CN102071496B - 一种抗静电聚苯硫醚复合纤维及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗静电聚苯硫醚复合纤维及其制备方法。本发明所提供的抗静电聚苯硫醚复合纤维是由芯层支撑层、皮层和抗静电层形成的抗静电复合纤维。其中芯层支撑层占复合纤维总体重量的25％～65％，皮层占复合纤维总体重量的30％～60％，抗静电层占复合纤维总体重量的5％～15％。本发明所提供的抗静电聚苯硫醚复合纤维中的抗静电组分单独形成一层抗静电层，克服了聚苯硫醚本身在

Ω.cm，同时

缺陷，其体积比电阻率能达到10⁵由于以皮芯复合方式引入芯层支撑组分，能够一定程度上提高纤维的力学性能，从而扩大了纤维的使用范围。

Description

一种抗静电聚苯硫醚复合纤维及其制备方法

技术领域

本发明属于纤维制造领域，尤其涉及一种抗静电聚苯硫醚复合纤维及其制备方法。

背景技术

聚苯硫醚(PPS)又称聚苯撑硫、聚次苯基硫醚，是一种含硫的芳香族聚合物，结构式为

其分子主链上硫原子与苯环交互整齐排列赋予了分子高度稳定的化学键特性，并易于堆积成热稳定性较高的结晶格子结构，使其具有许多独特的性能，熔点高达280～290℃，分解温度大于400℃，在200℃以下几乎不溶于任何溶剂，长期连续使用温度为200～240℃，吸湿性小，在高温高湿条件下不变形并能保持优良的电绝缘，其树脂原粉与无机填料、增强纤维或其它高分子材料通过填充、共混、复合、自身结构改性可以制作各种型材(管、板、丝、膜、布)及零部件，在国防军工、航空航天、电子通讯、汽车、机械、家用电器、医疗器械、石油化工等行业都有重要用途，是高新技术产业发展领域中不可缺少的新材料。

聚苯硫醚树脂还具有优异的耐化学腐蚀性能和突出的耐高温、阻燃和尺寸稳定性等性能。聚苯硫醚纤维的耐腐蚀性优于包括P84和Nomex等特种纤维，仅次于PTFE纤维，现在已经成为燃煤电厂烟道气袋式除尘领域的主要过滤材料。

聚苯硫醚纤维以其突出的综合性能被应用于工业过滤、电子工业绝缘、航空隔热等领域。除此之外，日本东丽公司报道开发了服用的聚苯硫醚纤维，拓宽了该纤维品种的应用范围

聚苯硫醚及其玻璃纤维复合材料的绝缘性能优良，但绝缘体由于摩擦在干燥的空气中容易产生静电荷，静电积累将会发生静电引力(或者斥力)、电击或火花放电现象，这在易燃易爆物质环境条件下将酿成巨大灾害，同时严重影响材料使用寿命。聚苯硫醚及其玻璃纤维复合材料的体积电阻系数在1.0×10¹⁶Ω.cm以上，这对于煤矿井下、硬盘驱动元件、专用电气封装、汽车安全制动等特定工作环境或动态运动条件下要求聚苯硫醚复合材料制品具有较高的力学性能的同时还需呈现抗静电功能，其体积电阻系数(3mm厚)降至10¹¹Ω.cm以下才能满足使用特性的需要。

此外，由于聚苯硫醚是热和电的优良绝缘体，而其纤维产品的使用环境，不论工业用或者民用，也都不可避免的要因摩擦而产生静电的聚集。作为绝缘体，这种静电在聚苯硫醚纤维产品上无法分散，只能逐渐堆积，对使用环境造成安全隐患，对穿着的舒适性产生影响。

关于解决聚苯硫醚静电聚集问题的报道很少，JP10266017报道了一种皮芯复合导电聚苯硫醚纤维，其体积比电阻小于10⁹Ω.cm，可以以复丝或者单丝的形式用于造纸干燥带、热粘合法生产非织造布的传送带等领域。

