一种尼龙碳纤维及其制备工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种尼龙碳纤维，所述尼龙碳纤维包括芯层与皮层，所述尼龙碳纤维由尼龙材料组成的芯层与碳黑材料组成的皮层通过复合纺丝组件经复合纺丝制成，所述芯层偏离所述皮层的圆心设置且所述芯层被不完全包覆在所述皮层的内部，所述芯层与所述皮层相邻接处形成有凹陷的过渡区，所述过渡区的芯层区域通过物化处理形成粘黏态并涂覆有金属涂层，所述尼龙碳纤维以几何中心对横截面的外周形成各向异性的显化。本发明专利技术所公开的一种尼龙碳纤维，其具备优异的导电性和各向异性，兼具尼龙和碳纤维的双重特性，同时还具有金属纤维的优势，便于后期制造处理，具有多种领域的应用前景。具有多种领域的应用前景。具有多种领域的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种尼龙碳纤维及其制备工艺


[0001]本专利技术涉及复合导电纤维
，更具体涉及一种尼龙碳纤维及其制备工艺。

技术介绍

[0002]随着科学技术的发展，多种行业对于织物或服装的导电性、抗静电性，电磁屏蔽性有了越来越高的要求，对于导电纤维的制造方法也已经有了各种提案。导电纤维的种类众多，有金属系导电纤维、碳黑系导电纤维、导电高分子型纤维和金属化合物型导电纤维多种。这些方法制得的导电纤维导电性基本满足生产生活的需要，但是也不可避免的存在很多缺点。
[0003]例如金属系导电纤维主要有采用多次多股拉拔、切削、熔抽法制得的纯金属丝和将金属用真空喷涂或化学电涂法沉降在纤维表面，使纤维具有金属一样的导电性的导电纤维。采用多次多股拉拔或切削或熔抽法，这种利用金属的导电性能制成的金属类导电纤维，主要有不锈钢纤维，铜纤维和铝纤维，这类纤维导电性能优良，且耐热、耐化学腐蚀，但制造困难，较细的单丝造价高，与普通纤维抱合力差，纤维的混纺不能匀化；例如技术专利ZL200720033528、技术专利ZL200720033522等，都是采用亚麻棉纱线或合成纤维与金属丝线混编制得。而喷涂法和沉降法制得的导电纤维则牢度难以达到后续生产的要求，在织造编织工序和其后的工序中表面的镀覆层脱落，或者在布帛的染色处理或精炼处理时镀覆层容易被溶解除去，例如专利技术专利ZL200610032518公开了一种超细轻质导电纤维的制备方法，在纤维上通过化学镀金属获得良好的导电性；专利申请92108939提供了一种具有导电性能的纤维和导电布的制配方法，通过对清洗处理后的纤维及布进行电镀；专利技术专利ZL02159717公开了一种植物导电纤维及其制备方法，用化学电镀的方法在植物纤维上包覆金属层。金属系导电纤维的导电性能最好，其体积比电阻可以只有10
‑4‑
10
‑5Ω
·
cm。碳黑系导电纤维是利用碳黑的导电性能来制造导电纤维，有掺杂型，即将碳黑与成纤物质混合后纺丝，碳黑在纤维中成连续相结构，赋予纤维导电性能。
[0004]目前大部分的专利都是以此类方法制造导电纤维，先将导电成分分散于载体树脂经双螺杆造粒成导电母粒，然后将导电母粒与成纤高聚物熔融后通过复合纺丝组件经复合纺丝工艺制得。例如专利申请200710075982专利技术了一种耐久高性能复合导电纤维，先利用混炼方法将炭黑分散于载体树脂经双螺杆造粒成导电母粒，然后将导电母粒与成纤高聚物熔融后通过特殊设计的三叶型和多层型复合喷丝组件经复合纺丝加工工艺制得；专利申请200610023797、专利申请200510102574、专利ZL200410033773和专利申请200410017918各自公开了一种含碳纳米管的导电复合纤维；专利ZL200410025182和专利申请03115681各自公布了一种含有炭黑导电成分的复合导电纤维。而利用碳黑或金属化合物，通过吸附涂敷是制成导电性能优良纤维的最合理途径。
[0005]金属镀法是将普通纤维先进行表面处理，再用真空喷涂或化学镀法将金属沉积在纤维表面，使得纤维具有金属一样的导电性，而现有技术中采用的完全涂敷方法，会使得导电纤维不具备各向异性，后期处理受到过多限制，在织造编织工序和其后的工序中表面的
镀覆层脱落，或者在布帛的染色处理或精炼处理时镀覆层容易被溶解除去，难以达到持久的导电性效果。
[0006]有鉴于此，有必要对现有技术中的尼龙碳纤维结构予以改进，以解决上述问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于公开一种尼龙碳纤维，其具备优异的导电性和各向异性，兼具尼龙和碳纤维的双重优异特性并弥补了尼龙吸湿性大，稳定性差与碳纤维热传导性强的缺陷，同时还具有金属纤维的优势，便于后期制造处理，具有多种领域的应用前景，利用尼龙碳纤维所具有的突出的各向异性，尤其适用于传感器对电信号灵敏度的监测。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供了一种尼龙碳纤维，所述尼龙碳纤维包括芯层与皮层，所述尼龙碳纤维由尼龙材料组成的芯层与碳黑材料组成的皮层通过复合纺丝组件经复合纺丝制成，所述芯层偏离所述皮层的圆心设置且所述芯层被不完全包覆在所述皮层的内部，所述芯层与所述皮层相邻接处形成有凹陷的过渡区，所述过渡区的芯层区域通过物化处理形成粘黏态并涂覆有金属涂层，所述尼龙碳纤维以几何中心对横截面的外周形成各向异性的显化。
