一種高強度抗靜電纖維的製備方法與流程
2024-02-19 05:01:15
本發明涉及一種高強度抗靜電纖維的製備方法，屬於抗靜電纖維製備技術領域。
背景技術：
抗靜電纖維是一種不易積聚靜電荷的化學纖維。抗靜電纖維的主要有抗靜電滌綸、抗靜電腈綸、抗靜電丙綸等。目前，抗靜電纖維的製備方法主要有三種：一是將纖維或者織物浸漬於抗靜電劑中，或者是在其表面塗覆表面活性劑類抗靜電劑，這種方法操作簡單，但是獲得的抗靜電纖維經過水洗或者乾洗後抗靜電劑易於脫落，抗靜電持久性較差；二是在纖維的製備過程中加入炭黑、金屬或者是金屬氧化物，製成抗靜電纖維，這種方法製成的抗靜電纖維性能穩定、效果優異、耐久性強、不受氣候等條件的影響，但是在加工過程中纖維的可紡性降低，同時製得的抗靜電纖維力學性能差，透明度低；三是將基體聚合物與某些具有特定抗靜電性能的高分子化合物進行接枝共聚，或是在高分子材料的加工過程中加入高分子抗靜電劑，這種方法製得的抗靜電纖維具有良好的熱穩定性、抗靜電性和良好的耐久性，但抗靜電劑與基體聚合物的相容性差。總結出現有的抗靜電纖維存在以下問題：表面塗覆得到的抗靜電纖維抗靜電效果耐久性差；添加無機類或金屬類抗靜電成分降低了纖維的可紡性和可染性；親水性高分子抗靜電劑與基體相容性差，導致紡絲過程中斷頭等問題。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題：針對由於抗靜電劑與基體相容性差，導致製得的抗靜電纖維耐久性差，紡絲過程中易斷頭的弊端，提供了一種通過將蒙脫石進行高溫和機械活化，並輔以硫酸銅及木薯澱粉，對其表面進行改性，再通過以拔節期小麥葉作為誘導營養源，以氯化鋅為誘導物，對惡臭假單胞菌進行誘導培養，獲得所需菌種，通過菌種對過篩顆粒進行誘導，增加與基體得相容性，再與酒石酸、硝酸鈣、氧化銻等混合提高抗靜電性，得抗靜電劑，最後與聚對苯二甲酸乙二醇酯等物質混合，從而製備得高強度抗靜電纖維的方法。本發明製備步驟簡單，抗靜電劑與基體相容性好，有效提高了抗靜電纖維耐久性，紡絲過程中無斷頭現象出現，強度高。
為解決上述技術問題，本發明採用如下所述的技術方案是：
（1）取蒙脫石放入煅燒爐中，設定溫度為600～700℃，煅燒1～2h，再將煅燒後的蒙脫石與其質量1.3～1.9％的硫酸銅、其質量2.6～3.2％的木薯澱粉放入球磨機中，按球料比18:1，加入直徑為20mm的鋼球，設定轉速為300～400r/min，球磨1～2h後，將球磨混合物過200目篩，收集過篩顆粒，備用；
（2）按重量份數計，取40～45份酵母浸膏、26～28份蔗糖、14～16份拔節期小麥葉、2～6份硫酸鎂、0.9～1.3份磷酸氫二鉀及0.3～0.8份氯化鋅，放入攪拌機中，以500r/min攪拌20～25min，隨後將攪拌混合物放入高溫滅菌爐中，殺菌消毒，得培養基；
（3）按接種量10～15％，將惡臭假單胞菌接種至上述培養基，再將培養基移至恆溫培養箱中，設定溫度為25～30℃，保持恆溫培養箱中氧氣體積含量為45～50％，培養18～24h，在培養過程中，每4～6h，使用X射線儀照射培養基2～3s，培養結束後，將培養基取出，以1mL/s速率使用無菌水衝洗培養基表面，收集衝洗液；
（4）按重量份數計，取40～45份上述衝洗液、22～26份步驟（1）備用過篩顆粒、4～6份葡萄糖、4～9份酒石酸、1～3份硝酸鈣及0.6～0.8份氧化銻，放入容器中，對容器加熱至30～34℃，以120r/min攪拌2～3h後，再加入過篩顆粒質量1.2～1.6％的丙烯醯胺，繼續攪拌3～4h後，過濾，收集濾渣，並放入風乾機中風乾，得抗靜電劑；
（5）按重量份數計，取26～29份聚對苯二甲酸乙二醇酯、8～11份四氫呋喃均聚醚及6～9份上述抗靜電劑放入造粒機中，設定溫度為180～200℃，進行造粒，得抗靜電母粒，將其與聚對苯二甲酸乙二醇酯按質量比1:8～1:6，混合均勻，放入紡絲機中，設定溫度為210～230℃，以270～310m/min進行拉絲，得高強度抗靜電纖維。
