本發(fā)明屬于功能紡織材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種原位聚合復(fù)合導(dǎo)電/抗靜電纖維的制備方法。
背景技術(shù)：
抗靜電問(wèn)題一直是化纖面料所面臨的一個(gè)持久的問(wèn)題，目前已經(jīng)有一些解決方案例如從纖維的本源上來(lái)解決，可以制備導(dǎo)電纖維，例如采用高添加量和復(fù)合紡絲技術(shù)制備導(dǎo)電纖維，所用導(dǎo)電粉體為ato、azo、ito、或者導(dǎo)電炭黑等，纖維的電阻可以達(dá)到106歐姆甚至更低，完全可以滿足面料的抗靜電要求，目前在一些安全領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。但是此類纖維也有不可彌補(bǔ)的缺陷：
第一、成本太高，白色導(dǎo)電纖維目前市場(chǎng)最低價(jià)在25萬(wàn)/噸左右，這個(gè)價(jià)格對(duì)于傳統(tǒng)紡織品來(lái)說(shuō)難以接受；
第二、纖維力學(xué)性能差，目前針織面料越來(lái)越多，尤其是經(jīng)編面料的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，但是對(duì)纖維的機(jī)械性能也較高，導(dǎo)電纖維基本不能達(dá)到針織張力的要求，難以在針織領(lǐng)域大范圍使用；
第三、纖維的直徑太粗，目前市場(chǎng)上的導(dǎo)電纖維單纖細(xì)度在6-10d左右，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的刺癢感，影響面料的手感和風(fēng)格；
第四、纖維的顏色差異，導(dǎo)電纖維一般都帶有顏色，目前市場(chǎng)上以黑色、灰色或者淺色導(dǎo)電絲為主，這些顏色的差異會(huì)使得面料形成條紋或者隱紋，影響面料的視覺(jué)效果。
目前市場(chǎng)上比較多的面料是采用抗靜電后整理來(lái)實(shí)現(xiàn)面料的抗靜電功能的，這種方式相對(duì)于使用導(dǎo)電纖維來(lái)說(shuō)成本較低，效果顯著，因此也為大多數(shù)面料廠家所使用。但是這種方式雖然低廉有效，卻也存在不可避免的缺陷：
(1)附加污染，目前一般是采用抗靜電劑后整理，增加了廢水的污染程度，也增加了廢水的處理難度；
(2)持久性不夠，目前采用的抗靜電后整理方式耐洗性不好，一般很少有能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的耐洗性，不利于紡織品的出口，降低了紡織品的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，增加了貿(mào)易中的糾紛。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本部分的目的在于概述本發(fā)明的實(shí)施例的一些方面以及簡(jiǎn)要介紹一些較佳實(shí)施例。在本部分以及本申請(qǐng)的說(shuō)明書摘要和發(fā)明名稱中可能會(huì)做些簡(jiǎn)化或省略以避免使本部分、說(shuō)明書摘要和發(fā)明名稱的目的模糊，而這種簡(jiǎn)化或省略不能用于限制本發(fā)明的范圍。
鑒于上述和/或現(xiàn)有原位聚合復(fù)合導(dǎo)電/抗靜電纖維制備的技術(shù)缺陷，提出了本發(fā)明。
