多組分白色導電纖維及生產方法
2023-05-15 08:01:51
專利名稱：多組分白色導電纖維及生產方法
技術領域：
本發明涉及一種導電纖維，特別涉及一種多組分白色導電纖維。
背景技術：
普通聚合物纖維由於摩擦在乾燥的空氣中容易產生靜電。漆黑的夜晚，我們脫尼龍、毛料衣服時，會發出火花和"叭叭"的響聲，這對人體基本無害。但人體長期在靜電輻射下，會使人焦躁不安、頭痛、胸悶、呼吸困難、咳嗽。在手術臺上，靜電火花會引起麻醉劑的爆炸，傷害醫生和病人；在煤礦，則會引起瓦斯爆炸，會導致工人死傷，礦井報廢。靜電可吸附空氣中大量的塵埃，而且帶電性越大、吸附塵埃的數量就越多，而塵埃中往往含有多種有毒物質和病菌，輕則剌激皮膚，影響皮膚的光澤和細嫩，重則使皮膚起癍生瘡，更嚴重的還會引發支氣管哮喘和心律失常等病症。防止靜電危害的方法從本質上來講就是減輕或防止摩擦以減少靜電荷的產生，或者通過各種途徑使靜電荷很快的洩漏掉。
導電纖維的產生改善了普通聚合物纖維由於摩擦而容易攜帶靜電的缺點，添加了導電纖維的抗靜電織物能夠將電荷積聚能力減到最小，防止靜電的聚集，進而達到抗靜電效果。
目前在眾多導電纖維中，以碳黑製成的抗靜電織物的歷史最悠久且成本最低，但由於炭黑的顏色較深，在導電部分有外露的情況下，導電絲一般呈黑色，限制了導電絲的應用範圍。淺色納米導電粉克服了碳黑顏色黑的缺點，但若要求粉體導電性好，則顏色偏深，在與碳黑同樣使 用量的情況下，納米導電粉母粒的導電性差於碳黑，提高導電粉的添加 量可使母粒導電性提高。
中國專利CN 101050563A (公開號)公開了一種雙組分聚合物導電 纖維及其成型複合形態，其使用的導電性金屬化合物為含錫、鋅、鈦、
銻、銀、銅或鎳的金屬化合物粒子，這些金屬化合物粒子呈灰色，白度 不高；複合形態為芯鞘複合型、海島複合型、並列複合型或割纖複合 型，在芯鞘及海島複合型中，導電組分包覆在普通聚合物層內，放電效 果差，白度高；而並列和割纖複合型中導電組分外露，雖然放電效果提 高，但是白度偏低。
發明內容
本發明的目的在於提供一種導電性佳、白度高的多組分白色導電纖 維及生產方法。
一種多組分白色導電纖維，其特徵在於由含導電粉體的第一聚合 物及主要成分為可成纖聚合物的第二聚合物組成；第一聚合物被部分包 覆在第二聚合物內，截面部分第一聚合物與第二聚合物接觸長度佔第一 聚合物周長的85% 98%，第一聚合物的與第二聚合物的質量百分比為 5% 50% : 95% 50%。
第一聚合物導電粉體粒徑為10nm lto，導電粉體為氧化鋅、氧化 鈦、氧化錫、氧化銻、二氧化鈦表面包覆氧化錫、二氧化鈦表面包覆氧 化銻中的至少一種。
第一聚合物中含有的導電粉體重量百分數為35% 75%。第一聚合物中基體聚合物為對苯二甲酸、C2-C4脂肪族二醇和選自
乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二酸、馬來酸、苯二甲酸改性劑中一種或多種成分的共聚物。
第二聚合物中成纖聚合物為對苯二甲酸與C2-C4脂肪族二醇共聚物。
第二聚合物中含有抗靜電劑和/或低導電粉體含量導電母粒，且抗靜電劑和/或低導電粉體含量導電母粒與成纖聚合物的重量百分比為
0% 10% : 1009& 90%。
低粉體含量導電母粒中的導電粉體為氧化鋅、氧化鈦、氧化錫、氧化銻、二氧化鈦表面包覆氧化錫、二氧化鈦表面包覆氧化銻中的至少一種。
纖維截面上，導電組分第一聚合物有部分外露，第一聚合物露出部分在圓周方向上長度佔單根纖維截面周長的0. 5% 10%。
一種多組分白色導電纖維的生產方法，其特徵在於包括如下步驟
a. 將導電粉體乾燥後與水分小於100ppm的基體聚合物共混切粒，在擠出溫度為240 26(TC條件下，製得第一聚合物；
