CN1006309B - 锦纶66纤维的抗静电技术 - Google Patents

Abstract

锦纶66纤维抗静电技术，是用分子改性的方法使纤维获得永久性抗静电性能，其技术关键是：抗静电剂的选择及其与聚己二酰己二胺共聚的反应条件。为控制聚合物分子量的过快增长，加入了适量的分子量稳定剂。

本发明可在现有锦纶66连续缩聚、纺丝生产上实施，不改变流程、不增加设备，只将纺丝温度下调5-8℃，或8-12℃即可。

产品成本与原纤维相近，其抗静电性能具国际水平，物理机械指标优于国外同类产品。

Description

本发明属于合成纤维分子改性技术领域。

由于锦纶纤维具有绝缘性、疏水性，通过摩擦容易起电等缺陷，因此，它不能用在易燃易爆场所，也不能用在计算机行业和医药等行业。

穿着时刺激皮肤、易脏，不吸汗。

在产品加工过程中，有时也会发生一些障碍。如：纺丝、纺织、纺纤等工序会因产生静电而降低操作效率。

人们为消除这种静电作用，一般是将抗静电剂涂在纤维表面上，但这种纤维一经洗涤，抗静电性能就降低，洗涤若干次后其抗静电性能就消失了。

据日本专利：尼龙纤维和涤纶纤维的抗静电方法（专利申请1968-1700，发明人林文夫、窿田隆昌等4人）所载：通过把己二酸、聚乙二醇磷酸酯以0.1-0.5%（与物料的重量比）添加到尼龙纤维及涤纶纤维的聚合时或熔融纺丝时（即初始加入）的方法，给予尼龙纤维及涤纶纤维以抗静电性能，

上边所述的聚乙二醇分子量平均为100-10000。

但该专利是有缺陷的。因其抗静电剂是初始加入，因此，加入量受到较严格限制，不能大于1%（与物料重量比，下同）。这是由于抗静电剂加入部位的反应条件所决定的。在这种反应条件下，即游离磷酸在酸性条件下，有催化作用，且随着抗静电剂加入量的增加而加强。当加入量超过1%时，催化能力更明显，物料在反应器中反应激烈，影响了水份的排除，物料成泡沫状，聚合反应无法进行到底。当抗静电剂加入量低于1%时，则锦纶66纤维达不到抗静电纤维的技术指标。

本发明的目的是提供一种抗静电性能和物理性能均合乎技术要求的反应型锦纶66纤维的抗静电技术。

本发明锦纶66纤维抗静电技术，是通过分子改性的方法制得一种改性聚合物，再经纺丝、牵伸而制成一种永久性抗静电纤维。

其原量是：将抗静电剂己二酸、聚乙二醇磷酸酯与聚己二酰己二胺共缩聚生成改性聚合物，其反应如下：

从反应式可以看出，抗静电剂与物料分子以共价健形式联在一起，因此不会因洗涤、摩擦而使抗静电分子脱落。这种聚合物，再经纺丝、牵伸即得反应型锦纶66抗静电纤维。由于物料中引进了导电性能好，亲水能力强的基因，使纤维具有导电性能。

这种纤维中的抗静电剂不是以杂质的形式存在，故可以保持原纤维的物理机械性能。

抗静电剂的加入方法：

本发明是在LT型缩聚生产线、VC403纺丝机、VC442牵伸机组成的锦纶66长丝连续生产线上进行试验的（在KC缩聚线、VC421纺丝机、VC443牵伸机生产线上试验也可以）。这种生产线的工艺流程、生产技术是同行业所公知的。

