一种含纳米ATO的浅色复合导电纤维的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种含纳米ATO的浅色复合导电纤维的制备方法，它的步骤如下：（1）将纳米ATO与硅烷偶联剂在有机溶剂中搅拌后干燥，得到硅烷修饰的纳米ATO；（2）硅烷修饰的纳米ATO、聚丙烯切片、聚对苯二甲酸乙二醇酯切片分别进行真空干燥后混合均匀，熔融纺丝，纺丝温度260-300℃，纺丝速度为200-1000m/min，得到初生导电纤维；（3）将初生导电纤维正在70℃-120℃的条件下热牵伸，牵伸倍数为1.5-4倍，得到含纳米ATO的浅色复合导电纤维的制备方法。本发明专利技术利用聚合物共混物纺丝过程中形态控制方法，使分散相原位成微纤，并控制导电粒子选择性分布于原位微纤中，从而简便高效的获得低成本、高性能的复合导电纤维。

【技术实现步骤摘要】
—种含纳米ATO的浅色复合导电纤维的制备方法
本专利技术属于复合纤维及其制备领域，特别涉及一种含纳米ATO浅色复合导电纤维及其制备方法。
技术介绍
合成纤维与天然纤维相比，具有强度高、耐磨等优点，已被广泛应用于各个领域。 在加工或使用过程中由于摩擦而易产生静电，当集聚的静电高于500V时，会因放电产生火花、引起火灾，高于8000V时，则会产生电击现象。因此，自合成纤维问世以来，人们就一直致力于各有关抗静电方面的研究。尤其是近十年来，高分子化学应用领域开发研究的进步， 在提高抗静电性及耐久性方面都取得了一定的进展。导电纤维的制备方法有许多种，随着研究的不断深入，根据制得纤维的最终性能和制备工艺，人们逐步淘汰了一些落后的制备方法。目前，制备到导电纤维的方法主要有三种:一是在纤维等纺织品表面用物理或化学方法使纤维表面形成金属镀层，这种方法由于形成的金属镀层往往使纤维的手感变得粗硬，难以进行纺织加工，且生产设备投资大，效率低，生产成本高；二是用化学方法在纤维表面形成半导体薄层，化学方法工艺较简单，对纤维的物理机械性能影响不大，导电性较好，但导电耐久性较差；三是把导电微粒混入纺丝熔体中，通过复合纺丝制成皮芯结构或海岛结构的导电纤维，用这种方法制得的纤维导电耐久性优良，且因加入导电粒子较少，不损害纤维的物理性能，因而受到广泛关注。但是，采用这种工艺制备抗静电纤维时，通常所使用的导电填料粒子尺寸多为μ m级，并不具有纳米材料的特性，而且在成型加工过程中，往往会加重设备的损耗,不利于降低生产成本。同时, 由于大部分抗静电添加物本身带有颜色，造成纤维的后加工(尤其是染色时)困难。因此， 开发成本低、性能优良的导电纤维就显得尤为重要。纳米惨铺二氧化锡(Antimony Doped Tin Oxide,简称ΑΤΟ)是一种N型半导体材料。与传统的抗静电材料相比，纳米ATO导电粉体具有明显的优势，主要表现在良好的导电性，浅色透明性，良好的耐候性和稳定性以及低的红外发射率等方面，是一种极具发展潜力的新型多功能导电材料。在许多应用条件下，对导电纤维的颜色和透明度有一定要求，而碳黑及金属等传统导电填料则不可避免地影响了最终产品的质量，纳米级金属氧化物粉体的浅色透明特征正好填补这一空白，可制得浅色、高透明度的导电纤维。近年来已经有研究者将纳米ATO导电粉用于制备抗静电纤维，如CN186991A采用纳米粉体ATO粉为抗静电剂，以聚乙烯亚胺(PEI)为分散剂，将纳米ATO稳定均匀地分散于去离子水中，并将该悬浮液作为聚丙烯腈纤维纺丝过程的预热浴，来改善纤维的抗静电性， 这种方法在纺丝过程的后期加入，存在导电功能不够持久的问题。专利CN1765951A公开了一种抗静电涤纶纳米复合材料及其制备方法，是以苯二甲酸、乙二醇、纳米ΑΤ0、催化剂及稳定剂为原料，采用原位复合聚合的方法制得，这种方法纳米ATO能够均匀分散，抗静电性能持久，但是工艺过程复杂。专利CN101085845A公开的一种导电纤维母粒及其制备方法，这种导电 母粒以聚丙烯为基体，以ATO为导电剂，采用熔融共混造粒制得，这种制备方法工艺简单成本低廉，但是需要加入18%以上的导电粉体，导电粉体加入量过大将会影响基体材料本身的各种性能。目前的一个趋势是使用多相高聚物共混体系来降低导电高聚物中导电填料的含量，高聚物共混物的相分离和无机导电材料选择性地分散到某一相中，能够在导电剂用量较低的情况下获得高电导率的复合材料，另一方面能够提供比较好的加工性能，并且有效的减弱了由于填料含量增加而造成的机械性能下降的影响。高聚物共混物的相分离和无机导电材料控制导电粒子在体系中的分布和排列方式是获得高性能、低成本的导电纤维的重要途径，也是导电高分子复合材料的发展趋势。