b. 將通過a步驟製得的第一聚合物乾燥，控制其水分小於100ppm，投入一號擠出機，設置熔紡溫度為260 28(TC;乾燥第二聚合物中的可成纖聚合物，控制其水分小於100ppm，將乾燥後水分低於50ppm的抗靜電劑和/或低導電粉體含量導電母粒按相對於成纖聚合物重量比為0% 10% : 100% 90%與成纖聚合物共混，投入二號擠出機，熔紡溫度設置為275 295°C，紡絲箱體溫度為275 295°C;C、使用開口偏芯型噴絲板或C型噴絲板紡出，再對所紡預取向絲
進行延伸，延伸倍率為1.5 3.0，控制全取向絲伸度為25% 55%。
步驟C中紡絲時的紡絲巻繞速度為 一步法紡絲巻繞速度設定為
3500 5000m/min;兩步法紡絲設定巻繞速度為1500 3500 m/min。
本發明的優點是淺色納米導電粉體的應用改善了以往碳黑及碳納 米管由於顏色太深而使導電纖維的應用範圍受到限制的缺點，C型及開 口偏心型噴絲板的應用既保證了導電組分的外露，提高了導電纖維的白 度，同時也使導電組分部分嵌在成纖聚合物內，減少了導電組分的外露， 提高了單絲纖維之間的集束性，有利於後加工，且在後加工及織物使用
過程中，導電組分不易脫落，達到永久導電的效果。複合導電纖維導電
性佳、白度高，其體積電阻率為103 105Q cm，白度L值為55 75。
圖1是本發明多組分複合導電纖維開口偏芯型截面示意圖。
圖2是本發明多組分複合導電纖維實施例6中C型截面示意圖。
圖3是本發明多組分複合導電纖維對比例1中三點露出型截面示意圖。
圖4是本發明多組分複合導電纖維對比例2中芯鞘型截面示意圖。 其中，斜線區域為第一聚合物導電組分，白色區域為第二成纖聚合
具體實施例方式
下面通過具體實施例對本發明作進一步說明。以下實施例不應看作 是對本發明的限制。實施例1
將真空乾燥後水分小於100ppm的納米導電粉體(二氧化鈦表面包覆氧化錫或二氧化鈦表面包覆氧化銻)65份，乾燥後水分小於100ppm的聚對苯二甲酸丙二醇酯35份與硬脂酸鈣或硬脂酸鎂混合後餵入螺杆擠出機，螺杆設定溫度為25(TC，共混擠出後切粒乾燥，控制其水分在100ppm以下，將乾燥後的導電母粒投入一號紡絲箱，設定螺杆溫度為265"，擠出後的母粒熔融密度為2.8g/m、將乾燥好的抗靜電劑(l%wt相對於成纖聚合物)、低粉體含量導電母粒(P/則t相對於成纖聚合物，導電粉體為二氧化鈦表面包覆氧化錫或二氧化鈦表面包覆氧化銻)與普通全消光聚對苯二甲酸乙二醇酯共混，控制水分小於100ppm，抗靜電劑質量分數為普通全消光PET質量的1%，將混合物投入二號紡絲箱，設定螺杆溫度為285°C。導電母粒與普通全消光聚對苯二甲酸乙二醇酯的質量比為30 : 70。使用開口偏芯型噴絲板紡出，設定巻繞速度為2500m/min，控制纖度140dtex/8F，所得預取向絲體積電阻率為Q ，cm，色調L值為63，導電組分(即導電母粒的相應組分)露出部分在圓周方向上長度佔單根纖維截面周長的2. 5%。
對巻繞好的預取向絲進行延伸，延伸機一熱輥溫度設置為9(TC， 二熱輥溫度為13CTC，延伸倍率1.9，延伸速度500m/min,延伸後的全取向絲體積電阻率為10' 5Q cm，色調L值為65，導電組分露出部分在圓周方向上長度佔單根纖維截面周長的2. 3%，截面部分第一聚合物與第二聚合物接觸長度佔第一聚合物周長的93%。(如圖1)實施例2
採用與實施例1同樣的導電母粒、普通全消光聚對苯二甲酸乙二醇 酯、抗靜電母粒品種及添加量、紡絲溫度以及巻繞條件，改變導電母粒
