[发明专利]一种皮芯复合电磁屏蔽纤维及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电磁屏蔽纤维领域，更具体而言，涉及一种皮芯复合电磁屏蔽纤维及其制备方法，特别是涉及一种包括聚合物和低熔点金属的皮芯复合结构的电磁屏蔽纤维及其熔融复合纺丝的方法。

背景技术

随着信息电子科技的发展，尤其当电脑的使用深入到社会生活的方方面面之后，人们越来越多的暴露在电磁波的辐射之下。电磁波辐射带给人们很多危害，如引发人体温升高，对人体固有的电磁波产生干扰，从而引发机体的病变。因此，电磁辐射需要得到人们有效的治理，电磁屏蔽材料是有效治理及屏蔽电磁波干扰的重要手段。

目前国内开发的金属/聚合物导电复合纤维有多种制备方法，其中主要有喷涂法、化学镀、金属长纤纺进短纤、金属粒子或纤维与聚合物混纺，以及纳米金属聚合物纤维。2005年6月1日公开的专利CN1621603“一种锡包铜电磁屏蔽纺织品及其制备方法”提供一种通过在非金属纤维纺织品的纤维表面覆盖金属导电层，使纺织品具有电磁屏蔽作用，采用的是化学镀和电镀的方法；2009年7月29日公开专利CN101492848“金属丝包芯弹性纱及其制造方法”描述了一种可用于弹性织物或柔性织物的经、纬纱的金属丝包芯纱及其制造方法，是将金属长丝掺和进了短纤纱中。金属纤维与聚合物混纺的研究，有2010年9月22日公开的专利CN101838470A，将导电纤维层埋设在导电基体中，制成了可代替金属的电磁屏蔽塑料。对于纳米金属聚合物纤维，在2008年6月25日公开的专利CN101205640A“一种熔体直纺生产皮芯结构微波屏蔽功能纤维的方法”报道了一种在纤维皮层中加入导电纳米金属粒子的皮芯复合纺制备的纤维。但这些方法中都存在一定的问题，喷涂和化学镀的表层金属易脱落；包芯纱金属纤维制备困难；纳米粒子在复合纤维中易团聚，加工过程中易氧化；金属粒子则是需要很高的填充量才能满足电磁屏蔽的要求。

对于电磁屏蔽纤维熔融纺皮芯结构的研究也随着该领域的发展而层出不穷。2005年11月16日公开的专利CN1696360A中，制备了是导电粉料与聚合物的混合物作为皮层，聚合物与微波吸收剂作为芯层的皮芯结构电磁屏蔽纤维，所得的纤维屏蔽微波不超过90％，说明其依然存在导电粉料易团聚，由于导电材料为分散相从而导致电磁屏蔽效能低的问题；在2006年7月5日公开的专利CN1796623A“导电性能优异的复合纤维的制造方法”中，提供一种以碳纳米管作为芯层，热塑性树脂作为皮层的导电纤维，但该纤维成本较高，很难广泛的使用。

在近十年的研究中，低熔点金属(合金)/聚合物复合导电材料逐渐被人们关注。它克服了其他导电金属或合金熔点高加工难的问题。并且在热塑性加工的过程中由于其熔融可流动，原位复合所形成的微观相提高了材料电磁屏蔽效果。1998年熊传溪等人在《LMPM/PP复合材料的导电性能》中对复合材料的宏观性能做了详尽的研究；贺江平等在不同条件下制备Sn-Cu/HDPE复合材料中合金相微观结构。但并未见报道对低熔点金属(合金)/聚合物复合纤维的制备和性能研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种皮芯复合电磁屏蔽纤维及其制备方法，特别是提供一种包括聚合物和低熔点金属的皮芯复合结构的电磁屏蔽纤维及其熔融复合纺丝的方法。本发明的一种皮芯复合电磁屏蔽纤维织成面料后，能够有效地屏蔽电磁波对人体的干扰，抑制了电磁波辐射带给人们的伤害。

本发明的一种皮芯复合电磁屏蔽纤维，由皮层和芯层构成，皮层的材料是热塑性树脂，芯层的材料是低熔点金属和/或合金与偶联剂的混合物，皮层与芯层均为连续相。本发明的一种皮芯复合电磁屏蔽纤维，其中芯层与皮层的物质均为连续的纤维。本发明的一种皮芯复合电磁屏蔽纤维，包括长丝和短丝。

作为优选的技术方案：

所述的皮层与芯层的截面积比为3～20∶1。皮层和芯层的截面积之比太大会降低芯层的微波屏蔽能效，太小又会使纤维成纤困难，力学性能降低。因此选择皮层与芯层的截面积比为3～20∶1，既可以保证屏蔽的效果，又可以保证纤维的强度等物性指标。本发明的皮芯复合电磁屏蔽纤维除了同心结构还可以做成偏心结构，得到具有三维卷曲结构的纤维。

所述的热塑性树脂为单种聚合物或聚合物合金。单一的聚合物在力学性能及化学性能方面都不及聚合物合金，因此，选择聚合物合金作为电磁屏蔽纤维的皮层可以适用于工业上对纤维力学性能要求较高的领域。

所述的聚合物为PET、PBT、PTT、PA或PP；所述的聚合物合金为PET、PBT、PTT、PA或PP中的两种或两种以上的物理混合物。

所述的芯层中，低熔点金属和/或合金与偶联剂的质量比为99.8∶0.2～97∶3。