一種疏導(dǎo)靜電的聚氧亞甲基纖維及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于化工產(chǎn)品制備領(lǐng)域，具體涉及一種疏導(dǎo)靜電的聚氧亞甲基纖維及其制 備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚氧亞甲基是一種性能優(yōu)異的工程塑料，具有很高的強度和硬度，較寬的使用溫 度和濕度范圍內(nèi)都能保持優(yōu)異的性能，包括耐腐蝕、高強度和較好的尺寸保持率等，所以聚 氧亞甲基也被稱為"塑鋼"，廣泛應(yīng)用于機械制品、汽車零部件等多方面領(lǐng)域。以聚氧亞甲基 為原料，制備的聚氧亞甲基纖維具有高強高模、優(yōu)異的耐化學(xué)品性能和抗蠕變性能，可廣泛 用于水泥基、塑料、橡膠等基體的增強纖維，以及纜繩、漁網(wǎng)、過濾網(wǎng)等。但是聚氧亞甲基纖 維由于自身化學(xué)結(jié)構(gòu)的特點，分子鏈極性較差，電阻率很高，在使用過程中容易產(chǎn)生靜電而 無法消除，大大限制了其應(yīng)用領(lǐng)域。
[0003] 為了提高聚合物纖維自身疏導(dǎo)靜電的能力，常見的方法是在纖維的表面涂覆抗靜 電整理劑，該抗靜電整理劑通常是由親水性化合物組成，能夠吸附在纖維表面，增加纖維的 吸濕性，從而起到抗靜電的效果。但是該方法中的親水化合物只是通過吸附的方法存在與 纖維的表面，經(jīng)過水洗后容易脫落，喪失抗靜電的效果，所以耐久性差；另一種常用方法是 將親水性的抗靜電劑與紡絲原料共混，經(jīng)過紡絲后制造成抗靜電纖維，該方法在抗靜電效 果的耐久性方面比前一種方法有所改善，但是其抗靜電效果受環(huán)境濕度影響很大，在低濕 度環(huán)境中不具有抗靜電效果。中國專利CN201410826839中提到一種永久抗靜電聚氧亞甲基 纖維的制備方法，使用胺類、酰胺類和季銨鹽類抗靜電劑，配合超支化聚合物和其它增容 劑，與聚氧亞甲基共混熔融紡絲，制備的纖維具有永久抗靜電效果。但是胺類、酰胺類和季 銨鹽類物質(zhì)本身并不具有良好的導(dǎo)電性，只有在高濕度環(huán)境中發(fā)生電離后才具有一定導(dǎo)電 性，所以該專利提到的方法與將親水性的抗靜電劑與紡絲原料共混紡絲的方法并不本質(zhì)區(qū) 另IJ，其抗靜電效果都會受到環(huán)境濕度的影響。并且聚氧亞甲基纖維自身親水性差，難以吸收 環(huán)境中的水分來滿足抗靜電劑對水分的需求，大大限制了親水類抗靜電劑在聚氧亞甲基纖 維中發(fā)揮抗靜電效果。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供了一種疏導(dǎo)靜電的聚氧亞甲基 纖維及其制備方法，該聚氧亞甲基纖維能夠在低濕度下仍具有良好的耐久的疏導(dǎo)靜電的效 果，拓展了聚氧亞甲基纖維的用途和應(yīng)用領(lǐng)域。
[0005] 為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種疏導(dǎo)靜電的聚氧亞甲基纖維，其特征在于， 包括:聚氧亞甲基100質(zhì)量份、表面接枝縮甲醛的導(dǎo)電炭黑1~10質(zhì)量份，抗氧劑0.1~10質(zhì) 量份和增容劑0.1~10質(zhì)量份。
[0006 ] 優(yōu)選地，所述的抗氧劑為抗氧劑1010和抗氧劑107 6中的一種。
[0007]優(yōu)選地，所述的增容劑為硬脂酸鈣、硬脂酸鎂和乙烯基雙硬脂酰胺(EBS)中的一種 或兩種任意配比的混合物。
[0008] 優(yōu)選地，所述的疏導(dǎo)靜電的聚氧亞甲基纖維的體積比電阻為IO7~101()Ω ·πι。
[0009] 本發(fā)明還提供了上述的疏導(dǎo)靜電的聚氧亞甲基纖維的制備方法，其特征在于，包 括：
[0010] 步驟a:將氧化劑溶液和導(dǎo)電炭黑(CB)加入反應(yīng)容器中，在一定溫度下反應(yīng)一段時 間，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫，過濾，用去離子水反復(fù)洗滌，直到濾液呈中性，過濾得到濾渣， 將濾渣干燥，得到表面氧化改性的導(dǎo)電炭黑(CB-OH);