與普通全消光聚對苯二甲酸乙二醇酯的質量比為50 : 50。使用開口偏芯 型噴絲板紡出，設定巻繞速度為2500m/min，控制纖度140dtex/8F左右， 所得預取向絲體積電阻率為103 4Q cm色調L值為54，導導電組分露 出部分在圓周方向上長度佔單根纖維截面周長的6. 3%。
對巻繞好的預取向絲進行延伸，延伸機一熱輥溫度設置為9(TC， 二 熱輥溫度為130。C，延伸倍率1.9，延伸速度500m/min，延伸後的全取 向絲體積電阻率為10^Q ，，色調L值為56，導電組分露出部分在 圓周方向上長度佔單根纖維截面周長的5.鄉(如圖1)。 實施例3
採用與實施例1同樣的導電母粒製造工藝(納米導電粉體為氧化 鋅)、導電粉體含量、成纖聚合物、抗靜電母粒品種及添加量、紡絲溫 度、複合比以及巻繞條件，使用開口偏芯型噴絲板紡出，設定巻繞速度 為2500m/min，控制纖度為140dtex/8F左右，所得預取向絲體積電阻率 為105Q'cin，色調L值為64，導電組分露出部分在圓周方向上長度佔 單根纖維截面周長的2.8%。
對巻繞好的預取向絲進行延伸，延伸機一熱輥溫度設置為9(TC， 二熱輥 溫度為130。C，延伸倍率1.7，延伸速度500m/min，延伸後的全取向絲 體積電阻率為 cm，色調L值為64，導電組分露出部分在圓周方 向上長度佔單根纖維截面周長的3.0%。(如圖1)。實施例4
採用與實施例1同樣的導電粉體、導電母粒製造工藝、成纖聚合物、抗靜電母粒品種及添加量、紡絲溫度、複合比以及巻繞條件，第一聚合物中的基體聚合物為對苯二甲酸丙二醇酯與乙二醇的共聚物，使用開口
偏芯型噴絲板紡出，設定巻繞速度為2500m/min，控制纖度為140dtex/8F左右，所得預取向絲體積電阻率為'cm，色調L值為63，導電組分露出部分在圓周方向上長度佔單根纖維截面周長的2. 5%。對巻繞好的預取向絲進行延伸，延伸機一熱輥溫度設置為9(TC， 二熱輥溫度為13(TC，延伸倍率1.7，延伸速度500m/min，延伸後的全取向絲體積電阻率為104Q cm，色調L值為63，導電組分露出部分在圓周方向上長度佔單根纖維截面周長的2.5%。(如圖1)。實施例5
採用與實施例1同樣的導電母粒、抗靜電母粒品種及添加量、紡絲溫度以及複合比。成纖聚合物為普通聚對苯二甲酸丙二醇酯(PBT)，使用開口偏芯型噴絲板紡出，設定巻繞速度為2500m/min，控制纖度為140dtex/8F左心，所得預取向絲體積電阻率為 cm，色調L值為58，導電組分露出部分在圓周方向上長度佔單根纖維截面周長的2. 0%。
對巻繞好的預取向絲進行延伸，延伸機一熱輥溫度設置為9(TC， 二熱輥溫度為13(TC，延伸倍率1.7，延伸速 度500m/min，延伸後的全取向絲體積電阻率為101"Q cm，色調L值為58，導電組分露出部分在圓周方向上長度佔單根纖維截面周長的2. 1%。(如圖1)。實施例6
採用與實施例1同樣的導電母粒、普通全消光聚對苯二甲酸乙二醇 酯、紡絲溫度以及複合比。不添加抗靜電母粒或低粉體含量導電母粒，
使用開口偏芯型噴絲板紡出，設定巻繞速度為2500m/min，控制纖度為 140dtex/8F左右，所得預取向絲體積電阻率為l(T5Q cm，色調L值 為66,導電組分露出部分在圓周方向上長度佔單根纖維截面周長的 2. 5%。
對巻繞好的預取向絲進行延伸，延伸機一熱輥溫度設置為9(TC， 二 熱輥溫度為13(TC，延伸倍率1.9，延伸速度500m/min，延伸後的全取 向絲體積電阻率為105Q cm，色調L值為66，導電組分露出部分在圓 周方向上長度佔單根纖維截面周長的2. 3% (如圖1)。 實施例7