因此，本發(fā)明其中的克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種原位聚合復(fù)合導(dǎo)電/抗靜電纖維的制備方法，通過(guò)納米導(dǎo)電粉體制備及表面修飾制備功能母粒并進(jìn)行紡絲，制備具有不同顏色的抗靜電纖維。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：一種原位聚合復(fù)合導(dǎo)電/抗靜電纖維的制備方法，其包括，納米導(dǎo)電粉體的表面修飾：將納米導(dǎo)電粉體進(jìn)行表面修飾，溫度為20～90℃，攪拌速度為500～2000轉(zhuǎn)/min，表面修飾劑經(jīng)霧化裝置噴入與所述納米導(dǎo)電粉體混合，表面修飾劑的加入量為納米導(dǎo)電粉體質(zhì)量的1～5wt％，高速混合30～90min；抗靜電母粒的制備：將經(jīng)表面修飾后的納米導(dǎo)電粉體與樹(shù)脂粉體混合均勻，納米導(dǎo)電粉體占整體質(zhì)量的10～50wt％，混好的原料經(jīng)共混造粒，得到抗靜電母粒；將抗靜電母粒于100～180℃溫度干燥2～8小時(shí)，將抗靜電母粒與基本樹(shù)脂切片混合均勻，然后進(jìn)行熔體紡絲，紡絲速度為600～3000m/min，紡絲組件初始?jí)毫?～16mpa，得到原位聚合復(fù)合導(dǎo)電/抗靜電纖維。
作為本發(fā)明所述原位聚合復(fù)合導(dǎo)電/抗靜電纖維的制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：在納米導(dǎo)電粉體的表面修飾前，還包括，制備粒徑小于500nm的納米蒙脫土粉體。
作為本發(fā)明所述原位聚合復(fù)合導(dǎo)電/抗靜電纖維的制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述納米蒙脫土粉體采用機(jī)械粉碎法制備。
作為本發(fā)明所述原位聚合復(fù)合導(dǎo)電/抗靜電纖維的制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：在制備粒徑小于500nm的納米蒙脫土粉體后，納米導(dǎo)電粉體的表面修飾前，還包括，通過(guò)導(dǎo)電有機(jī)物互穿網(wǎng)絡(luò)聚合將所述納米蒙脫土粉體制備成具有導(dǎo)電性能的納米導(dǎo)電粉體。
作為本發(fā)明所述原位聚合復(fù)合導(dǎo)電/抗靜電纖維的制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述導(dǎo)電有機(jī)物為聚噻吩、聚吡咯、聚乙炔或聚苯胺中的一種或幾種。
作為本發(fā)明所述原位聚合復(fù)合導(dǎo)電/抗靜電纖維的制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述互穿網(wǎng)絡(luò)聚合，將導(dǎo)電有機(jī)物單體以一定比例添加到納米蒙脫土懸浮液中，在溫度為100～300℃，壓力為0.1～1mpa及催化劑的條件下進(jìn)行反應(yīng)聚合，形成具有互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電納米粉體，其中，所述導(dǎo)電有機(jī)物單體添加量為納米蒙脫土質(zhì)量的10～50％。
作為本發(fā)明所述原位聚合復(fù)合導(dǎo)電/抗靜電纖維的制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述催化劑為氮摻雜二氧化鈦或二丁基錫。
作為本發(fā)明所述原位聚合復(fù)合導(dǎo)電/抗靜電纖維的制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述表面修飾劑為活性有機(jī)硅系列表面修飾劑，包括乙烯基三甲氧基硅烷或3-氨丙基三甲氧基硅烷。
作為本發(fā)明所述原位聚合復(fù)合導(dǎo)電/抗靜電纖維的制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述樹(shù)脂粉體為pet粉體或尼龍6粉體。
作為本發(fā)明所述原位聚合復(fù)合導(dǎo)電/抗靜電纖維的制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述抗靜電纖維的單絲纖度為0.5～10d。
