[发明专利]一种阻燃防静电涤纶及其制备方法

说明书

本发明公开了一种阻燃防静电涤纶及其制备方法，通过选择特定DBP值的炭黑以特定比例与碳纳米管、石墨烯复配，形成了纳米复合结构，具有良好的导电性。再将其与对苯二甲酸、乙二醇进行原位共聚、熔融纺丝后，可制备兼具阻燃性和防静电性的复合涤纶纤维。本发明在仅添加微量碳纳米管(0.12％)、微量石墨烯(0.2％)和少量炭黑(1.2％)下，既可使传统涤纶的电导率和阻燃性显著上升，并且产品可纺性好，性能稳定，成本低，工业化难度小，具有显著的实用价值。

技术领域

本发明属于纤维领域，尤其涉及一种阻燃防静电涤纶及其制备方法。

背景技术

日常生活中，两种不同材质的物体接触后再分离，即可产生静电现象，这是由于一个物体失去一定电荷后带正电，而另一个物体得到电荷带负电，这些电荷难以简单中和，便会逐渐累积形成静电。日常生活中形成静电的最主要途径是摩擦、感应和传导三种。静电本身是一种非常常见的现象，但是当静电在积累并剧烈释放时，极易引发电路击穿、信息干扰、火灾、电击等现象，轻则使人体产生不适，增大灰尘吸附而使环境变脏，重则干扰电磁信号，引发头晕、头痛，击穿电子元器件，甚至引发爆炸和火灾。

消除静电的主要方法是提高材料的电导率，使多余电荷从物体表面传递出去或中和。目前常用的导电添加剂包括金属纤维、碳纤维、复合导电纤维、导电高分子、纳米碳颗粒等，从性价比角度考虑，炭黑这种具有多孔纳米碳结构的导电材料是最具竞争力的防静电添加材料。已有许多研究和报道证实炭黑可以有效提升高分子材料的防静电效果，然而，单一添加炭黑往往需要较高的添加量(大于5％)才能实现效果，而在这样大的添加量下，复合材料的力学性能很可能收到影响，并且由于炭黑团簇体的存在，将复合材料加工成纤维和薄膜等材料存在产品均一性差、强度低等缺陷。

相比传统碳材料，纳米碳材料具有更小的微观尺寸，不仅具有高导电导热等特性，而且分散性好，能在聚合物等体系中更好分散，形成导电网络，从而达到提升导电性、导热性、力学强度等效果。其中，碳纳米管和石墨烯是今年来最受关注的明星材料。碳纳米管是一种一维纳米碳材料，在沿纳米管方向电子可以快速运动，形成一维导电通路，因此将碳纳米管沿同一方向排列形成的碳纳米管纤维具有高强度、高电导率的特性，被认为是下一代电输送材料的最佳选择。同时，将碳纳米管分散于聚合物基体中，一维碳管可通过搭接、缠结等形式形成三维网络结构，从而有效提升聚合物基体的电导率。然而，由于碳纳米管比表面积大，具有超高的长径比，并且未修饰的碳纳米管之间具有强烈的范德华力作用，使得碳纳米管互相缠结，难以分离，形成团状或束状聚集体，从而呈现出较差的分散效果，制约了其性能的充分发挥。石墨烯是一种二维纳米碳材料，具有超高理论电导率和导热率，被视为可与碳纳米管匹敌的新兴材料。相比于线性的碳纳米管，二维石墨烯片更容易形成三维网络，从而实现高电导率。将石墨烯与碳纳米管相结合，可充分利用两者的优点，石墨烯促进导电网络的形成，碳纳米管依附于石墨烯表面提升石墨烯片的电导率和强度，从而实现协同效应。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术不足，提供一种阻燃防静电涤纶及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种阻燃防静电涤纶，由阻燃防静电涤纶纤维编织而成，阻燃防静电涤纶纤维至少包括接枝有PET分子的碳纳米管、接枝有PET分子的单层石墨烯、纳米炭黑和游离的PET分子，碳纳米管附着于石墨烯片表面，纳米炭黑附着于碳纳米管和石墨烯的表面；纳米炭黑包含高DBP值纳米炭黑和低DBP值纳米炭黑，低DBP值纳米炭黑的添加量是高DBP值纳米炭黑的2～5倍(质量比)，纳米炭黑、碳纳米管和石墨烯的质量比为1.2～2.8:0.024～0.096:0.032～0.16，碳纳米管和石墨烯在锦纶中的质量含量分别为0.024％～0.096％和0.032％～0.16％；织物的克重为50-220g/m²。

进一步地，所述单层石墨烯片内的缺陷位点处富集低DBP值纳米炭黑，碳纳米管表面的缺陷位点处富集低DBP值纳米炭黑。

进一步地，所述高DBP值纳米炭黑的DBP值为360～400，低DBP值纳米炭黑的DBP值为200～280。