申请号为200610037409.6的中国专利申请公开了一种抗静电增强聚苯硫醚复合材料及其制备方法。以质量份数计，包括如下组份：30～80份聚苯硫醚、20～60份玻璃纤维、0～40份无机矿物填料、亲水性聚合物3～10份、0.2～3份碱金属盐、2～10份界面改性剂、0.1～2份偶联剂、0.1～1份抗氧剂、0.1～1份加工助剂。本发明的聚苯硫醚复合材料具有良好的力学性能，优异的抗静电性能和耐久性，可以满足煤矿井下、商业机器部件，硬盘驱动元件、专用电气封装、汽车安全制动等领域的应用。其体积比电阻率最多只能达到0.11×109Ω.cm，依然不能达到很好的抗静电性能。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就在于克服上述缺陷，提供一种抗静电性能优良的聚苯硫醚复合纤维及其制备方法。

本发明的第一目的在于提供一种具有抗静电功能的抗静电聚苯硫醚复合纤维，该复合纤维是由芯层支撑组分、皮层组分和抗静电组分形成形成的三组分抗静电复合纤维，不仅克服了本身在抗静电方面的缺陷，具有优良的抗静电性能，同时由于以复合皮芯方式引入支撑组分，能够一定程度上提高纤维的力学性能，从而扩大了纤维的使用范围。

本发明的第二目的在于提供上述抗静电聚苯硫醚复合纤维的制备方法，该方法通过将聚苯硫醚和抗静电剂共混造粒后形成抗静电组分，分别将芯层组分、皮层组分以及抗静电组分挤出后复合形成三组分复合纤维。再将该复合纤维经过拉伸和热定型处理，得到最终所需要的抗静电聚苯硫醚复合纤维，该纤维具有良好的力学性能、耐热性能和一定的抗腐蚀性能，同时具有良好的抗静电性能。

为实现本发明的第一目的，本发明采用如下技术方案：

一种抗静电聚苯硫醚复合纤维，其中：所述的抗静电聚苯硫醚复合纤维是由芯层支撑层1、皮层2和抗静电层3组成的抗静电复合纤维。

根据前述的抗静电聚苯硫醚复合纤维，其中：所述的芯层支撑层1占复合纤维总体重量的25％～65％，所述的皮层2占复合纤维总体重量的30％～60％，所述的抗静电层3占复合纤维总体重量的5％～15％。

根据前述的抗静电聚苯硫醚复合纤维，其中：所述的芯层支撑层1是由聚酯类或聚酰胺类热塑性聚合物组成的芯层支撑组分形成，所述的皮层2是由聚苯硫醚组成的皮层组分形成，所述的抗静电层3是由含5～40重量％抗静电剂的聚苯硫醚共混而成的抗静电组分形成。

根据前述的抗静电聚苯硫醚复合纤维，其中：所述的抗静电聚苯硫醚复合纤维的横截面为圆形，其中芯层支撑层1和皮层2的截面形式均为圆形，芯层支撑层1和皮层2组成皮芯结构，呈同心圆分布形式。

根据前述的抗静电聚苯硫醚复合纤维，其中：所述的抗静电层3的截面形式为圆形或矩形，

根据前述的抗静电聚苯硫醚复合纤维，其中，所述的抗静电层3于皮层2和芯层支撑层1之间呈环形矩阵分布。

根据前述的抗静电聚苯硫醚复合纤维，其中：所述的抗静电组分的数量为两组、三组或四组。

根据前述的抗静电聚苯硫醚复合纤维，其中：

所述的抗静电层3的截面形式为圆形时，该抗静电层3与皮层2内切相接，该抗静电层3的直径小于皮层2和芯层支撑层1半径差的二分之一；

所述的抗静电层3的截面形式为矩形时，该矩形的长宽比例为1/1～4/1，所述抗静电层3与皮层2内切相接，同时与芯层支撑层1外切相接。

为实现本发明的第二目的，本发明采用如下技术方案：

一种本发明所述的抗静电聚苯硫醚复合纤维的制备方法，该方法包括如下步骤：

1)抗静电组分的制备

将聚苯硫醚树脂切片与抗静电剂混合后，挤出、冷却、切粒后成为聚苯硫醚抗静电切片，即得抗静电组分；

2)复合纤维的制备

将由聚酯类或聚酰胺类热塑性聚合物组成的芯层支撑组分、由聚苯硫醚组成的皮层组分以及步骤1)所得到的抗静电组分分别进行熔融挤出后得到三种熔体，再将三种熔体进行复合形成抗静电聚苯硫醚复合纤维。

