导电母粒、抗静电母粒品种及添加量、纺丝温度以及复合比。成纤聚合物为普通聚对苯二甲酸丙二醇酯(PBT)，使用开口偏芯型喷丝板纺出，设定巻绕速度为2500m/min，控制纤度为140dtex/8F左心，所得预取向丝体积电阻率为 cm，色调L值为58，导电组分露出部分在圆周方向上长度占单根纤维截面周长的2. 0%。
对巻绕好的预取向丝进行延伸，延伸机一热辊温度设置为9(TC， 二热辊温度为13(TC，延伸倍率1.7，延伸速 度500m/min，延伸后的全取向丝体积电阻率为101"Q cm，色调L值为58，导电组分露出部分在圆周方向上长度占单根纤维截面周长的2. 1%。(如图1)。实施例6
采用与实施例1同样的导电母粒、普通全消光聚对苯二甲酸乙二醇 酯、纺丝温度以及复合比。不添加抗静电母粒或低粉体含量导电母粒，
使用开口偏芯型喷丝板紡出，设定巻绕速度为2500m/min，控制纤度为 140dtex/8F左右，所得预取向丝体积电阻率为l(T5Q cm，色调L值 为66,导电组分露出部分在圆周方向上长度占单根纤维截面周长的 2. 5%。
对巻绕好的预取向丝进行延伸，延伸机一热辊温度设置为9(TC， 二 热辊温度为13(TC，延伸倍率1.9，延伸速度500m/min，延伸后的全取 向丝体积电阻率为105Q cm，色调L值为66，导电组分露出部分在圆 周方向上长度占单根纤维截面周长的2. 3% (如图1)。 实施例7
采用与实施例1同样的导电母粒、成纤聚合物、纺丝温度、复合比 以及巻绕条件，成纤聚合物中添加低粉体含量导电母粒(l%wt相对于成 纤聚合物，导电粉体为氧化锌)，使用开口偏芯型喷丝板纺出，设定巻 绕速度为2500m/min，控制纤度为140dtex/8F左右，所得预取向丝体积 电阻率为10'Q'cm，色调L值为61，导电组分露出部分在圆周方向上 长度占单根纤维截面周长的2. 3%。
对巻绕好的预取向丝进行延伸，延伸机一热辊温度设置为9CTC， 二热辊 温度为130t:，延伸倍率1.7，延伸速度500m/min，延伸后的全取向丝 体积电阻率为 cm，色调L值为61，导电组分露出部分在圆周方 向上长度占单根纤维截面周长的2.3%。(如图1)。实施例8
采用与实施例1同样的导电母粒、普通全消光聚对苯二甲酸乙二醇 酯、抗静电母粒品种及添加量、纺丝温度以及复合比。使用开口偏芯型
喷丝板纺出，设定巻绕速度为4500m/min，控制纤度为84dtex/8F左右， 巻绕机前两热延伸辊温度分别设定为IO(TC、 140°C。所得全取向丝体积 电阻率为IO卜'Q cm，色调L值为63，导电组分露出部分在圆周方向 上长度占单根纤维截面周长的2. 4% (如图1)。 实施例9
采用与实施例1同样的导电母粒、抗静电母粒品种及添加量、普通 全消光聚对苯二甲酸乙二醇酯、纺丝温度以及复合比。使用C型喷丝板 纺出，设定巻绕速度为2500m/min，控制纤度为140dtex/8F左右，所得 预取向丝体积电阻率为10'WQ cm，色调L值为65，导电组分露出部 分在圆周方向上长度占单根纤维截面周长的2. 2%。
对巻绕好的预取向丝进行延伸，延伸机一热辊温度设置为90。C， 二 热辊温度为130。C，延伸倍率1.7，延伸速度500m/min，延伸后的全取 向丝体积电阻率为IO'卜'Q cm，色调L值为63，导电组分露出部分在 圆周方向上长度占单根纤维截面周长的2. 2%，截面部分第一聚合物与第 二聚合物接触长度占第 一聚合物周长的96%。(如图2)。 对比例1
采用与实施例1同样的导电母粒、普通全消光聚对苯二甲酸乙二醇 酯、抗静电母粒品种及添加量、纺丝温度以及复合比。使用三点露出型 喷丝板纺出，设定巻绕速度为2500m/min，控制纤度为140dtex/8F左右，所得预取向丝体积电阻率为10:HQ cm,色调L值为45，导电组分露
出部分在圆周方向上长度占单根纤维截面周长的20%。
对巻绕好的预取向丝进行延伸，延伸机一热辊温度设置为9(TC， 二 热辊温度为130"C，延伸倍率1.9，延伸速度500m/min，延伸后的全取 向丝体积电阻率为1(T7Q *cm，色调L值为47，导电组分露出部分在 圆周方向上长度占单根纤维截面周长的22%,截面部分第一聚合物与第 二聚合物接触长度占第一聚合物周长的72%。且全取向丝后加工性能极 差(如图3)。 对比例2
