一种复合导电纤维的制作方法

本实用新型涉及纤维纺织领域，具体地说，涉及一种内层径向截面为异形的复合导电纤维。

背景技术：

导电纤维根据导电成分的不同，分为金属导电纤维、金属化合物型导电纤维、有机高分子型导电纤维、导电成分复合型导电纤维。由于复合型导电纤维将碳黑、TiO₂、SnO₂、ZnO、CuI等导电微粒与常规纤维材料复合而得到，它较之其它类型的导电纤维具有较好的成纤性能和持久的导电性，因此已成为目前的研究热点。

静电，是一种处于静止状态的电荷。当电荷聚集在某个物体上或表面时就形成了静电。当带静电物体接触零电位物体(接地物体)或与其有电位差的物体时都会发生电荷转移，因此产生静电放电现象。静电放电是危险的，可能造成严重的人身伤害事故或重大的财产损失。比如静电放电可能会损坏敏感的电子设备、造成静电冲击、导致燃烧及爆炸等。因此，在相关领域，进行静电防护或消除十分必要的。

一般情况下，导电纤维在使用过程中主要利用导电纤维电晕放电而达到防静电的目的，电晕放电强度与导电纤维单位面积上的电荷密度成正比。目前国内外市场上普遍使用的皮芯型等外导型导电纤维，由于其导电材料均匀分布在纤维表层，故纤维单位面积上的电荷密度较低，电晕放电强度较弱，只能满足常规静电防护领域消除静电的使用要求，而不能充分满足高度易燃、易爆、易干扰等特殊领域以及工业领域对于静电防护更为严格的要求。

申请号为201610096925.X的中国发明专利提供了一种聚酰胺/聚酯导电复合纤维，所述的复合纤维为皮芯型复合纤维，以加有炭黑和碳纤维导电复合物的聚酰胺纤维为皮层，以加有炭黑和碳纤维导电复合物的聚酯纤维为芯层。该发明的聚酰胺/聚酯导电复合纤维为皮芯型复合纤维，由不同性能或结构的聚合物以一种组分包围另一种组分或相互间层层包覆并沿纤维轴向复合而成的，可利用各组分不同的性质而产生不同的形态和效果，另外通过在皮层和芯层添加导电助剂，制得功能性导电纤维。该专利采用了皮芯结构的导电纤维结构，并且在皮层和芯层都存在有炭黑和碳纤维导电复合物，因此其表面单位面积上电荷密度低，电晕放电较弱无法满足高静电防护等级的要求。

申请号为的201320137458.2的中国实用新型专利提供了一种皮芯状异形纤维，所述纤维的横截面为十字形或T形或三叶形，呈高异度结构，其径向异形度DR(％)为30％以上；纤维的比表面积较大，其分枝度Ba＝L2/s为18以上；所述的纤维中添加有功能性粉体并呈皮芯状分布，趋向纤维的表皮聚集，即越是纤维表皮功能性粉体聚集度越大；所述的纤维包括熔体纺和溶液纺的化学纤维，所述功能性粉体为抗菌、阻燃、导电、发射远红外线、释放负氧离子、导磁功能性添加剂中的至少一种；所述功能粉体分布在纤维表面，最大限度地发挥其功能效果，而且纤维中心不含或者含有少量的功能粉体，不会对纤维强伸度造成影响，同时减少了功能粉体的使用量，降低了原料成本。该专利采用了异形径向截面的纤维形态，且功能性粉体主要位于纤维外围，虽然可以降低静电的影响并且保证纤维的强度，但是可能对化学侵蚀抵抗能力较弱。

有鉴于此，特提出本实用新型。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种复合导电纤维，采用径向截面为异形的内层和外层结构，以达到防静电和耐环境侵蚀的目的。

为实现上述目的，本实用新型具体采用如下方案：

一种复合导电纤维，包括外层2和具有异形径向截面的内层1，所述内层1的径向截面的面积随复合导电纤维径向截面的几何中心向外层2延伸而逐渐减小，以形成至少三个与外层2无间隙的尖端3，所述内层1为导电层，令聚集在尖端3的电荷释放以消除静电。

上述方案中，由于复合导电纤维独特的异形截面结构，使导电材料形成了尖端3，利用尖端放电原理使电荷完全聚集在导电层径向截面的尖端3，在尖端3附近形成较强的电场，致使它附近的空气被电离而产生放电，达到释放电荷的目的。因此，该复合导电纤维的研发满足了高度易燃、易爆、易干扰等特殊领域对于静电防护水平提出的更为苛刻的要求，也克服了现有技术中导电纤维存在的缺陷。