根据前述的制备方法，其中：步骤1)中所述的抗静电剂在所述聚苯硫醚抗静电切片中的浓度为5％wt～40％wt。

本发明的制备方法中，当芯层支撑组分、皮层组分和抗静电组分分别进行熔融挤出时，其中芯层支撑组分的挤出温度为280～295℃，优选290℃；皮层组分的挤出温度为315～325℃，优选320℃；抗静电组分的挤出温度为305～315℃，优选310℃。

以下为本发明的详细描述：

一方面，本发明提供一种抗静电聚苯硫醚复合纤维，该复合纤维克服了聚苯硫醚本身在抗静电方面的缺陷，其抗静电性能优良，同时由于以复合皮芯方式引入支撑组分，能够一定程度上提高纤维的力学性能，从而扩大了纤维的使用范围。

本发明所提供的抗静电聚苯硫醚复合纤维是由芯层支撑层、皮层和抗静电层形成的抗静电复合纤维。

申请号为200610037409.6的中国专利申请公开的抗静电增强聚苯硫醚复合材料其体积比电阻率最多只能达到0.11×10⁹Ω.cm。本发明中将抗静电组分均匀分布于皮层组分中，克服了聚苯硫醚本身在抗静电方面的缺陷，其体积比电阻率能达到10⁵Ω.cm，同时由于以皮芯复合方式引入芯层支撑组分，能够一定程度上提高纤维的力学性能，从而扩大了纤维的使用范围。

JP10266017公开了一种皮芯型复合导电聚苯硫醚纤维，该纤维为皮芯型结构，皮层成分由导电炭黑和聚苯硫醚组成，聚苯硫醚占85-96％，该纤维的体积比电阻小于10⁹Ω.cm。本发明中所提供的抗静电聚苯硫醚复合纤维从结构上进行了改进，其结构为三层结构，以复合皮芯方式引入芯层支撑组分，同时增加了抗静电层，形成抗静电层的抗静电组分于皮层和芯层支撑层之间呈环形矩阵分布，不仅增加了抗静电效果，还在一定程度上提高了纤维的力学性能，从而扩大纤维的使用范围。

本发明中：所述的芯层支撑层占复合纤维总体重量的25％～65％，所述的皮层占复合纤维总体重量的30％～60％，所述的抗静电层占复合纤维总体重量的5％～15％。

抗静电组分的比例在本发明所提供的抗静电聚苯硫醚复合纤维中是决定因素。因为抗静电组分中添加了导电炭黑等抗静电剂，这些抗静电剂绝大多数为无机材料，会影响到纺丝原料的可纺性或者成纤性能。从生产实践的可操作性角度考虑，抗静电组分不能过多，否则会影响复合纤维的力学性能。

本发明中，所述的芯层支撑层是由聚酯类或聚酰胺类热塑性聚合物组成的芯层支撑组分形成，所述的皮层是由聚苯硫醚组成的皮层组分形成，所述的抗静电层是由含5～40重量％抗静电剂的聚苯硫醚共混而成的抗静电组分形成。

本发明中，所述的芯层支撑组分为PA66或PET，还可以使用PEN，即聚对萘二甲酸乙二醇酯，而且当芯层组分为PEN时，复合纤维的力学强度和耐热性能都会有所提高，但由于PEN树脂的价格要高于PPS，从经济角度看生产成本偏高，因此很少在实践中用到。

根据前述的抗静电聚苯硫醚复合纤维，其中：所述的抗静电聚苯硫醚复合纤维的横截面为圆形，其中芯层支撑层1和皮层2的截面形式均为圆形，芯层支撑层1和皮层2组成皮芯结构，呈同心圆分布形式。

复合纤维的主要形式为同心圆皮芯复合，当然也有偏心皮芯、内切皮芯等多种形式。但是本发明所提供的抗静电聚苯硫醚复合纤维在皮层组分中还要复合上导电组分，因此同心圆的皮芯复合形式是最可操作的形式。