本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明采用全新的抗靜電機(jī)理制備新的抗靜電纖維，纖維直徑可以做到超細(xì)纖維，纖維可以做成白色，具有永久性抗靜電功能，機(jī)械性能可以達(dá)到普通纖維的標(biāo)準(zhǔn)，完全滿足各種織造的要求，成本與抗靜電后整理相當(dāng)，僅為使用白色導(dǎo)電纖維的四分之一，減少了污染，本發(fā)明可以擴(kuò)大紡織品的出口，提升紡織品的附加值。
附圖說(shuō)明
為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。其中：
圖1為本發(fā)明得到的抗靜電纖維的sem圖。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做詳細(xì)的說(shuō)明。
在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開(kāi)的具體實(shí)施例的限制。
其次，此處所稱的“一個(gè)實(shí)施例”或“實(shí)施例”是指可包含于本發(fā)明至少一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性。在本說(shuō)明書中不同地方出現(xiàn)的“在一個(gè)實(shí)施例中”并非均指同一個(gè)實(shí)施例，也不是單獨(dú)的或選擇性的與其他實(shí)施例互相排斥的實(shí)施例。
實(shí)施例1：
(1)通過(guò)機(jī)械粉碎方式制備粒徑小于500nm蒙脫土粉體；
(2)通過(guò)導(dǎo)電有機(jī)物互穿網(wǎng)絡(luò)聚合將蒙脫土粉體制備成具有導(dǎo)電性能的納米導(dǎo)電粉體，即將導(dǎo)電有機(jī)物單體以一定比例添加到納米蒙脫土懸浮液中，在溫度為200℃，壓力為0.5mpa及氮摻雜二氧化鈦的條件下進(jìn)行反應(yīng)聚合，形成具有互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電納米粉體，其中，導(dǎo)電有機(jī)物單體添加量為納米蒙脫土質(zhì)量的20％；
(3)納米導(dǎo)電粉體的表面修飾：將納米導(dǎo)電粉體通過(guò)高速捏合機(jī)進(jìn)行表面修飾，溫度為60℃，攪拌速度為1000轉(zhuǎn)/min，表面修飾劑經(jīng)霧化裝置噴入與納米導(dǎo)電粉體混合，表面修飾劑的加入量為納米導(dǎo)電粉體質(zhì)量的3wt％，高速混合60min；
(4)抗靜電母粒的制備：將經(jīng)步驟(3)表面修飾后的納米導(dǎo)電粉體與樹(shù)脂粉體混合均勻，納米導(dǎo)電粉體占整體質(zhì)量的10wt％，旋轉(zhuǎn)混料機(jī)混合均勻后再經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)共混擠出造粒，得到抗靜電母粒；
(5)將抗靜電母粒于120℃溫度干燥2～8小時(shí)；將抗靜電母粒與基本樹(shù)脂切片混合均勻，喂入紡絲機(jī)的喂料器進(jìn)行熔體紡絲，紡絲速度為2600m/min，紡絲組件初始?jí)毫?mpa，得到所述的抗靜電纖維。
實(shí)施例1得到的抗靜電纖維的力學(xué)性能經(jīng)測(cè)試為：
強(qiáng)度為2.25cn/dtex，斷裂伸長(zhǎng)率為17％，滿足各種織造方式的要求，單纖的直徑為1d(7微米)，可以開(kāi)發(fā)平布、絨類等各種面料，其電阻為509歐姆，小于國(guó)標(biāo)要求的1011歐姆，制備的面料靜電荷逸散周期為7.6秒，也小于國(guó)標(biāo)要求的15秒，比表面積電荷密度為2.8uc/m2小于國(guó)標(biāo)要求的7uc/m2，摩擦靜電電壓為560v，小于國(guó)標(biāo)要求的2500v。
參見(jiàn)圖1，圖1為實(shí)施例1得到的抗靜電纖維的掃描電鏡圖片，從圖片上可以看到粒徑小于500納米的導(dǎo)電顆粒在纖維表面形成了均勻分布，同時(shí)有點(diǎn)黏連，黏連物質(zhì)為導(dǎo)電高分子，起到導(dǎo)電及抗靜電功能。
