一种辐照交联高性能导电纤维材料的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种福照交联高性能导电纤维，尤其适用在服装、线缆领域的导电纤 维，具体是一种导电效果好，耐热、耐摩擦、高强度的导电纤维。
【背景技术】
[0002] 合成纤维在日常使用过程中极易产生静电且难W消除，纺织品静电已经成为引发 油品、火工品爆炸、导致微电子器件损伤的主要原因，纺织品的静电也导致服装吸附灰尘、 影响工作效率、影响身体健康甚至引起重大安全事故。为此，常采用导电纤维来减少静电电 荷的产生和积累，逸散静电电荷，克服静电干扰。同时，某些导电纤维还可W用来阻隔或吸 收电磁波，对电子设备和人体起到防护作用。
[0003] 在高压线缆中采用金属纤维编制层作为高压屏蔽层有优良的屏蔽效果，传统的金 属纤维有易氧化、耐弯折性能差、不易加工成细旦纤维且加工成本高。
[0004] 导电纤维根据材质和结构的不同可分为：导电成分均一型导电纤维、导电成分共 混型导电纤维、导电成分包覆型导电纤维和导电成分复合型导电纤维。
[0005] 中国专利授权专利号为21201110074107.7(-种服装用导电纤维），发明专利公 开了一种导电纤维及其制备方法，所述导电纤维由聚醋、导电碳黑、光屏蔽剂、偶联剂和分 散剂无组分组成。虽然该发明具有一定的导电效果，能够用于抗静电类服装的制作，但其导 电炭黑的含量较低，导电效果不强，纤维电阻率较高，且聚醋纤维易吸潮导致导电性能下 降。
【发明内容】
[0006] 本发明为了解决炭黑做为导电材料的导电纤维导电性能弱、电阻率高等缺点；金 属导电纤维易氧化、耐弯折能力差、不易加工和加工成本高等缺点，提出了一种W高分子材 料为基体树脂，金属粉末或导电金属陶瓷粉末为导电材料，经过高溫烙融共混挤出制备出 导电纤维，并将纤维经过牵伸后利用福照交联技术提高纤维的机械性能、耐热性能和耐弯 折性能，具体流程附图1。
[0007] 为实现W上目的，本发明的具体实施方法如下： 一种福照交联高性能导电纤维材料的制备方法，其特征在于，W高分子材料为基体树 月旨，金属粉末或导电金属陶瓷粉末为导电材料，经过高溫烙融共混挤出制备出导电纤维，并 将纤维经过牵伸后利用福照交联技术提高纤维的机械性能、耐热性能和耐弯折性能。
[000引所述的基体树脂选择为聚締控如聚乙締，具体包括但不限于高密度聚乙締、中密 度聚乙締、低密度聚乙締；乙締共聚物，具体包括但不限于乙締-醋酸乙締共聚物、乙締-乙 締醇共聚物、乙締-丙締酸下醋共聚物、乙締-四氣乙締共聚物;其他包括但不限于聚丙締。
[0009] 所述的基体树脂选择为聚醋树脂，如聚对苯二甲酸乙二醇醋、聚对苯二甲酸丙二 醇醋、聚对苯二甲酸下二醇醋。
[0010] 所述的导电粉末包括金属粉末包括但不限于铁粉、儀粉、鹤粉、铜粉、侣粉，颗粒尺 寸小于1.5WH;导电金属陶瓷粉末包括但不限于金属碳化物及金属氮化鹤，具体如碳化鹤、 碳化铁、氮化鹤、碳化铁和碳化妮，颗粒尺寸小于1.5WI1。
[0011] 其它助剂包括交联剂，如TAIC, TAC，TMPTA，TMPTMA;抗氧剂，如1010、MA、168、 1076;偶联剂，包括硅烷偶联剂、铁酸醋偶联剂、错酸盐偶联剂。
[0012] 所述的福照交联高性能导电纤维材料的原材料配比如下：基体树脂体积百分比 60%-90%;导电颗粒的体积百分比为5%-35%;交联剂体积百分比0.5%-1%;抗氧剂体积百分比 1%-3%;偶联剂体积百分比0.5%-1%。
[0013] 所述的福照交联高性能导电纤维材料的共混挤出工艺如下： 高混机共混工艺：1200-1600r/min，60s-180s，溫度低于90°C ; 双螺杆共混挤出工艺:溫度-高于材料烙点20-50°C，转速120-30化/min,螺杆长径比 36-44； 烙体累及计量累工艺:烙体累转速5-50;r/min;计量累转速2.5-25;r/min; 初生丝牵伸倍数:10-50倍。