採用與實施例1同樣的導電母粒、成纖聚合物、紡絲溫度、複合比 以及巻繞條件，成纖聚合物中添加低粉體含量導電母粒(l%wt相對於成 纖聚合物，導電粉體為氧化鋅)，使用開口偏芯型噴絲板紡出，設定巻 繞速度為2500m/min，控制纖度為140dtex/8F左右，所得預取向絲體積 電阻率為10'Q'cm，色調L值為61，導電組分露出部分在圓周方向上 長度佔單根纖維截面周長的2. 3%。
對巻繞好的預取向絲進行延伸，延伸機一熱輥溫度設置為9CTC， 二熱輥 溫度為130t:，延伸倍率1.7，延伸速度500m/min，延伸後的全取向絲 體積電阻率為 cm，色調L值為61，導電組分露出部分在圓周方 向上長度佔單根纖維截面周長的2.3%。(如圖1)。實施例8
採用與實施例1同樣的導電母粒、普通全消光聚對苯二甲酸乙二醇 酯、抗靜電母粒品種及添加量、紡絲溫度以及複合比。使用開口偏芯型
噴絲板紡出，設定巻繞速度為4500m/min，控制纖度為84dtex/8F左右， 巻繞機前兩熱延伸輥溫度分別設定為IO(TC、 140°C。所得全取向絲體積 電阻率為IO卜'Q cm，色調L值為63，導電組分露出部分在圓周方向 上長度佔單根纖維截面周長的2. 4% (如圖1)。 實施例9
採用與實施例1同樣的導電母粒、抗靜電母粒品種及添加量、普通 全消光聚對苯二甲酸乙二醇酯、紡絲溫度以及複合比。使用C型噴絲板 紡出，設定巻繞速度為2500m/min，控制纖度為140dtex/8F左右，所得 預取向絲體積電阻率為10'WQ cm，色調L值為65，導電組分露出部 分在圓周方向上長度佔單根纖維截面周長的2. 2%。
對巻繞好的預取向絲進行延伸，延伸機一熱輥溫度設置為90。C， 二 熱輥溫度為130。C，延伸倍率1.7，延伸速度500m/min，延伸後的全取 向絲體積電阻率為IO'卜'Q cm，色調L值為63，導電組分露出部分在 圓周方向上長度佔單根纖維截面周長的2. 2%，截面部分第一聚合物與第 二聚合物接觸長度佔第 一聚合物周長的96%。(如圖2)。 對比例1
採用與實施例1同樣的導電母粒、普通全消光聚對苯二甲酸乙二醇 酯、抗靜電母粒品種及添加量、紡絲溫度以及複合比。使用三點露出型 噴絲板紡出，設定巻繞速度為2500m/min，控制纖度為140dtex/8F左右，所得預取向絲體積電阻率為10:HQ cm,色調L值為45，導電組分露
出部分在圓周方向上長度佔單根纖維截面周長的20%。
對巻繞好的預取向絲進行延伸，延伸機一熱輥溫度設置為9(TC， 二 熱輥溫度為130"C，延伸倍率1.9，延伸速度500m/min，延伸後的全取 向絲體積電阻率為1(T7Q *cm，色調L值為47，導電組分露出部分在 圓周方向上長度佔單根纖維截面周長的22%,截面部分第一聚合物與第 二聚合物接觸長度佔第一聚合物周長的72%。且全取向絲後加工性能極 差(如圖3)。 對比例2
採用與實施例1同樣的導電母粒、普通全消光聚對苯二甲酸乙二醇 酯、抗靜電母粒品種及添加量、紡絲溫度以及複合比。使用芯鞘型噴絲 板紡出，設定巻繞速度為2500m/min，控制纖度為140dtex/8F左右，所 得預取向絲休積電阻率為10fi~7Q cm，色調L值為76，導電組分無外
對巻繞好的預取向絲進行延伸，延伸機一熱輥溫度設置為9(TC， 二 熱輥溫度為130。C，延伸倍率1.9，延伸速度500m/min，延伸後的全取 向絲體積電阻率為IO'HQ .cm，色調L值為73，導電組分無外露。(如 圖4)。
權利要求
1、一種多組分白色導電纖維，其特徵在於由含導電粉體的第一聚合物及主要成分為可成纖聚合物的第二聚合物組成；第一聚合物被部分包覆在第二聚合物內，截面部分第一聚合物與第二聚合物接觸長度佔第一聚合物周長的85％～98％，第一聚合物的與第二聚合物的質量百分比為5％～50％∶95％～50％。
