专利名称：：白色导电复合纤维的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种导电复合纤维。
背景技术：
：常规高分子材料的介电常数和导电性都很低，用高分子材料制成的纤维在摩擦时容易产生静电，而强烈的静电放电常导致化学工业中的爆炸和电子工业中的集成电路的损坏，静电还给纺织后加工带来困难和织物使用的沾污、粘尘等问题。因此，静电防护是各行业最为关注的安全问题之一。—般抗静电纤维的电阻为1081012Qcm，为了使织物具有抗静电性，抗静电纤维在织物中的混用量要达到50%以上。而具有金属或半导体的导电水平(比电阻小于l(fQ，cm)的导电纤维，与基体纤维以混纤、混纺、交捻、交编、交织等方式混用，混用量0.15%，即可在纺织品中起到电极作用，产生电晕放电(空气电离)，使静电消除，而且抗静电效力持久，因而被称为织物抗静电的第三代方法。目前用量最大的主要导电性填充物为导电炭黑或导电碳纳米管，如中国专利CN1584140A公开了一种以导电炭黑作为导电组分，通过包覆，分散处理将其分散在聚酯中挤出制得导电母粒再通过复合纺丝制成导电纤维的方法。这种导电纤维颜色为黑色不易染色，而且加入的炭黑如果少了达不到导电的效果加入多了分散不好，可纺性差。又如中国专利CN1563526A公开了一种以碳纳米管为导电介质的导电纤维制造方法。这种导电纤维同样由于颜色问题而使应用范围受到限制，而且碳纳米管在聚合物纤维中的取向度低，在纤维断裂时碳纳米管很容易被拔出，使导电功能不稳定。而目前大部分导电母粒的聚酯基是采用单一的聚酯，如上述两篇专利中前者采用PET聚酯粉体，后者采用聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯中的至少一种。又如专利CN1176142C所述的聚合物中提及采用的聚酯也是单一的聚酯。虽然这些聚酯为线性分子，但在加入大量的填料后由于流动性不够好还是会影响填料的分散，使导电性不稳定。
发明内容本发明的目的在于提供一种导电性好、可纺性强、力学性能好、白色易染的白色导电复合纤维。本发明的技术解决方案是—种白色导电复合纤维，其特征是由导电母粒与聚酯按重量比为1590:1085通过异型喷丝板复合纺丝制成，其中，导电母粒由聚对苯二甲酸丁二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚酯、纳米粉体及导电增强剂三种组分组成；其中导电增强剂的含量为纳米粉体重量的020wt%;在聚对苯二甲酸丁二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚酯和纳米粉体二种组份中聚对苯二甲酸丁二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚酯占30wt%98.8wt%，纳米粉体占1.2wt%70wt%。3纺丝中所使用的异型喷丝板为开口偏芯型喷丝板、C型喷丝板或芯鞘型喷丝板。[OOW]基于JISZ8722所规定的L*a*b表色系的亮度(L*值)>55，色度(b*值)《6。导电母粒所用的聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚酯为与聚醚共聚的聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚酯。聚醚为聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇中的一种或几种。聚醚的分子量为20020000;在聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚酯中，所含聚醚的重量百分比为10wt%60wt%。导电母粒中所用纳米粉体为白色导电性二氧化钛粉末，在二氧化钛表面包覆有锡锑共氧化物导电层，体积电阻为0.42.0欧姆厘米，粒径为10900nm。导电母粒所用的纳米粉体的体积电阻为0.42.0欧姆*厘米，直径为0.1m10lim。导电母粒所用导电增强剂为硬脂酸镁、硬脂酸钙、硬脂酸锌中的一种或几种。纺丝时所用的聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯中的至少一种。聚酯中含有重量百分数为030wt^的二氧化钛。少量的二氧化钛可以覆盖住导电母粒的颜色，提高纤维的L值。所述聚酯中杂质二甘醇的含量为0.52wt%。—种白色导电复合纤维的制备方法，其特征是包括下列步骤①将共聚酯切片放入真空干燥箱中低温干燥1824小时。②将导电增强剂与纳米粉体用高速搅拌机搅拌，充分共混。③将经上述处理后的纳米粉体及聚乙二醇共聚酯切片分别加入双螺杆挤出机中的主喂料机和粉体喂料机进行共混加工，于210°C26(TC下熔融挤出，制得导电母粒。④先将上述导电母粒在热风干燥箱中IO(TC热风干燥12小时，再与聚酯在真空干燥箱中低温干燥1824小时后进行充分共混，然后采用异型喷丝板进行熔融纺丝制得产品，纺丝温度为250°C300。C，纺丝速度为10004000m/min。本发明导电母粒流动性好，易于纺丝，复合纤维导电性能好，可加工性强。本发明中导电母粒所用的聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚酯中PEG醚键吸湿导电，与纳米粉体中金属化合物的电子导电具有抗静电协同效应，且PEG柔顺链的加入使得导电母粒聚酯基的流动性变好，有利于纳米粉体更好的分散，更易纺丝加工。