[0014] 所述的的福照交联高性能导电纤维材料的后牵伸工艺如下： 一道牵伸工艺:牵伸溫度50-90°C，牵伸倍率2-5倍； 二道牵伸工艺:牵伸溫度120-160°C，牵伸倍率1.25-3倍； 定型工艺:溫度120-200 °C。
[0015] 所述的福照交联高性能导电纤维材料的福照交联工艺，采用电子加速器进行福 照，福照剂量5-1 SMrad。
[0016] 采用纤维整理剂进行纤维表面处理。
[0017] 本发明采用导电金属颗粒或导电金属陶瓷颗粒作为导电材料，具有耐氧化、电阻 率低、导电效果好能优点。导电纤维不仅导电效果较好，机械性能优良，耐热性能、耐弯折性 能和耐摩擦性能等均有显著提高。
[0018] 创新点:采用导电金属颗粒或导电金属陶瓷颗粒作为导电材料，具有耐氧化、电阻 率低、导电效果好能优点。采用福照交联技术可W显著提高纤维的抗拉强度、耐热新能、耐 摩擦性能。
【附图说明】
[0019] 图1为福照交联高性能导电纤维制备流程图。
【具体实施方式】
[0020] W下通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步描述。W下的实施例是对本 发明的进一步说明，而不限制本发明的范围。
[0021] 实施例1 基体树脂选用高密度聚乙締 (HDPE )，导电材料选用儀粉(Ni )，材料配比（体积比）为 皿PE-65%，Ni-30%，TAIC-l%，抗氧剂-3%，偶联剂l%，经过高混机高速混合a500r/min， 120s)，用双螺杆挤出机烙融共混（160-2001：，150'/111111，长径比40)，经过烙体累（7.5'/ min)和计量累巧r/min)挤出牵伸(25倍)得到初生纤维，经过后道牵伸(一道牵伸50°C-3倍， 二道牵伸12(TC-1.3倍）和热定型（125 °C)后得到纤维长丝，经过电子束福照交联（剂量 I(Mrad)后经纤维整理剂处理后收卷。
[0022] 性能如下表所示：
实施例2 基体树脂选用乙締-四氣乙締(ET阳），导电材料选用碳化鹤(WC)，材料配比（体积比）为 ETFE-75%，WC-20%，TAIC-1%，抗氧剂-3%，偶联剂1%，经过高混机高速混合（1500r/min， 120s)，用双螺杆挤出机烙融共混（240-300°C，12虹/min，长径比40)，经过烙体累(6r/min) 和计量累(4r/min)挤出牵伸(25倍)得到初生纤维，经过后道牵伸(一道牵伸90°C-3倍，二道 牵伸160°C-1.3倍)和热定型（200°C)后得到纤维长丝，经过电子束福照交联(剂量15Mrad) 后经纤维整理剂处理后收卷。
[0023] 性能如下表所示：
实施例3 基体树脂选用聚对苯二甲酸乙二醇醋(PET)，导电材料选用碳化铁(TiC),材料配比（体 积比）为阳T-70%，TiC-25%，TAIC-1%，抗氧剂-3%，偶联剂-1%，经过高混机高速混合（1500r/ 111山，1203)，用双螺杆挤出机烙融共混（220-2801：，125以111111，长径比40)，经过烙体累(6'/ min)和计量累(Ar/min)挤出牵伸(25倍)得到初生纤维，经过后道牵伸(一道牵伸75°C-3倍， 二道牵伸120°C-1.5倍）和热定型（200 °C)后得到纤维长丝，经过电子束福照交联（剂量 7.5化ad)后经纤维整理剂处理后收卷。
[0024] 性能如下表所示：
【主权项】