[0009]作为本专利技术的进一步改进，所述皮层与所述芯层之间设有中空空腔，所述中空空腔的横截面积占所述尼龙碳纤维总横截面积的10
‑
30％。
[0010]作为本专利技术的进一步改进，所述芯层具有多个，且以所述皮层的中心对称分布。
[0011]作为本专利技术的进一步改进，所述金属涂层包括银，铜和镍中的至少一种。
[0012]本专利技术还公开了一种尼龙碳纤维的制备工艺，包括以下步骤：
[0013]S1步骤，将所述尼龙材料与碳黑材料加热制成熔体，将两种熔体通过各自的输送管路输送进入复合纺丝组件，通过复合纺丝组件内部熔体各自的流道独立分配与输送，最后通过复合纺丝组件的出口处的异型孔挤出，进入冷却液中成形；
[0014]S2步骤，将成形的尼龙碳纤维通过电磁感应加热的方式加热，使得尼龙碳纤维中的皮层升温至20
‑
50℃，过渡区热源淤积，使得芯层表面受热发生膨胀，表面微孔张开形成易于粘合金属涂层的粘黏态；
[0015]S3步骤，将经过S2步骤处理后的尼龙碳纤维置于金属离子溶液或含银溶液、含铜溶液和含镍溶液的至少一种中进行化学沉积，所述化学沉积采用超声功率为5
‑
50W/L的超声处理，超声处理时间为1
‑
60min；
[0016]S4步骤，在惰性气体的保护下，将S3步骤制得的纤维进行热处理。
[0017]作为本专利技术的进一步改进，所述S4步骤中热处理的条件为：温度200
‑
250℃，时间为10
‑
10min。
[0018]作为本专利技术的进一步改进，所述金属离子溶液为硝酸银、氟化银、乙酸银、银氨溶液、硫酸镍、氯化镍、溴化镍。
[0019]作为本专利技术的进一步改进，所述S2步骤与所述S3步骤依次重复多次。
[0020]作为本专利技术的进一步改进，还包括S5步骤，将S4步骤得到的尼龙碳纤维卷绕，牵伸，热定型。
[0021]作为本专利技术的进一步改进，所述S2步骤中对芯层进行加热的同时对芯层外表面的水分进行快速风干处理。
[0022]作为本专利技术的进一步改进，在所述S3步骤与S4步骤之间还需要对沉积完成金属涂层的尼龙碳纤维进行清洗，所述清洗方式是在功率40W/L的超声条件下，将获得镀层的尼龙碳纤维放置于去离子水与二甲基亚砜的混合溶液清洗，清洗的目的是为了除去皮层与芯层裸露在外的外表面发生少量金属物质粘敷的现象，以及尼龙碳纤维外表面残留的金属盐溶液，避免在热处理时，尼龙碳纤维整体均带有薄厚不均匀的金属涂层。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种尼龙碳纤维，所述尼龙碳纤维包括芯层与皮层，其特征在于，所述尼龙碳纤维由尼龙材料组成的芯层与碳黑材料组成的皮层通过复合纺丝组件经复合纺丝制成，所述芯层偏离所述皮层的圆心设置且所述芯层被不完全包覆在所述皮层的内部，所述芯层与所述皮层相邻接处形成有凹陷的过渡区，所述过渡区的芯层区域通过物化处理形成粘黏态并涂覆有金属涂层，所述尼龙碳纤维以几何中心对横截面的外周形成各向异性的显化。2.根据权利要求1所述的一种尼龙碳纤维，其特征在于，所述皮层与所述芯层之间设有中空空腔，所述中空空腔的横截面积占所述尼龙碳纤维总横截面积的10
‑
30％。3.根据权利要求1所述的一种尼龙碳纤维，其特征在于，所述芯层具有多个，且以所述皮层的中心对称分布。4.根据权利要求1所述的一种尼龙碳纤维，其特征在于，所述金属涂层包括银，铜和镍中的至少一种。5.根据权利要求1所述的一种尼龙碳纤维的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：S1步骤，将所述尼龙材料与碳黑材料加热制成熔体，将两种熔体通过各自的输送管路输送进入复合纺丝组件，通过复合纺丝组件内部熔体各自的流道独立分配与输送，最后通过复合纺丝组件的出口处的异型孔挤出，进入冷却液中成形；S2步骤，将成形的尼龙碳纤维通过电磁感应加热的方式加热，使得尼龙碳纤维中的皮层升温至20
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【专利技术属性】
技术研发人员：丁成，吕康，陈军，吕允辉，
申请(专利权)人：常隆塑胶科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：