[发明专利]一种高分子复合抗静电纤维

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体地说是一种高分子复合抗静电纤维。

背景技术

高分子合成材料，它具有优良的理化性能和加工性能，而且成本低，因而在汽车、电子电气、家电、纤维等领域将具有广阔的应用前景。尤其在纤维领域，复合纤维在性能上综合了高分子树脂各自的优点，例如具有特别优异的柔软性、弹性回复性，加工性能、电气性能、机械性能和尺寸的稳定性特点，具有优良的抗皱性和耐化学性，抗日光性、耐污性、低静电性、易染色性、低吸水率等优点。但是高分子复合纤维在生产及使用过程中容易产生静电，将造成吸尘、放电危害等，影响其的使用效果。

抗静电纤维具有防静电、吸收电磁波等特性，是防静电防爆服、无尘无菌服、高档服装及家纺等高附加值产品的必需原料，应用于航空航天、国防军工、石化、采矿、微电子、生物医药、精密加工、纺织服装等众多领域，市场前景广阔。

抗静电纤维的制备一般通过在高分子基体中添加微米或纳米级功能填料，包括炭黑、金属及金属氧化物粉末、碳纳米管或纳米碳纤维等，然后经纺丝工艺制得。为实现抗静电功能，填料含量必须超过某一特定值时才能形成抗静电网络，该值通常被称为“逾渗阈值”。传统填料(如炭黑和金属粉末)的逾渗阈值较高，往往超过20﹪，由此带来可纺性变差、纤维强度下降、手感僵硬、纤度和密度增加等问题。

发明内容

本发明的第一个目的是针对上述技术现状，提供一种高分子复合抗静电纤维，所述纤维的复合结构为皮芯型，皮层的横截面为四叶型，芯层为十字型，且在纤维表层芯层与皮层的交叉处会有芯层部分裸露，所述芯层含有复合抗静电剂。

进一步，所述皮层为聚酯、聚酰胺及聚烯烃。

进一步，所述芯层为聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸丙二酯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚二氯乙烯及聚丙烯腈。

进一步，所述芯层优选为聚苯胺改性聚丙烯腈。

进一步，所述复合抗静电剂是由以下原料制备而成：十甲基环五硅氧烷、氧化石墨烯、HO(CH₂CH₂O)₂H、丙三醇单硬脂酸酯与烷基磺酸钠复配物、分子量在5000～10000的聚己二酸异丁二酯、尿素、偏重亚硫酸钾、纳米级掺锑氧化锡、气相二氧化硅、水适量。

更进一步，所述复合抗静电剂是由以下重量份的原料制备而成：十甲基环五硅氧烷4-10份、氧化石墨烯2-3份、HO(CH₂CH₂O)₂H5份、丙三醇单硬脂酸酯与烷基磺酸钠复配物2-3份、分子量在5000～10000的聚己二酸异丁二酯4-8份、尿素3份、偏重亚硫酸钾2份、纳米级掺锑氧化锡1-3份、气相二氧化硅2份、水适量。

进一步，皮芯至重量比为3:7，其中复合抗静电剂占芯层重量的2-4%。

本发明进一步提供一种上述纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）皮层用真空转鼓干燥设备，在真空度小于0.1KPa的条件下，分别在温度60℃和80℃的条件下连续干燥18小时，测得干切片水含量为88ppm；然后进入第一螺杆挤出机，经过第一螺杆挤出机熔融挤压成为可纺丝的熔体，熔融挤压过程分为4段，各段温度分别为280℃、290℃、295℃、290℃，将上述熔体传输到纺丝箱体中，并进一步分配到复合组件中；

（2）芯层与复合抗静电剂在高速剪切机中剪切、混合，然后进入第二螺杆挤出机，熔融挤压，传输到纺丝箱体中，并进一步分配到复合组件中；

（3）侧吹风风速0.6米/秒，风温20℃，经油轮上油，由导丝盘控制张力，纺速为4000m/min。

进一步，所述复合抗静电剂的制备方法包括如下步骤：将十甲基环五硅氧烷、分子量在5000～10000的聚己二酸异丁二酯、气相二氧化硅、水升温至60-70℃，用剪切式搅拌器搅拌10-15min，然后加入HO(CH₂CH₂O)₂H、丙三醇单硬脂酸酯与烷基磺酸钠复配物、尿素、偏重亚硫酸钾，继续搅拌15-20min，接着加入氧化石墨烯、纳米级掺锑氧化锡，然后用球磨机进行研磨，研磨时间为6-16h，最后出料。

本发明的有益效果：

1、本发明通过将复合纤维截面制成四叶型，本身就具备一定的吸湿导汗性，有利于纤维抗静电性能的提高；