實(shí)施例2：
(1)通過(guò)機(jī)械粉碎方式制備粒徑小于500nm蒙脫土粉體；
(2)通過(guò)導(dǎo)電有機(jī)物互穿網(wǎng)絡(luò)聚合將蒙脫土粉體制備成具有導(dǎo)電性能蒙脫土粉體，即將導(dǎo)電有機(jī)物單體以一定比例添加到納米蒙脫土懸浮液中，在溫度為100℃，壓力為0.1mpa及二丁基錫的條件下進(jìn)行反應(yīng)聚合，形成具有互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電納米粉體，其中，所述導(dǎo)電有機(jī)物單體添加量為納米蒙脫土質(zhì)量的10～50％；
(3)納米導(dǎo)電粉體的表面修飾：將納米導(dǎo)電粉體通過(guò)高速捏合機(jī)進(jìn)行表面修飾，溫度為60℃，攪拌速度為1000轉(zhuǎn)/min，表面修飾劑經(jīng)霧化裝置噴入與納米導(dǎo)電粉體混合，表面修飾劑的加入量為納米導(dǎo)電粉體質(zhì)量的3wt％，高速混合60min；
(4)抗靜電母粒的制備：將經(jīng)步驟(3)表面修飾后的納米導(dǎo)電粉體與樹(shù)脂粉體混合均勻，納米導(dǎo)電粉體占整體質(zhì)量的30wt％，旋轉(zhuǎn)混料機(jī)混合均勻后再經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)共混擠出造粒，得到抗靜電母粒；
(5)將抗靜電母粒于120℃溫度干燥2～8小時(shí)；將抗靜電母粒與基本樹(shù)脂切片混合均勻，喂入紡絲機(jī)的喂料器進(jìn)行熔體紡絲，紡絲速度為2600m/min，紡絲組件初始?jí)毫?mpa，得到所述的抗靜電纖維。
實(shí)施例2得到的抗靜電纖維的力學(xué)性能經(jīng)測(cè)試為：
強(qiáng)度為2.35cn/dtex，斷裂伸長(zhǎng)率為16％，滿足各種織造方式的要求，單纖的直徑為1d(7微米)，可以開(kāi)發(fā)平布、絨類等各種面料，其電阻為209歐姆，小于國(guó)標(biāo)要求的1011歐姆，制備的面料靜電荷逸散周期為4.2秒，也小于國(guó)標(biāo)要求的15秒，比表面積電荷密度為2.3uc/m2小于國(guó)標(biāo)要求的7uc/m2，摩擦靜電電壓為330v，小于國(guó)標(biāo)要求的2500v。
實(shí)施例3：
(1)通過(guò)機(jī)械粉碎方式制備粒徑小于500nm蒙脫土粉體；
(2)通過(guò)導(dǎo)電有機(jī)物互穿網(wǎng)絡(luò)聚合將蒙脫土粉體制備成具有導(dǎo)電性能蒙脫土粉體，即將導(dǎo)電有機(jī)物單體以一定比例添加到納米蒙脫土懸浮液中，在溫度為300℃，壓力為1mpa及氮摻雜二氧化鈦的條件下進(jìn)行反應(yīng)聚合，形成具有互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電納米粉體，其中，所述導(dǎo)電有機(jī)物單體添加量為納米蒙脫土質(zhì)量的10～50％；
(3)納米導(dǎo)電粉體的表面修飾：將納米導(dǎo)電粉體通過(guò)高速捏合機(jī)進(jìn)行表面修飾，溫度為60℃，攪拌速度為1000轉(zhuǎn)/min，表面修飾劑經(jīng)霧化裝置噴入與納米導(dǎo)電粉體混合，表面修飾劑的加入量為納米導(dǎo)電粉體質(zhì)量的3wt％，高速混合60min；
(4)抗靜電母粒的制備：將經(jīng)步驟(3)表面修飾后的納米導(dǎo)電粉體與樹(shù)脂粉體混合均勻，納米導(dǎo)電粉體占整體質(zhì)量的50wt％，旋轉(zhuǎn)混料機(jī)混合均勻后再經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)共混擠出造粒，得到抗靜電母粒；
(5)將抗靜電母粒于120℃溫度干燥2～8小時(shí)；將抗靜電母粒與基本樹(shù)脂切片混合均勻，喂入紡絲機(jī)的喂料器進(jìn)行熔體紡絲，紡絲速度為2600m/min，紡絲組件初始?jí)毫?mpa，得到所述的抗靜電纖維。