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种含纳米ATO的浅色复合导电纤维的制备方法。一种含纳米ATO的浅色复合导电纤维的制备方法，它的步骤如下:(1)将纳米ATO与硅烷偶联剂在有机溶剂中搅拌后干燥，硅烷偶联剂的质量为纳米ATO 质量的0.5-4%，硅烷偶联剂与有机溶剂的比例为Ig:10-30ml，得到硅烷修饰的纳米ATO ；(2)硅烷修饰的纳米ΑΤ0、聚丙烯切片、聚对苯二甲酸乙二醇酯切片分别进行真空干燥后混合均匀，硅烷修饰的纳米ATO的质量分数为5-15%，聚对苯二甲酸乙二醇酯的质量分数为20-35%，余量为聚丙烯，熔融纺丝，纺丝温度260-300°C，纺丝速度为200-1000 m/min，得到初生导电纤维；(3)将初生导电纤维正在70-120°C的条件下热牵伸，牵伸倍数为1.5-4倍，得到含纳米 ATO的浅色复合导电纤维的制备方法。所述步骤(I)中的硅烷偶联剂为KH550、KH560或KH570。所述步骤(I)中的有机溶剂为乙醇、乙二醇、三氯甲烷、四氢呋喃或丙酮。本专利技术的有益效果是:本专利技术采用常规熔融纺丝技术制备纳米ATO//聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚丙烯导电纤维，聚对苯二甲酸乙二醇酯与聚丙烯为不相容高聚物，在纺丝过程中由于受到连续相施加的剪切、拉伸等作用，聚对苯二甲酸乙二醇酯在聚丙烯基体中形成原位微纤；纳米ATO选择性的分散在聚对苯二甲酸乙二醇酯微纤中；纳米ATO//聚对苯二甲酸乙二醇酯微纤在聚丙烯基体中形成连续网链状微纤导电通道，得到复合导电纤维。这种方法降低材料的导电填料含量、提高导电性同时可以保持基体材料本身的物理机械性能。对设备无特殊要求。同时本专利提供的制备导电纤维的工艺路线经济、简便、可工业化生产。本专利技术利用聚合物共混物纺丝过程中形态控制方法，使分散相原位成微纤，并控制导电粒子选择性分布于原位微纤中，从而简便高效的获得低成本、高性能的复合导电纤维。纳米ATO的加入可以改善PP/PET两相间答相容性，使PET在PP中的分散尺寸降低，分布更均匀，提高了纤维可纺性。本专利技术选用浅色纳米ATO导电粉作为导电剂，易于染色，在民用服装、室内装饰、地毯、家用纺织品及在微电子、医药(含无菌、无尘服)、食品、精密仪器、生物技术等领域拥有更为广阔的应用前景。具体实施方式 实施例1将纳米ATO与KH570 —起置于乙醇中充分搅拌均匀后干燥，得到偶联剂处理的纳米 ΑΤΟ。ΚΗ570用量为复配纳米ATO质量的1%，每Ig偶联剂使用乙醇20ml。取50g偶联剂处理过的纳米AT0、350gPET切片和600g聚丙烯切片分别真空干燥后混合均匀，按照常规熔融纺丝方法进行纺丝、牵伸。纺丝温度270°C,纺丝速度为500 m/min,在100°C热牵伸,牵伸倍数为3倍。此纤维中纳米ATO的质量分数为5%，PET的质量分数为35%，PP的质量分数为 60%。纤维的电导率为10_8S/cm，强度为3.05 cN/dtex。实施例2将纳米ATO与KH570 —起置于乙醇中充分搅拌均匀后干燥，得到偶联剂处理的纳米 ΑΤΟ。ΚΗ570用量为复配纳米ATO质量的1%，每Ig偶联剂使用乙醇20ml。取IOOg偶联剂处理过的纳米AT0、300gPET切片和600g聚丙烯切片分别真空干燥后混合均匀，按照常规熔融纺丝方法进行纺丝、牵伸。纺丝温度270°C,纺丝速度为500 m/min,在100°C热牵伸,牵伸倍数为3倍。此纤维中纳米ATO的质量分数为10%，PET的质量分数为30%，PP本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含纳米ATO的浅色复合导电纤维的制备方法，其特征在于，它的步骤如下：（1）将纳米ATO与硅烷偶联剂在有机溶剂中搅拌后干燥，硅烷偶联剂的质量为纳米ATO质量的0.5?4%，硅烷偶联剂与有机溶剂的比例为1g：10?30ml，得到硅烷修饰的纳米ATO；（2）硅烷修饰的纳米ATO、聚丙烯切片、聚对苯二甲酸乙二醇酯切片分别进行真空干燥后混合均匀，硅烷修饰的纳米ATO的质量分数为5?15%，聚对苯二甲酸乙二醇酯的质量分数为20?35%，余量为聚丙烯，熔融纺丝，纺丝温度260?300℃，纺丝速度为200?1000?m/min，得到初生导电纤维；（3）将初生导电纤维正在70?120℃的条件下热牵伸，牵伸倍数为1.5?4倍，得到含纳米ATO的浅色复合导电纤维的制备方法。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：潘玮，张慧勤，陈燕，孙亚丽，刘红燕，
申请(专利权)人：中原工学院，
类型：发明
国别省市：