本發明製得的高強度抗靜電纖維斷裂伸長率為30.9～32.1％，比電阻為2.3×104～4.2×105Ω·cm，斷裂強度為5.05～6.55cN/dtex，幹收縮率為4.8～5.0％。
本發明與其他方法相比，有益技術效果是：
（1）本發明製備步驟簡單，抗靜電劑與基體相容性好，所得抗靜電纖維抗靜電耐久性好；
（2）紡絲過程中無斷頭現象出現，強度高。
具體實施方式
首先取蒙脫石放入煅燒爐中，設定溫度為600～700℃，煅燒1～2h，再將煅燒後的蒙脫石與其質量1.3～1.9％的硫酸銅、其質量2.6～3.2％的木薯澱粉放入球磨機中，按球料比18:1，加入直徑為20mm的鋼球，設定轉速為300～400r/min，球磨1～2h後，將球磨混合物過200目篩，收集過篩顆粒，備用；按重量份數計，取40～45份酵母浸膏、26～28份蔗糖、14～16份拔節期小麥葉、2～6份硫酸鎂、0.9～1.3份磷酸氫二鉀及0.3～0.8份氯化鋅，放入攪拌機中，以500r/min攪拌20～25min，隨後將攪拌混合物放入高溫滅菌爐中，殺菌消毒，得培養基；再按接種量10～15％，將惡臭假單胞菌接種至上述培養基，再將培養基移至恆溫培養箱中，設定溫度為25～30℃，保持恆溫培養箱中氧氣體積含量為45～50％，培養18～24h，在培養過程中，每4～6h，使用X射線儀照射培養基2～3s，培養結束後，將培養基取出，以1mL/s速率使用無菌水衝洗培養基表面，收集衝洗液；然後按重量份數計，取40～45份上述衝洗液、22～26份備用過篩顆粒、4～6份葡萄糖、4～9份酒石酸、1～3份硝酸鈣及0.6～0.8份氧化銻，放入容器中，對容器加熱至30～34℃，以120r/min攪拌2～3h後，再加入過篩顆粒質量1.2～1.6％的丙烯醯胺，繼續攪拌3～4h後，過濾，收集濾渣，並放入風乾機中風乾，得抗靜電劑；最後按重量份數計，取26～29份聚對苯二甲酸乙二醇酯、8～11份四氫呋喃均聚醚及6～9份上述抗靜電劑放入造粒機中，設定溫度為180～200℃，進行造粒，得抗靜電母粒，將其與聚對苯二甲酸乙二醇酯按質量比1:8～1:6，混合均勻，放入紡絲機中，設定溫度為210～230℃，以270～310m/min進行拉絲，得高強度抗靜電纖維。
實例1
首先取蒙脫石放入煅燒爐中，設定溫度為600℃，煅燒1h，再將煅燒後的蒙脫石與其質量1.3％的硫酸銅、其質量2.6％的木薯澱粉放入球磨機中，按球料比18:1，加入直徑為20mm的鋼球，設定轉速為300r/min，球磨1h後，將球磨混合物過200目篩，收集過篩顆粒，備用；按重量份數計，取40份酵母浸膏、26份蔗糖、14份拔節期小麥葉、2份硫酸鎂、0.9份磷酸氫二鉀及0.3份氯化鋅，放入攪拌機中，以500r/min攪拌20min，隨後將攪拌混合物放入高溫滅菌爐中，殺菌消毒，得培養基；再按接種量10％，將惡臭假單胞菌接種至上述培養基，再將培養基移至恆溫培養箱中，設定溫度為25℃，保持恆溫培養箱中氧氣體積含量為45％，培養18h，在培養過程中，每4h，使用X射線儀照射培養基2s，培養結束後，將培養基取出，以1mL/s速率使用無菌水衝洗培養基表面，收集衝洗液；然後按重量份數計，取40份上述衝洗液、22份過篩顆粒、4份葡萄糖、4份酒石酸、1份硝酸鈣及0.6份氧化銻，放入容器中，對容器加熱至30℃，以120r/min攪拌2h後，再加入過篩顆粒質量1.2％的丙烯醯胺，繼續攪拌3h後，過濾，收集濾渣，並放入風乾機中風乾，得抗靜電劑；最後按重量份數計，取26份聚對苯二甲酸乙二醇酯、8份四氫呋喃均聚醚及6份上述抗靜電劑放入造粒機中，設定溫度為180℃，進行造粒，得抗靜電母粒，將其與聚對苯二甲酸乙二醇酯按質量比1:8，混合均勻，放入紡絲機中，設定溫度為210℃，以270m/min進行拉絲，得高強度抗靜電纖維。本發明製備步驟簡單，抗靜電劑與基體相容性好，所得抗靜電纖維抗靜電耐久性好；紡絲過程中無斷頭現象出現，強度高；製得的高強度抗靜電纖維斷裂伸長率為30.9％，比電阻為2.3×104Ω·cm，斷裂強度為5.05cN/dtex，幹收縮率為4.8％。