1. 一种辐照交联高性能导电纤维材料的制备方法，其特征在于，以高分子材料为基体 树脂，金属粉末或导电金属陶瓷粉末为导电材料，经过高温熔融共混挤出制备出导电纤维， 并将纤维经过牵伸后利用辐照交联技术提高纤维的机械性能、耐热性能和耐弯折性能。2. 根据权利要求1所述一种辐照交联高性能导电纤维材料的制备方法，其特征在于，所 述的基体树脂选择为聚烯烃如聚乙烯，具体包括但不限于高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、低 密度聚乙烯；乙烯共聚物，具体包括但不限于乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物、 乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物;其他包括但不限于聚丙烯。3. 根据权利要求1所述一种辐照交联高性能导电纤维材料的制备方法，其特征在于，所 述的基体树脂选择为聚酯树脂，如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。4. 根据权利要求1所述一种辐照交联高性能导电纤维材料的制备方法，其特征在于，所 述的导电粉末包括金属粉末包括但不限于铁粉、镍粉、妈粉、铜粉、错粉，颗粒尺寸小于1.5μ m;导电金属陶瓷粉末包括但不限于金属碳化物及金属氮化钨，具体如碳化钨、碳化钛、氮化 钨、碳化钛和碳化铌，颗粒尺寸小于1.5μπι。5. 根据权利要求1所述一种辐照交联高性能导电纤维材料的制备方法，其特征在于，其 它助剂包括交联剂，如TAIC，TAC，ΤΜΡΤΑ，ΤΜΡΤΜΑ;抗氧剂，如1010、ΜΑ、168、1076;偶联剂， 包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、锆酸盐偶联剂。6. 根据权利要求1所述一种辐照交联高性能导电纤维材料的制备方法，其特征在于，所 述的辐照交联高性能导电纤维材料的原材料配比如下:基体树脂体积百分比60%_90%;导电 颗粒的体积百分比为5%-35%;交联剂体积百分比0.5%-1%;抗氧剂体积百分比1%-3%;偶联剂 体积百分比〇.5%-1%。7. 根据权利要求1所述一种辐照交联高性能导电纤维材料的制备方法，其特征在于，所 述的辐照交联高性能导电纤维材料的共混挤出工艺如下： 高混机共混工艺：1200-1600r/min，60s-180s，温度低于90°C ; 双螺杆共混挤出工艺：温度-高于材料熔点20-50°C，转速120-300r/min，螺杆长径比 36-44； 恪体栗及计量栗工艺:恪体栗转速5-50r/min;计量栗转速2.5-25r/min; 初生丝牵伸倍数：10-50倍。8. 根据权利要求1所述一种辐照交联高性能导电纤维材料的制备方法，其特征在于，所 述的的辐照交联高性能导电纤维材料的后牵伸工艺如下： 一道牵伸工艺:牵伸温度50-90°C，牵伸倍率2-5倍； 二道牵伸工艺:牵伸温度120-160 °C，牵伸倍率1.25-3倍； 定型工艺:温度120-200 °C。9. 根据权利要求1所述一种辐照交联高性能导电纤维材料的制备方法，其特征在于，所 述的辐照交联高性能导电纤维材料的辐照交联工艺，采用电子加速器进行辐照，辐照剂量 5-15Mrad〇10. 根据权利要求1所述一种辐照交联高性能导电纤维材料的制备方法，其特征在于， 采用纤维整理剂进行纤维表面处理。
【专利摘要】本发明涉及一种辐照交联高性能导电纤维的制备方法，包括基体树脂如聚烯烃和聚酯、导电材料如金属粉末和金属陶瓷粉末、其它助剂如交联剂、抗氧剂、偶联剂。采用高混机物理混合均匀，双螺杆挤出机熔融共混，熔体泵和计量泵增压挤出成丝，经过初步牵伸、后道牵伸、热定型、辐照交联和纤维整理剂处理后收卷得到产品。本发明采用导电金属颗粒或导电金属陶瓷颗粒作为导电材料，具有耐氧化、电阻率低、导电效果好能优点。导电纤维不仅导电效果较好，机械性能优良，耐热性能、耐弯折性能和耐摩擦性能等均有显著提高。
【IPC分类】D01F6/46, D01F6/48, D01F11/08, D01F11/06, D01D10/02, D01F6/92, D01D1/06, D01D5/12, D01F1/09
【公开号】CN105648565
【申请号】
【发明人】何丹农, 庄园园, 金彩虹
【申请人】上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2015年12月17日