根据前述的抗静电聚苯硫醚复合纤维，其中：所述的抗静电层3的截面形式为圆形或矩形。

从设计角度上讲，本发明中的抗静电层可以是任何截面形式。但从纺丝的实际效果看，经过纺丝和牵伸定型工艺阶段之后，圆形和矩形是两种最有可能保持的截面形式，三角形也有可能最终变成接近圆形的形式。

根据前述的抗静电聚苯硫醚复合纤维，其中：所述的抗静电层3于皮层2和芯层支撑层1之间呈环形矩阵分布。

本发明中，抗静电组分单独形成一层抗静电层，于皮层和芯层支撑层之间呈环形矩阵分布，从而使得本发明的聚苯硫醚复合纤维抗静电效果更好，整个纤维能够均匀地达到抗静电效果。

优选：所述的抗静电组分的数量为两组、三组或四组。

由于熔体分配上的问题，抗静电组分的数量多了以后，在专有部件(主要指纺丝组件中的熔体分配板)的设计加工上会产生很大的难度。因此，本发明中所述的抗静电组分的数量为两组、三组或四组，不仅可以使设计加工容易，而且还可以解决其熔体分配上的问题。

根据前述的抗静电聚苯硫醚复合纤维，其中：

所述的抗静电层的截面形式为圆形时，该抗静电层与皮层内切相接，该抗静电层的直径小于皮层和芯层支撑层半径差的二分之一；

本发明中，当三个组分的重量比例范围确定后，抗静电组分的尺寸比例基本上落在上述范围内。

所述的抗静电层的截面形式为矩形时，该矩形的长宽比例为1/1～4/1，所述抗静电层与皮层内切相接，同时与芯层支撑层外切相接。

本发明所提供的抗静电聚苯硫醚复合纤维的断裂强度≥4.0cN/dtex，剩余伸长17％，体积比电阻率可降至10⁵Ω.cm。

本发明所提供的抗静电聚苯硫醚复合纤维在其力学性能优良的前提下使其体积比电阻率降至10⁵Ω.cm，其抗静电性能大大优于现有技术的抗静电增强聚苯硫醚复合材料或皮芯型复合导电聚苯硫醚纤维。

另一方面，本发明提供上述抗静电聚苯硫醚复合纤维的制备方法，采用该方法制备的聚苯硫醚复合纤维具有良好的力学性能、耐热性能和一定的抗腐蚀性能，同时具有良好的抗静电性能。

本发明所提供的抗静电聚苯硫醚复合纤维的制备方法包括如下步骤：

1)抗静电组分的制备

将聚苯硫醚树脂与抗静电剂混合后，挤出、冷却、切粒后成为聚苯硫醚抗静电切片，即得抗静电组分；

2)复合纤维的制备

将由聚酯类或聚酰胺类热塑性聚合物组成的芯层支撑组分、由聚苯硫醚组成的皮层组分以及步骤1)所得到的抗静电组分分别进行熔融挤出后得到三种熔体，再将三种熔体进行复合形成抗静电聚苯硫醚复合纤维。

本发明方法通过将聚苯硫醚和抗静电剂共混造粒后形成抗静电组分，分别将抗静电组分、芯层支撑组分以及皮层组分挤出后复合形成三组分复合纤维。再将该复合纤维经过拉伸和热定型处理，得到最终所需要的抗静电聚苯硫醚复合纤维，该纤维具有良好的力学性能、耐热性能和一定的抗腐蚀性能，同时具有良好的抗静电性能。

本发明的制备方法中，聚苯硫醚树脂与抗静电剂混合前，先将聚苯硫醚树脂熔融挤出形成聚苯硫醚熔体，然后再将抗静电剂与聚苯硫醚熔体进行混合。

本发明的制备方法中，聚苯硫醚树脂的熔融挤出是通过双螺杆挤出机或单螺杆挤出机进行的，优选双螺杆挤出机，其螺杆设置温度为295～310℃，优选305℃。

聚苯硫醚树脂的熔融挤出可通过双螺杆混炼机或单螺杆混炼机进行，但本发明中优选双螺杆混炼机。因为双螺杆混炼机能够提供更加充分的剪切条件，使抗静电剂在树脂熔体中的分配更加均匀，提高抗静电组分的均一性，有利于改善复合纤维的加工性能。