實例2
首先取蒙脫石放入煅燒爐中，設定溫度為650℃，煅燒2h，再將煅燒後的蒙脫石與其質量1.6％的硫酸銅、其質量2.9％的木薯澱粉放入球磨機中，按球料比18:1，加入直徑為20mm的鋼球，設定轉速為350r/min，球磨2h後，將球磨混合物過200目篩，收集過篩顆粒，備用；按重量份數計，取43份酵母浸膏、27份蔗糖、15份拔節期小麥葉、4份硫酸鎂、1.1份磷酸氫二鉀及0.6份氯化鋅，放入攪拌機中，以500r/min攪拌23min，隨後將攪拌混合物放入高溫滅菌爐中，殺菌消毒，得培養基；再按接種量13％，將惡臭假單胞菌接種至上述培養基，再將培養基移至恆溫培養箱中，設定溫度為28℃，保持恆溫培養箱中氧氣體積含量為48％，培養21h，在培養過程中，每5h，使用X射線儀照射培養基3s，培養結束後，將培養基取出，以1mL/s速率使用無菌水衝洗培養基表面，收集衝洗液；然後按重量份數計，取43份上述衝洗液、24份備用過篩顆粒、5份葡萄糖、7份酒石酸、2份硝酸鈣及0.7份氧化銻，放入容器中，對容器加熱至32℃，以120r/min攪拌3h後，再加入過篩顆粒質量1.4％的丙烯醯胺，繼續攪拌4h後，過濾，收集濾渣，並放入風乾機中風乾，得抗靜電劑；最後按重量份數計，取28份聚對苯二甲酸乙二醇酯、10份四氫呋喃均聚醚及7份上述抗靜電劑放入造粒機中，設定溫度為190℃，進行造粒，得抗靜電母粒，將其與聚對苯二甲酸乙二醇酯按質量比1:7，混合均勻，放入紡絲機中，設定溫度為220℃，以290m/min進行拉絲，得高強度抗靜電纖維。本發明製備步驟簡單，抗靜電劑與基體相容性好，所得抗靜電纖維抗靜電耐久性好；紡絲過程中無斷頭現象出現，強度高；製得的高強度抗靜電纖維斷裂伸長率為31.5％，比電阻為0.1×105Ω·cm，斷裂強度為5.75cN/dtex，幹收縮率為4.9％。
實例3
首先取蒙脫石放入煅燒爐中，設定溫度為700℃，煅燒2h，再將煅燒後的蒙脫石與其質量1.9％的硫酸銅、其質量3.2％的木薯澱粉放入球磨機中，按球料比18:1，加入直徑為20mm的鋼球，設定轉速為400r/min，球磨2h後，將球磨混合物過200目篩，收集過篩顆粒，備用；按重量份數計，取45份酵母浸膏、28份蔗糖、16份拔節期小麥葉、6份硫酸鎂、1.3份磷酸氫二鉀及0.8份氯化鋅，放入攪拌機中，以500r/min攪拌25min，隨後將攪拌混合物放入高溫滅菌爐中，殺菌消毒，得培養基；再按接種量15％，將惡臭假單胞菌接種至上述培養基，再將培養基移至恆溫培養箱中，設定溫度為30℃，保持恆溫培養箱中氧氣體積含量為50％，培養24h，在培養過程中，每6h，使用X射線儀照射培養基3s，培養結束後，將培養基取出，以1mL/s速率使用無菌水衝洗培養基表面，收集衝洗液；然後按重量份數計，取45份上述衝洗液、26份備用過篩顆粒、6份葡萄糖、9份酒石酸、3份硝酸鈣及0.8份氧化銻，放入容器中，對容器加熱至34℃，以120r/min攪拌3h後，再加入過篩顆粒質量1.6％的丙烯醯胺，繼續攪拌4h後，過濾，收集濾渣，並放入風乾機中風乾，得抗靜電劑；最後按重量份數計，取29份聚對苯二甲酸乙二醇酯、11份四氫呋喃均聚醚及9份上述抗靜電劑放入造粒機中，設定溫度為200℃，進行造粒，得抗靜電母粒，將其與聚對苯二甲酸乙二醇酯按質量比1:6，混合均勻，放入紡絲機中，設定溫度為230℃，以310m/min進行拉絲，得高強度抗靜電纖維。本發明製備步驟簡單，抗靜電劑與基體相容性好，所得抗靜電纖維抗靜電耐久性好；紡絲過程中無斷頭現象出現，強度高；製得的高強度抗靜電纖維斷裂伸長率為32.1％，比電阻為4.2×105Ω·cm，斷裂強度為6.55cN/dtex，幹收縮率為5.0％。