另外本发明中采用导电增强剂，认为硬酯酸盐中的金属离子与纳米粉体中金属化合物的电子也具有抗静电协同作用，提高了导电性能。下面结合实施例对本发明进一步说明，但并不限制本发明的内容。具体实施方案实施例1:纳米粉体采用南通双华新材料有限公司提供的表面包覆有锡锑共氧化物导电层的导电性二氧化钛(以下简称ATO-Ti)。将聚对苯二甲酸丁二醇酯在ll(TC下真空干燥24小时。同时，将ATO-Ti与硬脂酸钙充分搅拌共混，其中硬脂酸钙占ATO-Ti总重量的3%。将处理后的聚对苯二甲酸丁二醇酯加入双螺杆挤出机的主喂料机中以8千克/小时的速度喂料，同时将处理后的AT0-Ti加入双螺杆挤出机的粉体喂料机中以12千克/小时的速度喂料，其中挤出机的温度设为230240°C，螺杆电机转动频率为17HZ。将上述方法制得的导电母粒40重量份与60重量份聚对苯二甲酸乙二醇酯(二氧化钛占聚对苯二甲酸乙二醇酯总重量的2.67%)在真空干燥箱中充分干燥，然后采用芯鞘型喷丝板进行熔融纺丝制得产品，其中，芯层为导电母粒，鞘层为聚对苯二甲酸乙二醇酯。纺丝温度聚对苯二甲酸乙二醇酯出料口29(TC，导电母粒出料口265t:，喷丝板口29(TC，纺丝速度2000m/min。所得导电纤维中包含质量比为24%包覆二氧化钛的锑、锑共氧化物纳米粉体。按实施例1所述制备对比样品l，除了用聚对苯二甲酸乙二醇酯代替聚对苯二甲酸丁二醇酯。所得导电纤维中包含质量比为24%包覆二氧化钛的锑、锑共氧化物纳米粉体，纤维的体积比电阻为1.4*106Qcm，1>值为56.2，M值为0.21。按实施例1所述制备对比样品2，不添加导电增强剂硬脂酸盐，其余同实施例1。纤维的体积比电阻为2.3*106Qcm，L氺值为57.3，b*值0.33。以类似于实施例1的方式，使用相同的聚合物制备实施例28，其中只改变纳米粉体在母粒中的添加量。以类似于实施例1的方式，使用相同添加量的聚合物和纳米粉体制备实施例915，其中只改聚对苯二甲酸丁二醇酯为聚对苯二甲酸丁二醇酯/聚乙二醇共聚酯。在改变聚对苯二甲酸丁二醇酯/聚乙二醇共聚酯中聚乙二醇分子量的同时，将保持聚乙二醇的添加量在30%(以共聚酯的总重量计).以类似于实施例9的方式，使用相同添加量的共聚酯和纳米粉体制备实施例1618，其中在改变聚乙二醇对苯二甲酸丁二醇酯/聚乙二醇共聚酯中聚乙二醇的添加量的同时，将保持聚乙二醇的分子量不变。以类似于实施例1的方式，使用相同添加量的聚合物和纳米粉体制备实施例1923，其中只改变导电增强剂在纳米粉体中的质量百分比。以类似于实施例1的方式，使用相同添加量的聚合物和纳米粉体制备实施例2425，其中在改变导电增强剂种类的同时，将保持导电增强剂的添加量不变。以类似于实施例1的方式，制备实施例2629其中在改变纺丝所用聚酯跟导电母粒的质量比的同时，将保持导电母粒及聚酯的成分不变。以类似于实施例1的方式，使用相同添加量的导电母粒跟聚酯制备实施例3031，其中只改变纺丝中所使用的异型喷丝板的类型。表1:纳米粉体添加量对纤维体积比电阻及色调值的影响实施列纳米粉体添加量a比电阻/QcmL值b值实施例160%6.1*10355.10.43实施例270%8.5*10254.60.56实施例350%7.0*10756.20.875<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>a纳米粉体相对于导电母粒的重量百分比表1表明了随着纳米粉体添加量的增加，纤维的导电性也明显提高。但当纳米粉体加到母粒总重量的60%以上时，母粒的可纺性较差。表2聚乙二醇的添加对纤维体积比电阻及色调值的影响<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表2表明聚乙二醇共聚酯的使用使得纤维的导电性明显提高，而且由于聚乙二醇好的流动性也使得可纺性变好。表3聚乙二醇的添加量对纤维体积比电阻及色调值的影响<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>实施列聚乙二醇b添加量。比电阻/QcmL值b值实施例1130%1.1*10356.81.21实施例1620%8.4*10357.20.87实施例1740%1.8*10356.51.88实施例1850%2.1*10355.22.10b聚乙二醇的分子量为4000。聚乙二醇相对于共聚酯重量的百分比表3表明当聚乙二醇在共聚酯中的添加量在30%40%时，纤维的体积比电阻最小，但由于纺丝温度很高，低熔点的共聚酯容易变黄而且过多的添加聚乙二醇在纺丝时也容易出现断丝现象。表4导电增强剂在纳米粉体中的添加量对纤维体积比电阻及色调值的影响实施列导电增强剂添加量d比电阻/QcmL值b值对比实施例202.3*10657.30.33实施例191%9.5*10358.60.44实施例13%6.1*10355.10.43实施例2010%5.6*10358.80.89实施例2115%5.5*10357.61.01实施例2220%5.7*10356.20.99实施例2330%1.0*10458.31.12d导电增强剂相对于纳米粉体重量的百分含量表4表明导电增强剂的加入有利于纤维导电性的增强，但当添加量高于3%低于20%时趋于平衡，超过20%时体积比电阻又开始增大。