抗静电剂的加入位置是予反应后，闪蒸前参看图1;加入是由抗 静电剂复配注射系统来完成，而这个系统，不添设备，两个系统合二为一。

抗静电剂的复配方法：

用无离子水（或二次蒸馏水），将抗静电剂配成70-75%的水熔液。并按比例加入分子量稳定剂一醋酸。

如抗静剂的加电入量为物料的2%（重量比，下同）时，醋酸的加入量为抗静电剂的3%;抗静电剂的加入量为物料的3%时，醋酸的加入量为抗静电剂的2.5%

本发明选择的抗静电剂加入位置属于中间加入，其所具备的反应条件，可保证抗静电剂加入量在较大的范围内变动，其范围是物料重量的1-6%，最佳范围是2-3%。

加入抗静抗静必须满足如下条件：

即反应系统中聚合物的分子量要高于抗静电剂的分子量;系统中物料水份含量不高于10%。

抗静电剂参加反应的时间约占总反应时间的一半。中间位置加入抗静电剂的目的是既保证反应正常进行，又防止物料产生泡沫、中断反应。但反应时间不能太短，因抗静电剂除与66聚合反应外，还应使改性分子与未改性分子充合混合，以保证分布均匀。

控制聚合物的分子量：

由于抗静电剂的加入、缩聚反应速度提高了，随着加入量的增加，反应速度相应加快，因之可以提高缩聚的生产能力。但一旦设备定型，局部能力过高、系统中其它设备不能适应，势必破坏原来的生产平衡。

为此，必须限制聚合物分子量的过快增长，以限制反应速度。限制反应速度的方法很多，如前所述本发明采用的是加分子量稳定剂醋酸的方法。醋酸既能延缓反应速度，又可限制反应过早地终止。若聚合物分子量一定，随着反应阶段的不同分子量有相应的变化。在国内现有锦纶66连续生产设备中，物料在闪蒸器处，分子量不应超过10000。

本发明采用醋酸为分子量稳定剂，因为醋酸的羧基比己二酸羧基活性大，尤其是反应进行一半时间，己二酸的羧基已是聚合物的端基，其活性更低了。因此醋酸的封闭作用很快使端胺基的密度迅速下降，破坏了端基官能团的当量比，减少了胺基与羧基的碰撞机会，从而降低了反应速度。醋酸的加入量必须与抗静电剂及物料的比例适当，否则将使最终聚合物的分子量有很大偏差，影响生产的正常进行。

加入醋酸主要是为了抑制游离磷酸的催化作用。但磷酸的催化作用不是随其量的变化成正比，而醋酸的抑制作用是靠减少反应物的官能团来实现的，因此与量的变化关系很大。为了适应磷酸催化的这一特性，抗静电剂刚刚加入时，在量上有从小到大的过渡阶段，醋酸的加入量也有从小到大的变化过程。此时磷酸的催化作用变化却很小，因此在加入的起始阶段，醋酸的加入量是变化的，参看图2。

抗静电剂在质量方面有如下要求：

抗静电剂中聚乙二醇分子量1250较好;

有机磷含量在5%以上;

无机磷含量在0.3%以下;

色泽（固体）淡黄色。

加入抗静电剂时，生产工艺应做适当调整，即纺丝温度应相应降低：如抗静电剂加入量为物料的2%，纺丝温度降低5-8℃;加入量为3%，纺丝温度要降低8-12℃。

本发明除小试外，还在锦纶66纤维生产线上实施数次，共得产品数十吨。其技术指标实测如下：

静电指标

测试条件    温度23℃±2    相对湿度55±5%

测试结果、

编号    1号    2号    3号

表面电阻（Ω/cm²） 8.5×10⁹4.75×10¹⁰5.4×10⁸

半衰期（秒）    12，025    -    小于0.5

摩擦电压（V）    -    160    50

物理指标（平均）

断裂强度    4.5g/d

断裂伸长    31.4%

回潮率    5.75%

试验结束后，在上述生产线上恢复生产普通长丝，无任何问题。

本发明是通过分子改性制得永久性抗静电纤维。该纤维既有永久性的抗静电作用，又保留了原纤维优良的物理机械性能，因之可以扩大应用领域。在锦纶66纤维生产线上生产抗静电纤维，不改变流程，也不增加设备，其成本与原纤维的成本非常接近，但经济效益和社会效益很大。