采用与实施例1同样的导电母粒、普通全消光聚对苯二甲酸乙二醇 酯、抗静电母粒品种及添加量、纺丝温度以及复合比。使用芯鞘型喷丝 板纺出，设定巻绕速度为2500m/min，控制纤度为140dtex/8F左右，所 得预取向丝休积电阻率为10fi~7Q cm，色调L值为76，导电组分无外
对巻绕好的预取向丝进行延伸，延伸机一热辊温度设置为9(TC， 二 热辊温度为130。C，延伸倍率1.9，延伸速度500m/min，延伸后的全取 向丝体积电阻率为IO'HQ .cm，色调L值为73，导电组分无外露。(如 图4)。
权利要求
1、一种多组分白色导电纤维，其特征在于由含导电粉体的第一聚合物及主要成分为可成纤聚合物的第二聚合物组成；第一聚合物被部分包覆在第二聚合物内，截面部分第一聚合物与第二聚合物接触长度占第一聚合物周长的85％～98％，第一聚合物的与第二聚合物的质量百分比为5％～50％∶95％～50％。
2、 根据权利要求l所述的多组分白色导电纤维，其特征在于第 一聚合物导电粉体粒径为10nm lWn，导电粉体为氧化锌、氧化钛、氧 化锡、氧化锑、二氧化钛表面包覆氧化锡、二氧化钛表面包覆氧化锑中 的至少一种。
3、 根据权利要求2所述的多组分白色导电纤维，其特征在于第 一聚合物中含有的导电粉体重量百分数为35% 75%。
4、 根据权利要求l、 2或3所述的多组分白色导电纤维，其特征在 于第一聚合物中基体聚合物为对苯二甲酸、C2-C4脂肪族二醇和选自 乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二酸、马来酸、苯二甲酸改性剂中一种或 多种成分的共聚物。
5、 根据权利要求l、 2或3所述的多组分白色导电纤维，其特征在 于第二聚合物中成纤聚合物为对苯二甲酸与C2-C4脂肪族二醇共聚物。
6、 根据权利要求l、 2或3所述的多组分白色导电纤维，其特征在 于第二聚合物中含有抗静电剂和/或低导电粉体含量导电母粒，且抗 静电剂和/或低导电粉体含量导电母粒与成纤聚合物的重量百分比为o% io% : ioo% 90%。
7、 根据权利要求6所述的多组分白色导电纤维，其特征在于低 粉体含量导电母粒中的导电粉体为氧化锌、氧化钛、氧化锡、氧化锑、 二氧化钛表面包覆氧化锡、二氧化钛表面包覆氧化锑中的至少一种。
8、 根据权利要求l、 2或3所述的多组分白色导电纤维，其特征在 于纤维截面上，导电组分第一聚合物有部分外露，第一聚合物露出部 分在圆周方向上长度占单根纤维截面周长的0. 5% 10%。
9、 一种权利要求l所述的多组分白色导电纤维的生产方法，其特征在于包括如下步骤a. 将导电粉体干燥后与水分小于100ppm的基体聚合物共混切粒， 在挤出温度为240 26CTC条件下，制得第一聚合物；b. 将通过a歩骤制得的第一聚合物干燥，控制其水分小于100ppm， 投入一号挤出机，设置熔纺温度为260 280。C;干燥第二聚合物中的可 成纤聚合物，控制其水分小于100ppm，将干燥后水分低于50ppm的抗静 电剂和/或低导电粉体含量导电母粒按相对于成纤聚合物重量比为0% 10% : 100°/。 90%与成纤聚合物共混，投入二号挤出机，熔纺温度设置为 275 295°C，纺丝箱体温度为275 295°C;c. 使用开口偏芯型喷丝板或C型喷丝板纺出，再对所纺预取向丝 进行延伸，延伸倍率为1.5 3.0，控制全取向丝伸度为25% 55%。
10、 根据权利要求9所述的多组分白色导电纤维的生产方法，其特 征在于歩骤c中纺丝时的纺丝巻绕速度为 一步法纺丝巻绕速度设定 为3500 5000m/min;两步法纺丝设定巻绕速度为1500 3500 m/min。
全文摘要
本发明公开了一种多组分白色导电纤维及生产方法，由含导电粉体的第一聚合物及主要成分为可成纤聚合物的第二聚合物组成，第一聚合物被部分包覆在第二聚合物内，截面部分第一聚合物与第二聚合物接触长度占第一聚合物周长的85％～98％。本发明的特点是使用了浅色纳米导电粉，改善了以往碳黑及碳纳米管由于颜色太深而使导电纤维的应用范围受到限制的缺点，开口偏芯型及C型喷丝板的应用既保证了导电组分的外露，提高了导电纤维的白度，同时也使导电组分部分嵌在成纤聚合物内，减少了导电组分的外露，提高了单丝纤维之间的集束性，有利于后加工，且在后加工及织物使用过程中，导电组分不易脱落，达到永久导电的效果。
文档编号D01D5/30GK101676450SQ200810196738
公开日2010年3月24日 申请日期2008年9月19日 优先权日2008年9月19日
发明者佐藤正幸, 雷 张, 曹海兵 申请人:东丽纤维研究所(中国)有限公司