表5导电增强剂种类对纤维体积比电阻及色调值的影响实施列导电增强剂种类比电阻/QcmL值b值对比实施例202.3*10657.30.33实施例1硬脂酸钙6.1*10355.10.43<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表5表明导电增强剂的加入确实对纤维的导电性有所改善，其中硬脂酸钙的效果稍好。表6导电母粒在纤维中的重量百分比比对纤维体积比电阻及色调值的影响<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>e导电母粒在导电纤维中的重量百分比表6表明纺丝过程中导电母粒添加量增大时纤维的导电性会提高，但高的添加量也会带来L*值下降可纺性变差等问题。表7喷丝板的类型对纤维体积比电阻及色调值的影响<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>fC型喷丝板、开口偏芯型均是芯层为导电母粒鞘层为聚酯表7表明C型喷丝板会使纤维导电性提高但由于导电母粒露出面积相对较大导致L*值有所下降。各种参数测定方法色调L值、b值按JISZ8722所规定的标准电阻值采用比电阻测定仪进行测定。权利要求一种白色导电复合纤维，其特征是由导电母粒与聚酯按重量比为15～90∶10～85通过异型喷丝板复合纺丝制成，其中，导电母粒由聚对苯二甲酸丁二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚酯、纳米粉体及导电增强剂三种组分组成；导电增强剂的含量为纳米粉体重量的0～20wt％；在聚对苯二甲酸丁二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚酯和纳米粉体二种组份中聚对苯二甲酸丁二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚酯占30wt％～98.8wt％，纳米粉体占1.2wt％～70wt％。2.根据权利要求1所述的白色导电复合纤维，其特征是纺丝中所使用的异型喷丝板为开口偏芯型喷丝板、C型喷丝板或芯鞘型喷丝板。3.根据权利要求l所述的白色导电复合纤维，其特征是基于JISZ8722所规定的L*a*b表色系的亮度(L*值)>55，色度(b*值)《6。4.根据权利要求1所述的白色导电复合纤维，其特征是导电母粒所用的聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚酯为与聚醚共聚的聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚酯。5.根据权利要求4所述的白色导电复合纤维，其特征是聚醚为聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇中的一种或几种。6.根据权利要求5所述的白色导电复合纤维，其特征是聚醚的分子量为20020000;在聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚酯中，所含聚醚的重量百分比为10wt%60wt%。7.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的白色导电复合纤维，其特征是导电母粒中所用纳米粉体为白色导电性二氧化钛粉末，在二氧化钛表面包覆有锡锑共氧化物导电层。8.根据权利要求7所述的白色导电复合纤维，其特征是导电母粒所用的纳米粉体的体积电阻为0.42.0欧姆厘米，直径为0.1iim10iim。9.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的白色导电复合纤维，其特征是导电母粒所用导电增强剂为硬脂酸镁、硬脂酸钙、硬脂酸锌中的一种或几种，纺丝时所用的聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯中的至少一种。10.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的白色导电复合纤维，其特征是聚酯中含有重量百分数为030wt^的二氧化钛。全文摘要本发明公开了一种白色导电复合纤维，由导电母粒与聚酯按重量比为15～90∶10～85通过异型喷丝板复合纺丝制成，其中，导电母粒由聚对苯二甲酸丁二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚酯、纳米粉体及导电增强剂三种组分组成；导电增强剂的含量为纳米粉体重量的0～20wt％；在聚对苯二甲酸丁二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚酯和纳米粉体二种组份中聚对苯二甲酸丁二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚酯占30wt％～98.8wt％，纳米粉体占1.2wt％～70wt％。本发明白色导电复合纤维导电性好、可纺性强、力学性能好、白色易染。文档编号D01D5/00GK101748508SQ20081024282公开日2010年6月23日申请日期2008年12月17日优先权日2008年12月17日发明者吴亚薇,李旭,青山雅俊申请人:东丽纤维研究所(中国)有限公司