本实用新型的进一步方案是：所述内层1径向截面的几何中心与复合导电纤维径向截面的几何中心相重合，内层1径向截面的几何中心到各尖端3的距离相等。

上述方案中，内层1径向截面的几何中心与复合导电纤维径向截面的几何中心相重合，使得静电由内层2向外释放时更加均匀，防止产生电位差。

本实用新型的进一步方案是：所述内层1的径向截面由三个底边端点两两相连的等腰三角形以及三条所述底边形成的三角形组成，形成具有三个尖端3的类三叶结构，令电荷在尖端3释放。

本实用新型的进一步方案是：所述尖端3的夹角大于0°并且小于40°。

本实用新型的进一步方案是：所述由三条底边组成的三角形为等腰三角形。

上述方案中，内层1的径向截面的面积自几何中心向外层2呈线性缩小形成尖端3，使得电荷聚集在尖端3并释放。

本实用新型的进一步方案是：所述内层1的径向截面是由三个圆形两两相外切形成的三条劣弧所围成的边缘平滑的类三叶结构，三个外切点为内层1径向截面的尖端3，令更多的电荷在尖端3释放。

上述方案中，内层1的径向截面的面积自几何中心向外层2呈指数缩小形成尖端3，使得电荷更易于聚集在尖端3并释放。

本实用新型的进一步方案是：所述复合导电纤维的径向截面为圆形。

上述方案中，复合导电纤维采用圆形径向截面使其便于加工，并且使尖端3至复合导电纤维外周的距离相同，利于静电的稳定释放。

本实用新型的进一步方案是：所述尖端3到复合导电纤维的径向外周的距离大于0。

上述方案中，内层1径向截面的尖端与外层2相接触，使导电材料与外层聚合物材料连成一体，以达到更好的静电释放效果。

本实用新型的进一步方案是：所述导电层为根据防静电等级选择的导电材料，所述外层2为根据织物实际应用选择的成纤聚合物材料，所述成纤聚合物材料包括但不限于PA6、PA66、PET、PBT、PTT或PP。

上述方案中，所述导电材料包括但不限于炭黑、碳纳米管、碳纤维、TiO₂、SnO₂、ZnO或CuI；此外，其聚合物外壳的保护层对内层的导电材料起到了抗磨损、洗涤和化学侵蚀等的耐久性保护作用。

本实用新型的进一步方案是：所述复合导电纤维的单丝纤度为1～80dtex，可将1～300根具有所述单丝纤度的复合导电纤维制备成丝束。

本实用新型的进一步方案是：复合导电纤维可以采用本领域常规的熔融纺丝的方法进行制备，将成纤聚合物切片和导电母粒熔融后，通过纺丝组件熔融复合，制得复合导电纤维。

本实用新型的有益效果为：

1.本实用新型采用异形径向截面的内层导电层，利用尖端放电的原理使电荷聚集并释放，以达到高效除静电的作用；

2.本实用新型采用内层的异形径向截面为结构对称的类三叶形，叶片形状上的差异可以增加释放静电的效果；

3.本实用新型采用成纤聚合物材料的外层，对内层的导电材料起到了抗磨损、洗涤和化学侵蚀等的耐久性保护作用。

附图说明

图1为本实用新型复合导电纤维径向截面的结构示意图。

图2为本实用新型实施例1中复合导电纤维径向截面的结构示意图。

图3为本实用新型实施例2中复合导电纤维径向截面的结构示意图。

图中主要部分为：1—内层，2—外层，3—尖端。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的实施方式作进一步的详细描述。

实施例1

一种复合导电纤维，如图1所示，包括外层2和具有异形径向截面的内层1，所述内层1的径向截面的面积随复合导电纤维径向截面的几何中心向外层2延伸而逐渐减小，以形成至少三个与外层2无间隙的尖端3，所述内层1为导电层，令聚集在尖端3的电荷释放以消除静电。

本实施例中，由于复合导电纤维独特的异形截面结构，使导电材料形成了尖端3，利用尖端放电原理使电荷完全聚集在导电层径向截面的尖端3，在尖端3附近形成较强的电场，致使它附近的空气被电离而产生放电，达到释放电荷的目的。因此，该复合导电纤维的研发满足了高度易燃、易爆、易干扰等特殊领域对于静电防护水平提出的更为苛刻的要求，也克服了现有技术中导电纤维存在的缺陷。

本实施例中，所述内层1径向截面的几何中心与复合导电纤维径向截面的几何中心相重合，内层1径向截面的几何中心到各尖端3的距离相等，使得静电由内层2向外释放时更加均匀，防止产生电位差。

