CN101870802B - 一种导电母粒制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到一种导电母粒及其制备方法，导电母粒由成纤高聚物如涤纶切片、尼龙切片、导电成分、偶联剂及分散剂如蒙旦蜡、聚乙烯蜡、OP蜡、铝酸酯至少一种辅料所组成，将该导电母粒所含的导电成分由导电碳黑和碳纳米管分散混合而成，通过干燥、处理、加入辅剂进行高速混合均匀、加入双螺杆挤出机中，挤出拉条切粒得到导电母粒。本发明具有如下优点：实现了固相分散的目的；降低了产品生产成本。

Description

一种导电母粒制备方法

技术领域

本发明涉及一种用于复合纺丝技术生产导电纤维的导电母粒制备方法。

背景技术

大多数化学纤维如涤纶、尼龙等都有较高的体积电阻，在生产和使用过程中易因摩擦和感应产生较高电压的静电，对电子设备、信息系统甚至人体造成很大的危害。纤维的抗静电技术已成为电子信息、石油化工、纺织工业、宇航等领域保证安全生产和产品质量的重要应用技术，也是人们健康和舒适生活的保障之一。对此，许多国家对工作服作出了严格的抗静电规定。因此发展导电纤维的生产是产业升级的重要方面。

合成纤维的抗静电技术经历了如下三个发展阶段：一是采用处理、共混，共聚合和接枝改性制备抗静电纤维；二是采用金属纤维和导电成分表面涂覆生产导电纤维；三是复合导电纤维的生产，主要是采用复合纺丝技术生产的导电纤维。目前使用量最大的是成纤聚合物和导电碳黑进行复合纺丝生产的导电纤维。

为了达到良好的导电性，导电母粒中的导电碳黑含量必须在20％以上，才能形成有效的导电网络。导电成分含量高又影响了母粒的流变性能，在和成纤聚合物进行复合纺丝生产导电纤维时，可纺性变差，易断头、飘丝，影响正常的纺丝生产。

一般来说，导电成分含量越高则可纺性越差。

碳纳米管是空心管状纤维结构，其直径为几纳米到几十纳米，而长度为几微米到几毫米。它的比表面积和长径比都很大，它有很好的导电性，但分散不好则会发生严重的团聚和相互缠结而影响其导电性的发挥。它的长径比越大，则分散越困难，选择合适的长径比有利于碳纳米管的有效分散。

中国专利ZL2004100337773.6描述了一种含碳纳米管的导电纤维制备方法，利用碳纳米管的高导电性，降低了导电成分的含量，从而提高了母粒的纺丝性能。但是，该专利中要使用“特殊的偶联剂增强碳纳米管和聚酯之间的相互作用”，难以实现规模化生产；碳纳米管的高价格也限制了该专利的应用。

目前碳纳米管常用的分散方法是在有机溶剂中利用表面活性剂的增溶和分散作用将其分散(刘宗建，广东工业大学学报，2009，26(2)：43-45)，这种分散方法不适于化学纤维熔融纺丝工艺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含有复合导电成分的高性能导电母粒。

本发明的另一个目的在于提供一种含有复合导电成分的高性能导电母粒的生产方法，进一步的是提供了一种碳纳米管有效的固相分散方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种导电母粒制备方法，导电母粒由成纤高聚物、导电成分、偶联剂、分散剂、增塑剂所组成，所述的成纤高聚物选自涤纶切片、尼龙切片；所述的分散剂选自蒙旦蜡、聚乙烯蜡，其特征在于：所述导电母粒所含的导电成分由导电碳黑和碳纳米管分散混合而成，其比例为导电碳黑∶碳纳米管为1∶20-1∶1，所选择的碳纳米管的长径比小于300，所述导电母粒的生产方法按以下步骤进行：

a.将导电碳黑和碳纳米管进行干燥；

b.在高速混合机中对导电碳黑用偶联剂处理，偶联剂用量为总导电成分的1-6％(W/W)，处理温度70-130℃；

c.加入干燥的碳纳米管，继续高速混合处理；

d.加入成纤高聚物、分散剂、增塑剂进行高速混合均匀；

e.将上述混合物加入双螺杆挤出机中，挤出温度为230-270℃，经挤出拉条切粒得到导电母粒。

本发明具有如下优点：

1.利用导电碳黑在偶联剂的作用下对碳纳米管进行分散，实现了固相分散的目的；

2.在发挥有效导电性的前提下降低了产品生产成本。

导电碳黑和碳纳米管单独使用和复合使用所生产的导电母粒的性能比较：

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体描述。

实施例1：

将干燥后的导电碳黑600g，在高速混合机中用40g铝酸酯高速混合处理20分钟，处理温度115℃，加入200g碳纳米管继续高速混合15分钟，加入涤纶切片粉末12000g，蒙旦蜡250g，聚乙烯醋酸乙烯250g，高速混合均匀，加到双螺杆挤出机中拉条切粒得到导电母粒。母粒表面电阻＜300Ω/cm，经复合纺丝验证可纺性良好。

实施例2：

将干燥后的导电碳黑800g，在高速混合机中用40g铝酸酯高速混合处理20分钟，处理温度115℃，加入150g碳纳米管继续高速混合15分钟，加入涤纶切片粉末12000g，OP蜡3000g，聚乙烯醋酸乙烯250g，高速混合均匀，加到双螺杆挤出机中拉条切粒得到导电母粒。母粒表面电阻＜300Ω/cm，经复合纺丝验证可纺性良好。

实施例3：

将干燥后的导电碳黑800g，在高速混合机中用40g铝酸酯高速混合处理20分钟，处理温度105℃，加入150g碳纳米管继续高速混合15分钟，加入尼龙切片粉末12000g，OP蜡3000g，聚乙烯醋酸乙烯250g，高速混合均匀，加到双螺杆挤出机中拉条切粒得到导电母粒。母粒表面电阻＜300Ω/cm，经复合纺丝验证可纺性良好。

Claims (1)

1.一种导电母粒制备方法，导电母粒由成纤高聚物、导电成分、偶联剂、分散剂、增塑剂所组成，所述的成纤高聚物选自涤纶切片、尼龙切片；所述的分散剂选自蒙旦蜡、聚乙烯蜡，其特征在于：所述导电母粒所含的导电成分由导电碳黑和碳纳米管分散混合而成，其比例为导电碳黑∶碳纳米管为1∶20-1∶1，所选择的碳纳米管的长径比小于300，所述导电母粒的生产方法按以下步骤进行：

a.将导电碳黑和碳纳米管进行干燥；

b.在高速混合机中对导电碳黑用偶联剂处理，偶联剂用量为总导电成分的1-6％(W/W)，处理温度70-130℃；

c.加入干燥的碳纳米管，继续高速混合处理；

d.加入成纤高聚物、分散剂、增塑剂进行高速混合均匀；

e.将上述混合物加入双螺杆挤出机中，挤出温度为230-270℃，经挤出拉条切粒得到导电母粒。