一种辐照交联高性能导电纤维材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种辐照交联高性能导电纤维的制备方法，包括基体树脂如聚烯烃和聚酯、导电材料如金属粉末和金属陶瓷粉末、其它助剂如交联剂、抗氧剂、偶联剂。采用高混机物理混合均匀，双螺杆挤出机熔融共混，熔体泵和计量泵增压挤出成丝，经过初步牵伸、后道牵伸、热定型、辐照交联和纤维整理剂处理后收卷得到产品。本发明专利技术采用导电金属颗粒或导电金属陶瓷颗粒作为导电材料，具有耐氧化、电阻率低、导电效果好能优点。导电纤维不仅导电效果较好，机械性能优良，耐热性能、耐弯折性能和耐摩擦性能等均有显著提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种辐照交联高性能导电纤维，尤其适用在服装、线缆领域的导电纤维，具体是一种导电效果好，耐热、耐摩擦、高强度的导电纤维。
技术介绍
合成纤维在日常使用过程中极易产生静电且难以消除，纺织品静电已经成为引发油品、火工品爆炸、导致微电子器件损伤的主要原因，纺织品的静电也导致服装吸附灰尘、影响工作效率、影响身体健康甚至引起重大安全事故。为此，常采用导电纤维来减少静电电荷的产生和积累，逸散静电电荷，克服静电干扰。同时，某些导电纤维还可以用来阻隔或吸收电磁波，对电子设备和人体起到防护作用。在高压线缆中采用金属纤维编制层作为高压屏蔽层有优良的屏蔽效果，传统的金属纤维有易氧化、耐弯折性能差、不易加工成细旦纤维且加工成本高。导电纤维根据材质和结构的不同可分为：导电成分均一型导电纤维、导电成分共混型导电纤维、导电成分包覆型导电纤维和导电成分复合型导电纤维。中国专利授权专利号为ZL201110074107.7（一种服装用导电纤维），专利技术专利公开了一种导电纤维及其制备方法，所述导电纤维由聚酯、导电碳黑、光屏蔽剂、偶联剂和分散剂无组分组成。虽然该专利技术具有一定的导电效果，能够用于抗静电类服装的制作，但其导电炭黑的含量较低，导电效果不强，纤维电阻率较高，且聚酯纤维易吸潮导致导电性能下降。
技术实现思路
本专利技术为了解决炭黑做为导电材料的导电纤维导电性能弱、电阻率高等缺点；金属导电纤维易氧化、耐弯折能力差、不易加工和加工成本高等缺点，提出了一种以高分子材料为基体树脂，金属粉末或导电金属陶瓷粉末为导电材料，经过高温熔融共混挤出制备出导电纤维，并将纤维经过牵伸后利用辐照交联技术提高纤维的机械性能、耐热性能和耐弯折性能，具体流程附图1。为实现以上目的，本专利技术的具体实施方法如下：一种辐照交联高性能导电纤维材料的制备方法，其特征在于，以高分子材料为基体树脂，金属粉末或导电金属陶瓷粉末为导电材料，经过高温熔融共混挤出制备出导电纤维，并将纤维经过牵伸后利用辐照交联技术提高纤维的机械性能、耐热性能和耐弯折性能。所述的基体树脂选择为聚烯烃如聚乙烯，具体包括但不限于高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、低密度聚乙烯；乙烯共聚物，具体包括但不限于乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物；其他包括但不限于聚丙烯。所述的基体树脂选择为聚酯树脂，如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯。所述的导电粉末包括金属粉末包括但不限于铁粉、镍粉、钨粉、铜粉、铝粉，颗粒尺寸小于1.5μm；导电金属陶瓷粉末包括但不限于金属碳化物及金属氮化钨，具体如碳化钨、碳化钛、氮化钨、碳化钛和碳化铌，颗粒尺寸小于1.5μm。其它助剂包括交联剂，如TAIC,TAC,TMPTA,TMPTMA；抗氧剂，如1010、MA、168、1076；偶联剂，包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、锆酸盐偶联剂。所述的辐照交联高性能导电纤维材料的原材料配比如下：基体树脂体积百分比60%-90%；导电颗粒的体积百分比为5%-35%；交联剂体积百分比0.5%-1%；抗氧剂体积百分比1%-3%；偶联剂体积百分比0.5%-1%。所述的辐照交联高性能导电纤维材料的共混挤出工艺如下：高混机共混工艺：1200-1600r/min，60s-180s，温度低于90℃；双螺杆共混挤出工艺：温度-高于材料熔点20-50℃，转速120-300r/min，螺杆长径比36-44；熔体泵及计量泵工艺：熔体泵转速5-50r/min；计量泵转速2.5-25r/min；初生丝牵伸倍数：10-50倍。所述的的辐照交联高性能导电纤维材料的后牵伸工艺如下：一道牵伸工艺：牵伸温度50-90℃，牵伸倍率2-5倍；二道牵伸工艺：牵伸温度120-160℃，牵伸倍率1.25-3倍；定型工艺：温度120-200℃。所述的辐照交联高性能导电纤维材料的辐照交联工艺，采用电子加速器进行辐照，辐照剂量5-15Mrad。采用纤维整理剂进行纤维表面处理。