本实施例中，如图2所示，所述内层1的径向截面由三个底边端点两两相连的相同的等腰三角形以及三条所述底边形成的三角形组成，形成具有三个尖端3的类三叶结构，令电荷在尖端3释放。

本实施例中，所述尖端3的夹角大于0°并且小于40°，优选为30°；由于两两相连的三个等腰三角形相同，因此由它们的三条底边形成的三角形为等边三角形。

本实施例中，所述复合导电纤维的径向截面为圆形，使其便于加工，并且使尖端3至复合导电纤维外周的距离相同，利于静电的稳定释放。

本实施例中，所述尖端3到复合导电纤维的径向外周的距离大于0，内层1径向截面的尖端与外层2相接触，使导电材料与外层聚合物材料连成一体，以达到更好的静电释放效果。

本实施例中，所述导电层为根据防静电等级选择的导电材料，所述导电材料包括但不限于炭黑、碳纳米管、碳纤维、TiO₂、SnO₂、ZnO或CuI；所述外层2为根据织物实际应用选择的成纤聚合物材料，所述成纤聚合物材料包括但不限于PA6、PA66、PET、PBT、PTT或PP，其聚合物外壳的保护层对内层的导电材料起到了抗磨损、洗涤和化学侵蚀等的耐久性保护作用。

本实施例中，所述复合导电纤维的单丝纤度优选为6.67dtex，优选将3根所述复合导电纤维单丝制备成丝束。

本实施例中的复合导电纤维可以采用本领域常规的熔融纺丝的方法进行制备，将成纤聚合物切片和导电母粒熔融后，通过纺丝组件熔融复合，制得复合导电纤维。

实施例2

一种复合导电纤维，如图1所示，包括外层2和具有异形径向截面的内层1，所述内层1的径向截面的面积随复合导电纤维径向截面的几何中心向外层2延伸而逐渐减小，以形成至少三个与外层2无间隙的尖端3，所述内层1为导电层，令聚集在尖端3的电荷释放以消除静电。

本实施例中，由于复合导电纤维独特的异形截面结构，使导电材料形成了尖端3，利用尖端放电原理使电荷完全聚集在导电层径向截面的尖端3，在尖端3附近形成较强的电场，致使它附近的空气被电离而产生放电，达到释放电荷的目的。因此，该复合导电纤维的研发满足了高度易燃、易爆、易干扰等特殊领域对于静电防护水平提出的更为苛刻的要求，也克服了现有技术中导电纤维存在的缺陷。

本实施例中，所述内层1径向截面的几何中心与复合导电纤维径向截面的几何中心相重合，内层1径向截面的几何中心到各尖端3的距离相等，使得静电由内层2向外释放时更加均匀，防止产生电位差。

本实施例中，如图3所示，所述内层1的径向截面是由三个相同的圆形两两相外切形成的三条劣弧所围成的边缘平滑的类三叶结构，连接三个外切点的线为平滑的曲线，而将三个外切点用直线连接则形成等边三角形，且三个外切点为内层1径向截面的尖端3，令更多的电荷在此释放。

本实施例中，所述类三叶结构的边缘为平滑的曲线，使得内层1的径向截面的面积自几何中心向外层2呈指数缩小形成尖端3，相比实施例1使得电荷更易于聚集在尖端3并释放。

本实施例中，所述复合导电纤维的径向截面为圆形，使其便于加工，并且使尖端3至复合导电纤维外周的距离相同，利于静电的稳定释放。

本实施例中，所述尖端3到复合导电纤维的径向外周的距离大于0，内层1径向截面的尖端与外层2相接触，使导电材料与外层聚合物材料连成一体，以达到更好的静电释放效果。

本实施例中，所述导电层为根据防静电等级选择的导电材料，所述导电材料包括但不限于炭黑、碳纳米管、碳纤维、TiO₂、SnO₂、ZnO或CuI；所述外层2为根据织物实际应用选择的成纤聚合物材料，所述成纤聚合物材料包括但不限于PA6、PA66、PET、PBT、PTT或PP，其聚合物外壳的保护层对内层的导电材料起到了抗磨损、洗涤和化学侵蚀等的耐久性保护作用。

本实施例中，所述复合导电纤维的单丝纤度优选为3.3dtex，优选将216根所述复合导电纤维单丝制备成丝束。

本实施例中的复合导电纤维可以采用本领域常规的熔融纺丝的方法进行制备，将成纤聚合物切片和导电母粒熔融后，通过纺丝组件熔融复合，制得复合导电纤维。

上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。