附图说明

图1本发明工艺流程示意图

图2抗静电剂加入量为2%时，醋酸加入量随时间变化的曲线图

实施例1

使用设备及条件：

LT连续缩聚生产线    产量55Kg/小时

Vc403纺丝机    纺速650米/分

Vc442牵伸机    牵速200米/分

牵伸倍数    3.5-3.7

抗静剂加入量2%（与物料比）

实施中物料分子量的控制相当稳定，产品制成率为80%，各项物理指标、等级品率同试验前所纺的普通长丝相同。其纤维的抗静电性能也很好，表面电阻为2.23×10⁹欧姆，通过染整证明，该纤维着色性良好，在加弹过程中，试用户反映很好。对其形成的织物，在染整和洗涤前后的抗静电指标作了测定分析对比：

未染整和洗涤前，表面电阻值为1.22×10⁹欧姆，经皂洗20次后，表面电阻值为3.23×10⁹，染整后（未洗涤）表面电阻值为9.3×10⁹。本实施例产抗静电长丝4吨。

实施例2

设备及条件：

Kc连续缩聚生产线    550Kg/小时

Vc421纺丝机纺速    1300米/分

Vc443牵伸机牵速    960米/分

牵伸倍数    2.7033

抗静电剂的加入量为2%（与物料比）

本实施例同样采用了嵌段式试验，即阶段加入抗静电剂，达到目的后，停止加抗静电剂，恢复正常纺普通锦纶66试验。缩聚反应正常，分子量稳定地控制在民用丝的范围，纺丝生产正常。本实施例产抗静电纤维7吨。

纺制纤维物理指标和抗静电性能都较理想，静电指标为：

静电压（V） 半衰期（秒） 摩擦电压（V） 表面电阻（Ω/cm²）

1000 20 1000 10⁹-10¹⁰

物理指标为：

强力（g/D）    伸长（%）    纤度（D）    沸水收缩（%）    回潮率（%）

4.5    35±6    60-150    11    5.5-6

其它指标均达到锦纶66长丝的国家标准。

Claims (6)

1、锦纶66纤维的抗静电技术，需要加入一定数量的抗静电剂，其特征是加入反应型抗静电剂、并以物料重量的1-6%、最佳为2-3%的量注射加入到锦纶66纤维生产线中，

抗静电剂的复配组份为(当抗静电剂加入量为3%时)，

已二酸聚乙二醇磷酸酯  70-75%

无离子水             25-30%

醋酸                 1.75-1.875%

各组份总和为100%(重量)

物料、抗静电剂、醋酸三者比例要适当，如抗静电剂的加入量分别为物料重量的2%、3%，则醋酸的加入量分别为抗静电剂重量的3%、2.5%。

2、根据权利要求1所叙述的纤维抗静电技术，其特征在于加抗静电剂的两个必要条件是，聚合物的分子量要大于抗静电剂的分子量和聚合物的水份要小于10%。

3、根据要求1所叙述的纤维抗静电技术，其特征在于抗静电剂中的聚乙二醇的分子量以1250为好，无机磷含量要小于0.3%、总磷量不小于5%、色泽（固体）淡黄色。

4、根据权利要求1所叙述的纤维抗静电技术，其特征是加抗静电剂时要调整工艺条件，即纺丝温度要下调，加入量为2%时温度下调5-8℃，加入量为3%时下调8-12℃。

5、应用己二酸聚乙二醇磷酸酯和醋酸为锦纶66纤维抗静电剂的方法，其特征是将其制成水溶液，定量注射到锦纶66纤维生产线中间去，给锦纶66纤维以永久性的抗静电性能。

6、根据权利要求5所叙述的方法，其特征在于锦纶66抗静电纤维的表面电阻在10⁹-10¹⁰这一数量级。