2、 根據權利要求l所述的多組分白色導電纖維，其特徵在於第 一聚合物導電粉體粒徑為10nm lWn，導電粉體為氧化鋅、氧化鈦、氧 化錫、氧化銻、二氧化鈦表面包覆氧化錫、二氧化鈦表面包覆氧化銻中 的至少一種。
3、 根據權利要求2所述的多組分白色導電纖維，其特徵在於第 一聚合物中含有的導電粉體重量百分數為35% 75%。
4、 根據權利要求l、 2或3所述的多組分白色導電纖維，其特徵在 於第一聚合物中基體聚合物為對苯二甲酸、C2-C4脂肪族二醇和選自 乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二酸、馬來酸、苯二甲酸改性劑中一種或 多種成分的共聚物。
5、 根據權利要求l、 2或3所述的多組分白色導電纖維，其特徵在 於第二聚合物中成纖聚合物為對苯二甲酸與C2-C4脂肪族二醇共聚物。
6、 根據權利要求l、 2或3所述的多組分白色導電纖維，其特徵在 於第二聚合物中含有抗靜電劑和/或低導電粉體含量導電母粒，且抗 靜電劑和/或低導電粉體含量導電母粒與成纖聚合物的重量百分比為o% io% : ioo% 90%。
7、 根據權利要求6所述的多組分白色導電纖維，其特徵在於低 粉體含量導電母粒中的導電粉體為氧化鋅、氧化鈦、氧化錫、氧化銻、 二氧化鈦表面包覆氧化錫、二氧化鈦表面包覆氧化銻中的至少一種。
8、 根據權利要求l、 2或3所述的多組分白色導電纖維，其特徵在 於纖維截面上，導電組分第一聚合物有部分外露，第一聚合物露出部 分在圓周方向上長度佔單根纖維截面周長的0. 5% 10%。
9、 一種權利要求l所述的多組分白色導電纖維的生產方法，其特徵在於包括如下步驟a. 將導電粉體乾燥後與水分小於100ppm的基體聚合物共混切粒， 在擠出溫度為240 26CTC條件下，製得第一聚合物；b. 將通過a歩驟製得的第一聚合物乾燥，控制其水分小於100ppm， 投入一號擠出機，設置熔紡溫度為260 280。C;乾燥第二聚合物中的可 成纖聚合物，控制其水分小於100ppm，將乾燥後水分低於50ppm的抗靜 電劑和/或低導電粉體含量導電母粒按相對於成纖聚合物重量比為0% 10% : 100°/。 90%與成纖聚合物共混，投入二號擠出機，熔紡溫度設置為 275 295°C，紡絲箱體溫度為275 295°C;c. 使用開口偏芯型噴絲板或C型噴絲板紡出，再對所紡預取向絲 進行延伸，延伸倍率為1.5 3.0，控制全取向絲伸度為25% 55%。
10、 根據權利要求9所述的多組分白色導電纖維的生產方法，其特 徵在於歩驟c中紡絲時的紡絲巻繞速度為 一步法紡絲巻繞速度設定 為3500 5000m/min;兩步法紡絲設定巻繞速度為1500 3500 m/min。
全文摘要
本發明公開了一種多組分白色導電纖維及生產方法，由含導電粉體的第一聚合物及主要成分為可成纖聚合物的第二聚合物組成，第一聚合物被部分包覆在第二聚合物內，截面部分第一聚合物與第二聚合物接觸長度佔第一聚合物周長的85％～98％。本發明的特點是使用了淺色納米導電粉，改善了以往碳黑及碳納米管由於顏色太深而使導電纖維的應用範圍受到限制的缺點，開口偏芯型及C型噴絲板的應用既保證了導電組分的外露，提高了導電纖維的白度，同時也使導電組分部分嵌在成纖聚合物內，減少了導電組分的外露，提高了單絲纖維之間的集束性，有利於後加工，且在後加工及織物使用過程中，導電組分不易脫落，達到永久導電的效果。
文檔編號D01D5/30GK101676450SQ200810196738
公開日2010年3月24日 申請日期2008年9月19日 優先權日2008年9月19日
發明者佐藤正幸, 雷 張, 曹海兵 申請人:東麗纖維研究所(中國)有限公司