[发明专利]一种高性能锦纶基可染导电纤维及其制备方法

说明书

本发明属于复合导电纤维领域，涉及一种高性能锦纶基可染导电纤维及制备方法。本发明采用三层同心圆结构，结构中有三种组分：高导电介质碳黑组分、遮蔽类复合物质组分、白色导电组分，各组分质量比为高导电介质碳黑组分：遮蔽类复合物质组分：白色导电组分＝5％～30％：20％～30％：50％～65％，其中内层、中间层、外层依次为高导电介质碳黑组分、遮蔽类复合物质组分、白色导电组分，或者内层、中间层、外层依次为高导电介质碳黑组分、白色导电组分、遮蔽类复合物质组分。本发明既提高了导电性，又能保持纤维的白度和可染性。在白色可染导电母粒制备中，将金属氧化物和导电本征高聚物共混造粒，综合了两类白色导电添加组合的特点，同时通过加入锦纶载体树脂调节熔融指数，改善流动性，并提高了最终制成品的导电性。

技术领域

本发明涉及一种复合导电纤维，具体是一种高性能锦纶基可染导电纤维及其制备方法。

背景技术

近年来随着高分子材料的蓬勃发展，三大合成纤维——涤纶、锦纶、腈纶以及后起之秀丙纶，以其优良的性能在纤维市场上占据了重要的地位。但合成纤维表面只能被临界表面张力小于自身的液体所润湿，且其体积电阻率大都在10¹³Ω·cm以上，因此合成纤维很容易产生静电。静电的存在，使衣物更易吸尘、相互缠绕，从而严重影响到高精密仪器、生物医药、食品等行业的生产，同时也增加了易燃易爆场所发生火灾、爆炸的可能性。传统的抗静电纤维主要依靠吸收环境中的水分使自身电阻降低进而将电荷传导出去，这使得其对环境依赖性很大。而导电纤维通过电子传导和电晕放电消除静电，环境湿度对抗静电效果影响很小，应用更加广泛。

纺织用导电纤维按导电介质可分为金属导电纤维、碳纤维和有机导电纤维，这些导电纤维基本能满足生产生活的需要，但也不可避免地存在一些缺点。金属导电纤维具有优良的导电性、耐热性，但比重大、抱合力小、可纺性相对较差。制成的高线密度纤维价格昂贵，成品色泽也受到一定的限制。碳纤维轴向强度高、无蠕变、密度小，缺点是耐冲击性较差、容易损伤，缺乏韧性、不耐弯折，其纺织应用领域相对狭窄，一般只限于复合材料中使用。而有机导电纤维的基本物理性能类似于普通的纺织纤维，纺织加工性优良，且染色性和耐化学试剂性良好，导电性持久、不易受环境温湿度的影响，是应用最为广泛的一类导电纤维。

有机导电纤维的制法主要有三种：由导电高聚物直接纺丝、普通合成纤维涂覆导电物质、导电物质与高聚物复合或共混纺丝。其中，由导电高聚物直接纺丝制得的纤维，高聚物主链中的共扼结构使分子链僵直，难溶难熔，纺丝加工困难。而以普通合成纤维为基体，将金属、碳等导电物质涂覆在表面制成的纤维，其导电成分只覆盖在基质表面，导电性能与导电聚合物纤维相比有所下降，摩擦洗涤后导电物质也较易剥落，耐磨性和耐洗涤性差。采用导电物质与各种成纤高聚物经纺丝法制成的导电纤维，具有适当的线密度、长度、强度和柔曲性，与其他普通纤维易于抱合，容易进行混纺或交织且不影响织物的手感和外观；同时还具有良好的耐摩擦、耐氧化及耐腐蚀能力，能耐受纺织加工和使用中的物理机械作用。

根据复合纺丝所产生的导电纤维一般有导电成分露出型、三层同心圆、并列型、芯鞘型和海岛型五种主要结构，截面形状如图1所示。导电成分露出型导电介质分布在纤维的表面，抗静电效果好。但导电层裸露在外，会因摩擦使导电粒子流失而降低导电性。三层同心圆结构是一种将导电成分夹在中间层的复合纤维。非导电成分和导电成分在80:20～60:40之间。非导电成分过大，导电性下降；过小，纺丝性变差。这种夹层结构使导电成分既接近表面又包覆在中间，所以白度增加且耐摩擦，导电效果好又兼具耐久性。并列型是将纤维分成多层并列，使导电成分贯穿纤维横截面并在两端露出，此种纤维的导电部分不宜超过30％，以免使纤维的导电耐久性、耐摩擦性及耐洗涤性下降，可以通过增加并列的层数提高导电性。芯鞘型分为两类：一是以导电成分为芯、非导电聚合物为鞘，一般的比例为1:1，白度好、耐洗涤，但导电效果较差；二是以导电成分为鞘、非导电聚合物为芯，这种纤维导电效果佳，但导电成分裸露在外使纤维的颜色及耐摩性受到影响。海岛型纤维的“海”为非导电聚合体，岛为导电成分，岛的直径小于0.5μm。在此结构中岛的成分要与海的成分互容，一般成分比在30:70～70:30的范围。