耐久性導電纖維的製造方法

2023-06-20 12:47:46

專利名稱:耐久性導電纖維的製造方法
本發明所屬技術領域：
為高分子加工。
給予纖維製品抗靜電的有效手段之一是在易產生靜電的纖維中混入少量的導電纖維，利用導電纖維的電暈放電的作用消除積聚在纖維製品中的靜電，這在抗靜電工作服、抗靜電地毯、屏蔽材料等領域中已廣泛應用。以前，導電纖維的製造方法主要是在纖維表面塗層和在纖維表面滲炭的方法，或在聚合物中混入金屬、炭黑的方法來製造導電纖維。但這些方法都有缺點，表面塗層和表面滲炭在加工和使用中導電微粒易從纖維上剝落，導電性變差;在聚合物中混入金屬或炭黑粉未來製造導電纖維的方法，對共混的導電粒子要求很嚴格，且共混的比例要恰當，太少不能達到導電要求，太多則影響紡絲成形及纖維物理機械性能。這些導電纖維的製造方法成本高，效率低有待進一步改進。而採用化學反應浸漬處理法製造導電纖維近年雖有少量專利報導。(1，2)但都是採用的成品纖維間歇式浸漬處理的方法，即把成品纖維放在染色機中，用煮染的方法對纖維進行銅化物和硫化物兩浴處理而製成導電纖維。但此法要消耗大量的試劑，反應時間長，不利於工業化連續生產。
本發明的目的是給予聚丙烯睛或丙烯睛系纖維的導電性。在製造聚丙烯睛或丙烯睛系纖維的原有生產線上，只須增加一臺帶有超聲振動裝置的導電反應浴，利用本發明的方法和工藝條件即可製造出另人滿意的耐久性導電纖維。
本發明的技術構成如下本發明採用聚丙烯睛初級溶脹纖維，利用其緻密化前，纖維結構疏鬆並存在大量微孔、比表面積大的特點，使溼絲束纖維通過一含有銅離子和硫離子的導電反應浴中，使纖維內部嵌入硫化銅，至少是沉積在纖維表面，得到了極為優良的導電纖維。
聚丙烯睛纖維中氰基(一C三N)對一價銅離子具有較強的親和力，而吸附了銅離子的聚丙烯睛纖維又極易和硫離子反應。使硫化銅析出，纖維具有導電性。但一價銅鹽化合物一般都不溶於水或微溶於水，生產中不易選用，故採用二價銅鹽化合物，加入還原劑，使二價銅離子還原成一價銅離子，吸附了一價銅離子的纖維立即與能釋放出硫離子的硫化物反應，使一價銅離子轉變成硫化銅，並使其在纖維內部分散吸附沉積此反應均在同一導電浴中完成。該導電浴溫度控制在60℃～110℃，比60℃低需要反應時間長，比110℃高會使纖維強度下降。為了排除凝固浴中溶劑對導電反應浴的影響，可在連續生產線上絲束水洗後、乾燥前進行，纖維再經過上油，乾燥緻密化等步驟，即能得到導電性優良的纖維。由於生產的連續性就要求纖維在導電反應浴中反應時間就要充分短，故本發明在導電反應浴中引入了超聲振動裝置，使反應液中產生「空化作用」由空化作用產生強大機械力，使液體分子時而受拉，時而受壓，形成空化泡，隨著超聲振動空化泡不斷合併生長，到一定程度，由於空化泡的內外壓力差十分懸殊，在液體分子受壓的瞬間，突然閉合，產生微激波。紡後凝膠態溼絲束受到這個波衝擊時，導電介質能迅速地向纖維內部滲透，使硫化銅更易分散於纖維內部。超聲振動裝置見圖1。由紡絲、凝固、拉伸、水洗後的溼絲束纖維1通過輥筒2，浸漬在導電浴槽3中。此導電浴槽3中是由補充浴槽8、溢流口7、換能振子6及電熱棒9組成。經反應後的纖維5通過導絲輥4，再經水洗、烘乾緻密化，即得成品。
圖2顯示的是本發明的導電纖維橫截面電鏡照片;圖3顯示的是本發明的導電纖維縱向電鏡照片。