[0011]步驟b:將表面氧化改性的導(dǎo)電炭黑(CB-OH)與結(jié)構(gòu)如式（I)所示的縮甲醛低聚物 加入反應(yīng)容器中，在氮氣保護下攪拌，在一定溫度下反應(yīng)一段時間后，過濾，得到濾渣，并用 去離子水反復(fù)洗滌，在一定溫度下干燥一段時間后，得到表面接枝縮甲醛的導(dǎo)電炭黑(CB-(CH 2O)n);
[0013]步驟c.將所得的表面接枝縮甲醛的導(dǎo)電炭黑與聚氧亞甲基、抗氧劑和增容劑按比 例混合，通過單螺桿或雙螺桿擠出機熔融紡絲，冷卻成型，并經(jīng)牽伸定型，卷繞得到疏導(dǎo)靜 電的聚氧亞甲基纖維。
[0014]優(yōu)選地，所述的步驟a中的氧化劑溶液為硝酸溶液和過氧化氫水溶液的混合溶液。 [0015] 更優(yōu)選地，所述的硝酸溶液的濃度為30%~50%，過氧化氫溶液的濃度為10%~ 30%，硝酸溶液和過氧化氫溶液的體積比為1:1~1:3。
[0016]優(yōu)選地，所述的氧化劑溶液與導(dǎo)電炭黑的投料比為:每100毫升氧化劑溶液加入5 ~10克導(dǎo)電炭黑。
[0017]優(yōu)選地，所述的步驟a中的反應(yīng)在機械攪拌和油浴加熱的條件下進行。
[0018] 更優(yōu)選地，所述的步驟a的油浴溫度為40~90攝氏度，反應(yīng)時間為30~90分鐘。 [0019] 優(yōu)選地，所述的步驟a中的干燥溫度為80~110攝氏度，干燥時間為2~24小時。 [0020] 優(yōu)選地，所述的式（I)中，η為整數(shù)，η值的范圍為I 15。
[0021]優(yōu)選地，所述的步驟b中，表面氧化改性的導(dǎo)電炭黑(CB-OH)與縮甲醛低聚物的質(zhì) 量比的范圍為1:10~1:20。
[0022] 優(yōu)選地，所述的步驟b的反應(yīng)溫度為30~120攝氏度，反應(yīng)時間為30~120分鐘。
[0023] 優(yōu)選地，所述的步驟b中用去離子水對濾渣進行5~10次洗滌。所述的干燥溫度為 60~120攝氏度范圍內(nèi)，干燥時間為5~48小時。
[0024] 優(yōu)選地，所述的步驟c中，使用的單螺桿或雙螺桿擠出機加工溫度為150~270攝氏 度，牽伸溫度為60~200攝氏度，牽伸倍數(shù)為5~10倍，卷繞速度為200~3000米/分鐘。
[0025] 本發(fā)明的原理是，導(dǎo)電炭黑(CB)經(jīng)過氧化劑氧化后得到表面帶有羥基的炭黑(CB-OH)，然后再與縮甲醛低聚物反應(yīng)，接枝上聚氧亞甲基短鏈，得到表面接枝縮甲醛的導(dǎo)電炭 黑(CB-(CH2O)n),將其與聚氧亞甲基、抗氧劑和增容劑按一定比例混合，通過單螺桿或雙螺 桿擠出機進行紡絲，制得疏導(dǎo)靜電的聚氧亞甲基纖維。
[0026] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
[0027] 1、本發(fā)明所述的制備工藝路線較短，所有原料商業(yè)化，可以實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)制備；
[0028] 2、與通過添加親水性化合物，提高纖維吸濕性從而抗靜電的方法相比，本方法使 用的導(dǎo)電炭黑作為靜電疏導(dǎo)劑，疏導(dǎo)靜電效果不受環(huán)境濕度的影響，可以實現(xiàn)永久抗靜電 效果，大大拓展其應(yīng)用領(lǐng)域。
[0029] 3、相比于直接將導(dǎo)電炭黑與聚氧亞甲基共混熔融紡絲，依照本發(fā)明所述的制備方 法得到的疏導(dǎo)靜電的聚氧亞甲基纖維中，由于導(dǎo)電炭黑接枝了縮甲醛短鏈，與聚氧亞甲基 基體的相容性更好，分散更均勻，抗靜電效果更加優(yōu)異。
[0030] 4、本纖維及其面料不變形、尺寸穩(wěn)定、特別能滿足過濾網(wǎng)、濾袋孔隙均勻要求，能 及時疏導(dǎo)靜電，防止電荷累積產(chǎn)生摩擦火花，可安全用于水泥、采礦、翻砂、初模加工等產(chǎn)業(yè) 的粉塵過濾捕獲材料。