本专利技术采用导电金属颗粒或导电金属陶瓷颗粒作为导电材料，具有耐氧化、电阻率低、导电效果好能优点。导电纤维不仅导电效果较好，机械性能优良，耐热性能、耐弯折性能和耐摩擦性能等均有显著提高。创新点：采用导电金属颗粒或导电金属陶瓷颗粒作为导电材料，具有耐氧化、电阻率低、导电效果好能优点。采用辐照交联技术可以显著提高纤维的抗拉强度、耐热新能、耐摩擦性能。附图说明图1为辐照交联高性能导电纤维制备流程图。具体实施方式以下通过具体的实施例对本专利技术的技术方案作进一步描述。以下的实施例是对本专利技术的进一步说明，而不限制本专利技术的范围。实施例1基体树脂选用高密度聚乙烯（HDPE），导电材料选用镍粉（Ni），材料配比(体积比)为HDPE-65%，Ni-30%，TAIC-1%，抗氧剂-3%，偶联剂1%，经过高混机高速混合（1500r/min，120s），用双螺杆挤出机熔融共混（160-200℃，150r/min，长径比40），经过熔体泵（7.5r/min）和计量泵（5r/min）挤出牵伸（25倍）得到初生纤维，经过后道牵伸（一道牵伸50℃-3倍，二道牵伸120℃-1.3倍）和热定型（125℃）后得到纤维长丝，经过电子束辐照交联（剂量10Mrad）后经纤维整理剂处理后收卷。性能如下表所示：实施例2基体树脂选用乙烯-四氟乙烯（ETFE），导电材料选用碳化钨（WC），材料配比(体积比)为ETFE-75%，WC-20%，TAIC-1%，抗氧剂-3%，偶联剂1%，经过高混机高速混合（1500r/min，120s），用双螺杆挤出机熔融共混（240-300℃，125r/min，长径比40），经过熔体泵（6r/min）和计量泵（4r/min）挤出牵伸（25倍）得到初生纤维，经过后道牵伸（一道牵伸90℃-3倍，二道牵伸160℃-1.3倍）和热定型（200℃）后得到纤维长丝，经过电子束辐照交联（剂量15Mrad）后经纤维整理剂处理后收卷。性能如下表所示：实施例3基体树脂选用聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），导电材料选用碳化钛（TiC），材料配比(体积比)为PET-70%，TiC-25%，TAIC-1%，抗氧剂-3%，偶联剂-1%，经过高混机高速混合（1500r/min，120s），用双螺杆挤出机熔融共混（220-280℃，125r/min，长径比40），经过熔体泵（6r/min）和计量泵（4r/min）挤出牵本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种辐照交联高性能导电纤维材料的制备方法，其特征在于，以高分子材料为基体树脂，金属粉末或导电金属陶瓷粉末为导电材料，经过高温熔融共混挤出制备出导电纤维，并将纤维经过牵伸后利用辐照交联技术提高纤维的机械性能、耐热性能和耐弯折性能。

【技术特征摘要】
1.一种辐照交联高性能导电纤维材料的制备方法，其特征在于，以高分子材料为基体
树脂，金属粉末或导电金属陶瓷粉末为导电材料，经过高温熔融共混挤出制备出导电纤维，
并将纤维经过牵伸后利用辐照交联技术提高纤维的机械性能、耐热性能和耐弯折性能。
2.根据权利要求1所述一种辐照交联高性能导电纤维材料的制备方法，其特征在于，所
述的基体树脂选择为聚烯烃如聚乙烯，具体包括但不限于高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、低
密度聚乙烯；乙烯共聚物，具体包括但不限于乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物、
乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物；其他包括但不限于聚丙烯。
3.根据权利要求1所述一种辐照交联高性能导电纤维材料的制备方法，其特征在于，所
述的基体树脂选择为聚酯树脂，如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯
二甲酸丁二醇酯。
4.根据权利要求1所述一种辐照交联高性能导电纤维材料的制备方法，其特征在于，所
述的导电粉末包括金属粉末包括但不限于铁粉、镍粉、钨粉、铜粉、铝粉，颗粒尺寸小于1.5μ
m；导电金属陶瓷粉末包括但不限于金属碳化物及金属氮化钨，具体如碳化钨、碳化钛、氮化
钨、碳化钛和碳化铌，颗粒尺寸小于1.5μm。
5.根据权利要求1所述一种辐照交联高性能导电纤维材料的制备方法，其特征在于，其
它助剂包括交联剂，如TAIC,TAC,TMPTA,TMPTMA；抗氧剂，如1010、MA、168、1076；偶联剂，
包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、锆酸盐偶联剂。
6.根据权利要求1所述一种辐照交联高...

【专利技术属性】
技术研发人员：何丹农，庄园园，金彩虹，
申请(专利权)人：上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31