效果紡後凝膠態溼絲束一浴浸漬連續反應法製造的導電纖維，不僅反應時間短，而且生產成本低。反應時間僅為二浴煮染間歇法的1/6，成本僅為二浴煮染法的1/5，且導電的耐久性比間歇法要優良。見下表
表中採用的測試方法如下皂洗在500毫升燒杯中，放入5克纖維、3克中性皂片，加入200毫升水，溫度60℃，用玻璃棒攪動10分鐘為1次。
乾洗把纖維在室溫下浸漬在三氯乙烯中，不用攪拌，20分鐘為1次。
空白染色試驗把纖維置於由醋酸(98%)2.5%、醋酸鈉1.0%，無水硫酸鈉8.0%，勻染劑TAN1.5%組成的液體中，浴比1∶30，升溫100℃，沸染60分鐘，冷卻到60℃，漂洗四次，每次5分鐘，然後自然乾燥。
比電阻把沒有張力的纖維束放在相對溼度30±5%，溫度30±2℃的條件中放置24小時後，置於間距為10cm的金屬夾子上，測夾子之間纖維束的電阻RS，按下式RS求得纖維比電阻。
＝ (RS×分特)/(8.1×106×比重) (Ω·cm)這樣，本發明的導電纖維具有比電阻約為1×105Ω·cm以上，理想的為1×103Ω·cm以下的導電纖維，其強度為1.5CN/dteX以上，斷裂伸長約13%～40%，故可和通常的纖維同樣地機織或混紡，在纖維製品中要混用或交織1～1%～5%左右，就能在不失去原有纖維製品的特徵下，賦於纖維製品的抗靜電性能。
具體實施例子將PAN共聚物按一定比例與溶劑加入溶解釜中，於55℃溫度下溶解攪拌3小時，在室溫下脫泡24小時後，在25℃、40%DMF的水溶液中紡絲，拉伸5倍後水洗，然後浸漬在含有硫酸銅100份，硫代硫酸鈉100份，硫酸氫鈉50份，壬基苯酚類型的活性劑5份組成的導電水溶液反應浴中，導電反應浴的濃度為6%，溫度100℃，反應時間為14秒，然後水洗，乾燥緻密化，得到草灰色的斷裂強度2.67CN/dteX，斷裂伸長13.73%，比電阻為6.2×102Ω·cm的導電纖維，完全滿足紡織後加工的要求。
參考文獻1.JK55-518732.JK66-12831權利要求
1.一種耐久性導電纖維的製造方法，即紡後凝膠態溼絲束-浴浸漬連續反應法，其特徵在於採用聚丙烯睛初級溶脹纖維，利用其結構疏鬆的特點，在含有銅離子、硫離子的導電介質反應浴中一浴浸漬處理使硫化銅嵌入聚丙烯睛纖維內部。
2.根據權利要求
1的導電纖維的製造方法，其特徵在於導電反應浴中引入了超聲振動裝置，使反應時間控制在7秒～35秒內，溫度60℃～110℃範圍內。
3.根據權利要求
1，2的導電纖維製造方法，其特徵在於嵌入纖維內部或至少是纖維外表面的硫化銅含量在4%～20%間，在直流電壓100伏的條件下，其導電纖維的比電阻小於1×105Ω·cm
專利摘要
本發明為一種耐久性導電纖維的製造方法，其內容為在製造聚丙烯腈纖維的工藝基礎上，增加一臺帶有超聲振動的導電介質反應浴，利用聚丙烯腈初級溶脹纖維結構疏鬆並存在大量微孔、比表面積大的特點，在纖維緻密化前，浸漬在含有銅離子和硫離子的反應浴中。使硫化銅嵌入纖維內部，至少是沉積在纖維表面層上，纖維中硫化銅的含量在4％～20％間，在直流電壓100伏的條件下，導電纖維比電阻小於1×10
文檔編號D01F1/02GK87104346SQ87104346
公開日1988年2月24日 申請日期1987年6月18日
發明者侯慶華, 王琴雲, 潘宇明, 周建平, 顧映影 申請人:江蘇省紡織研究所導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan