[发明专利]一种永久抗静电丙烯腈基共聚物及其纤维制备方法

说明书

本发明公开了一种永久抗静电丙烯腈基共聚物及其纤维制备方法。永久抗静电丙烯腈基共聚物纤维的制备原理为：首先利用丙烯腈与含不饱和双键的离子液体和含不饱和双键的聚乙二醇衍生物等单体共聚，得到永久抗静电丙烯腈基共聚物，随后直接利用纺丝法加工制备永久抗静电丙烯腈基共聚物纤维。由于使用的抗静电剂参与了聚合反应，解决了小分子迁移析出的问题，所以得到的丙烯腈基共聚物纤维具有永久抗静电性能。

技术领域

本发明涉及纤维制备技术领域，具体涉及一种永久抗静电丙烯腈基共聚物及其纤维制备方法。

背景技术

高分子材料的电性能主要取决于两个物理量，即电阻率和介电常数，材料的电阻率越低，消散静电的能力越强，介电常数越低，往往越容易产生静电。然而，大多数高分子材料都具有较高的表面电阻率(＞10¹²Ω)和较低的介电常数，因此，这类材料不具有抗静电性能，导致其在实际应用中因静电积累而造成各种问题和困难，例如，通讯设备机房会因静电积累导致计算机运行时出现随机故障、误动作或运行错误，还可能导致某些元器件(MOS电路、双极性电路等)的击穿和毁坏；煤矿生产及石油化工生产存储运输过程会因静电积累导致火灾爆炸事故；衣服摩擦所产生的静电会使人的血液碱性升高，导致皮肤瘙痒、色素沉着，干扰人的情绪等。要使高分子材料具有抗静电能力，最有效的方法就是向高分子材料中加入抗静电剂，从而降低其电阻率，提高导电能力。

目前，商品化的抗静电剂种类繁多，其中，离子液体具有难挥发、蒸汽压低、离子电导率高、电化学窗口宽、光学透明度极高等优点，是一类性能优异的抗静电剂，因此受到人们的广泛关注。申请号为201510146416.9的中国发明专利中公开了一种聚丙烯腈/离子液体/聚苯胺导电复合材料的制备方法，该制备方法为：首先将苯胺单体与离子液体混合后对聚丙烯腈增塑并加工成型；然后对成型产品进行后处理，即在含有氧化剂的酸性条件下，使成型后的产品内部的苯胺发生聚合反应生成聚苯胺，最终得到聚丙烯腈/离子液体/聚苯胺导电复合材料。申请号为201110237446.2的中国发明专利中公开了一种高弹性导电纤维及其制备方法，该方法是将碳纳米管与离子液体混合均匀，然后再与高弹性聚合物共混，最后进行纺丝，得到高弹性导电纤维。但上述专利均采用离子液体与高分子基体共混的方式制备导电纤维，无法从根本上解决离子液体易迁移析出的问题，所以不能实现纤维的永久抗静电。另外，聚苯胺和碳纳米管颜色较深，影响纤维的可染色性。

申请号为201510449504.6的中国发明专利中公开了一种永久抗静电离子液体高聚物母料的制备方法，即将离子液体以接枝聚合的方式接枝到由单体和酸酐制备的嵌段共聚物上，以此来解决离子液体迁移析出的问题，利用该方法得到的高聚物母料可以有效降低高分子材料的表面电阻率，使材料达到抗静电的能力，另外，高聚物母料与多种高聚物都具有良好的相容性。尽管离子液体的导电性能优异，但是以离子液体作为单一抗静电剂用于生产和开发抗静电产品主要存在两个问题：一方面，离子液体作为一种离子型抗静电剂，受环境温湿度影响比较严重；另一方面，大部分性能优异的离子液体价格昂贵，添加比例大导致生产成本过高。申请号为02111399.8的中国发明专利中公开了一种聚丙烯腈抗静电纤维的制备方法，使用了成本更低、吸湿能力更强的聚乙二醇作为抗静电剂。但是，该专利只是将聚乙二醇与聚丙烯腈共混，同样存在抗静电剂迁移析出的问题，无法实现永久抗静电性能。使用聚乙二醇作为抗静电剂主要存在以下问题：添加量较低时，抗静电性能差；添加量太高时，吸水作用强，导致材料表面粘度太高，影响后续加工和使用。

发明内容

本发明拟解决的技术问题是：提供一种永久抗静电丙烯腈基共聚物，并且提供一种易制备加工的丙烯腈基共聚物纤维的制备方法。该丙烯腈基共聚物具有较低的表面电阻率，可通过纺丝加工工艺制备成共聚物纤维。该纤维不仅具有优异的力学性能、化学稳定性、可染色性，而且具有永久抗静电性能，拓宽了聚丙烯腈纤维的应用领域。