實(shí)施例3得到的抗靜電纖維的力學(xué)性能經(jīng)測(cè)試為：
強(qiáng)度為2.25cn/dtex，斷裂伸長(zhǎng)率為17％，滿足各種織造方式的要求，單纖的直徑為1d(7微米)，可以開(kāi)發(fā)平布、絨類等各種面料，其電阻為104歐姆，小于國(guó)標(biāo)要求的1011歐姆，制備的面料靜電荷逸散周期為2.2秒，也小于國(guó)標(biāo)要求的15秒，比表面積電荷密度為1.3uc/m2小于國(guó)標(biāo)要求的7uc/m2，摩擦靜電電壓為60v，小于國(guó)標(biāo)要求的2500v。
實(shí)施例4：
(1)通過(guò)機(jī)械粉碎方式制備粒徑小于500nm蒙脫土粉體；
(2)通過(guò)導(dǎo)電有機(jī)物互穿網(wǎng)絡(luò)聚合將蒙脫土粉體制備成具有導(dǎo)電性能蒙脫土粉體，即將導(dǎo)電有機(jī)物單體以一定比例添加到納米蒙脫土懸浮液中，在溫度為200℃，壓力為0.5mpa及氮摻雜二氧化鈦的條件下進(jìn)行反應(yīng)聚合，形成具有互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電納米粉體，其中，所述導(dǎo)電有機(jī)物單體添加量為納米蒙脫土質(zhì)量的20％；
(3)納米導(dǎo)電粉體的表面修飾：將納米導(dǎo)電粉體通過(guò)高速捏合機(jī)進(jìn)行表面修飾，溫度為60℃，攪拌速度為1000轉(zhuǎn)/min，表面修飾劑經(jīng)霧化裝置噴入與納米導(dǎo)電粉體混合，表面修飾劑的加入量為納米導(dǎo)電粉體質(zhì)量的3wt％，高速混合60min；
(4)抗靜電母粒的制備：將經(jīng)步驟(3)表面修飾后的納米導(dǎo)電粉體與樹(shù)脂粉體混合均勻，納米導(dǎo)電粉體占整體質(zhì)量的8wt％，旋轉(zhuǎn)混料機(jī)混合均勻后再經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)共混擠出造粒，得到抗靜電母粒；
(5)將抗靜電母粒于120℃溫度干燥2～8小時(shí)；將抗靜電母粒與基本樹(shù)脂切片混合均勻，喂入紡絲機(jī)的喂料器進(jìn)行熔體紡絲，紡絲速度為2600m/min，紡絲組件初始?jí)毫?mpa，得到所述的抗靜電纖維。
實(shí)施例4得到的抗靜電纖維的力學(xué)性能經(jīng)測(cè)試為：
強(qiáng)度為2.59cn/dtex，斷裂伸長(zhǎng)率為19％，滿足各種織造方式的要求，單纖的直徑為1d(7微米)，可以開(kāi)發(fā)平布、絨類等各種面料，其電阻為1300歐姆，大于國(guó)標(biāo)要求的1011歐姆，制備的面料靜電荷逸散周期為14.7秒，接近國(guó)標(biāo)要求的15秒，比表面積電荷密度為5.9uc/m2接近于國(guó)標(biāo)要求的7uc/m2，摩擦靜電電壓為1200v，小于國(guó)標(biāo)要求的2500v。含量低于10％時(shí)，抗靜電性能有一個(gè)急劇的下降，這是因?yàn)榭轨o電性能跟填料的填充量有關(guān)，有一個(gè)臨界閾值，低于這個(gè)閾值性能會(huì)很難升上去，達(dá)到這個(gè)閾值會(huì)有一個(gè)大幅提升。
本發(fā)明經(jīng)研究創(chuàng)造性的在纖維中形成了互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實(shí)際上是插層聚合后得到的一種聚合物與片層無(wú)機(jī)粉體之間形成的結(jié)構(gòu)，片層無(wú)機(jī)物起到了層和靶向的作用，可以固定住聚合物的方向和結(jié)構(gòu)，聚合物分子鏈將片層無(wú)機(jī)物連接起來(lái)，起到了很好的力學(xué)增強(qiáng)作用，同時(shí)功能化效果明顯，分散均勻。
應(yīng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。