【具體實施方式】
[0031] 下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人 員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定 的范圍。
[0032] 實施例1
[0033] 一種疏導(dǎo)靜電的聚氧亞甲基纖維，由聚氧亞甲基100質(zhì)量份、表面接枝縮甲醛的導(dǎo) 電炭黑4質(zhì)量份，抗氧劑1010 1質(zhì)量份和硬脂酸鈣0.5質(zhì)量份組成，其制備方法為：
[0034] 步驟a:按照體積1:1的比例，分別取濃度為30%的硝酸溶液和濃度為10%的過氧 化氫溶液，進行混合得到氧化劑溶液并加入反應(yīng)容器，按照每100毫升氧化劑溶液加入5克 導(dǎo)電炭黑的投料比，添加導(dǎo)電炭黑(CB)，反應(yīng)在機械攪拌和油浴加熱的條件下進行，油浴溫 度為40攝氏度，反應(yīng)30分鐘后，冷卻至室溫，過濾并用去離子水反復(fù)洗滌，直至濾液呈中性 后，過濾得到濾渣，將濾渣在80攝氏度下進行干燥5小時，得到表面氧化的導(dǎo)電炭黑（CB-OH) 〇
[0035] 步驟b:選用結(jié)構(gòu)如式（I)所示(n=l)的縮甲醛低聚物，按照表面氧化的導(dǎo)電炭黑 (CB-OH)與縮甲醛低聚物質(zhì)量比1:10的投料比，將兩者加入反應(yīng)容器，在氮氣保護下進行攪 拌，在40攝氏度下反應(yīng)30分鐘后，過濾得到濾渣，并用去離子水洗滌濾渣5次，在80攝氏度干 燥5小時后，得到表面接枝縮甲醛的導(dǎo)電炭黑(CB-(CH 2O)1K
[0036]步驟c:取聚氧亞甲基(數(shù)均相對分子量10萬）100質(zhì)量份、表面接枝縮甲醛的導(dǎo)電 炭黑4質(zhì)量份，抗氧劑1010 1質(zhì)量份和硬脂酸鈣0.5質(zhì)量份，混合均勻，通過單螺桿擠出機熔 融紡絲，單螺桿擠出機的加工溫度控制在120~230攝氏度之間，室溫下側(cè)吹風(fēng)冷卻成型，并 經(jīng)牽伸定型，牽伸溫度為90攝氏度，牽伸倍數(shù)為4倍，卷繞得到疏導(dǎo)靜電的聚氧亞甲基纖維， 卷繞速度為350米/分鐘。
[0037] 實施例2
[0038] 一種疏導(dǎo)靜電的聚氧亞甲基纖維，由聚氧亞甲基100質(zhì)量份、表面接枝縮甲醛的導(dǎo) 電炭黑5質(zhì)量份，抗氧劑1010 1質(zhì)量份和硬脂酸鈣1.5質(zhì)量份組成，其制備方法為：
[0039] 步驟a:按照體積1: 2的比例，分別取濃度為35%的硝酸溶液和濃度為15%的過氧 化氫溶液，進行混合得到氧化劑溶液并加入反應(yīng)容器，按照每100毫升氧化劑溶液加入7克 導(dǎo)電炭黑的投料比，添加導(dǎo)電炭黑(CB)，反應(yīng)在機械攪拌和油浴加熱的條件下進行，油浴溫 度為50攝氏度，反應(yīng)60分鐘后，冷卻至室溫，過濾并用去離子水反復(fù)洗滌，直至濾液呈中性 后，過濾得到濾渣，將濾渣在90攝氏度下進行干燥12小時，得到表面氧化的導(dǎo)電炭黑（CB-OH) 〇
[0040] 步驟b:選用結(jié)構(gòu)如式（I)所示(n = 2)的縮甲醛低聚物，按照表面氧化的導(dǎo)電炭黑 (CB-OH)與縮甲醛低聚物質(zhì)量比1:15的投料比，將兩者加入反應(yīng)容器，在氮氣保護下進行攪 拌，在70攝氏度下反應(yīng)60分鐘后，過濾得到濾渣，并用去離子水洗滌濾渣10次，在90攝氏度 干燥24小時后，得到表面接枝縮甲醛的導(dǎo)電炭黑(CB-(CH 2O)2)。
[0041] 步驟c:取聚氧亞甲基(數(shù)均相對分子量8萬）100質(zhì)量份、表面接枝縮甲醛的導(dǎo)電炭 黑5質(zhì)量份，抗氧劑1010 1質(zhì)量份和硬脂酸鈣1.5質(zhì)量份，混合均勻，通過單螺桿擠出機熔融 紡絲，單螺桿擠出機的加工溫度控制在150~240攝氏度之間，室溫下側(cè)吹風(fēng)冷卻成型，并經(jīng) 牽伸定型，牽伸溫度為100攝氏度，牽伸倍數(shù)為5.5倍，卷繞得到疏導(dǎo)靜電的聚氧亞甲基纖 維，卷繞速度為40