抗静电剂与聚苯硫醚熔体的混合是通过单螺杆混炼机或双螺杆混炼机进行的，优选双螺杆混炼机。

本发明中，最优选的抗静电组分的制备方法为：将纯度为100％的线性聚苯硫醚树脂，从双螺杆混炼机挤出机的主加料口投入，螺杆最高设置温度为305℃；抗静电剂通过侧喂料螺杆注入双螺杆混炼挤出机与聚苯硫醚熔体混合。两种原料的重量比通过主螺杆和侧喂料螺杆上方的失重计量秤控制。混合后的共混熔体送模头挤出成条，条状熔体在冷水浴中冷却固化后，在切粒机中加工成纺丝用粒状原料。两种原料的重量比为5∶95～40∶60。

本发明所述的抗静电剂不仅仅限于导电炭黑，还可以用金属粉末、石墨、碳纤维或金属氧化物等。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)本发明所提供的抗静电聚苯硫醚复合纤维从结构上进行了改进，其结构为三层结构，以复合皮芯方式引入芯层支撑组分，同时增加了抗静电层，形成抗静电层的抗静电组分于皮层和芯层支撑层之间呈环形矩阵分布，不仅克服了聚苯硫醚本身在抗静电方面的缺陷，其体积比电阻率能达到10⁵Ω.cm，同时能够在一定程度上提高纤维的力学性能，从而扩大了纤维的使用范围；

(2)采用本发明方法制备的聚苯硫醚复合纤维具有良好的力学性能、耐热性能和一定的抗腐蚀性能，同时具有良好的抗静电性能。

附图说明

图1为本发明的抗静电聚苯硫醚复合纤维，其中抗静电层的截面形式为圆形；

图2为本发明的抗静电聚苯硫醚复合纤维，其中抗静电层的截面形式为矩形。

具体实施方式

以下为本发明的具体实施方式，所述的实施例是为了进一步描述本发明，而不是限制本发明。

实施例1

芯层支撑组分为PA66，皮层组分为100％的聚苯硫醚树脂，抗静电组分为含有35％wt导电炭黑的聚苯硫醚共混体系。

制备工艺：

(1)抗静电组分的制备

将纯度为100％的线性聚苯硫醚树脂，从双螺杆混炼机挤出机的主加料口投入，螺杆最高设置温度为305℃；导电炭黑通过侧喂料螺杆注入双螺杆混炼挤出机与聚苯硫醚熔体混合。两种原料的重量比通过主螺杆和侧喂料螺杆上方的失重计量秤控制。混合后的共混熔体送模头挤出成条，条状熔体在冷水浴中冷却固化后，在切粒机中加工成纺丝用粒状原料即得抗静电组分，其中导电炭黑所占重量百分比为35％。

(2)复合纤维的制备

将上述三个组分分别由三条单螺杆挤出机熔融挤出。其中芯层支撑组分PA66的挤出温度为290℃，皮层组分的挤出温度为320℃，抗静电组分的挤出温度为310℃。三种熔体通过各自的输送管路被输送到复合纺喷丝板组件，并通过纺丝组件中熔体流道的分配在喷丝孔处汇合，形成具有如图1所示横截面的复合纤维。

纤维的复合比：芯层支撑组分PA66为35％wt；皮层组分为60％wt；抗静电组分为5％wt。

抗静电复合纤维的性能：纤维的断裂强度≥4.0cN/dtex，剩余伸长17％，体积比电阻为10⁵Ω.cm。

实施例2

芯层支撑组分为PA66，皮层组分为100％的聚苯硫醚树脂，抗静电组分为含有40％wt石墨的聚苯硫醚共混体系。

制备工艺：

(1)抗静电组分的制备

将纯度为100％的线性聚苯硫醚树脂，从双螺杆混炼机挤出机的主加料口投入，螺杆最高设置温度为310℃；石墨通过侧喂料螺杆注入双螺杆混炼挤出机与聚苯硫醚熔体混合。两种原料的重量比通过主螺杆和侧喂料螺杆上方的失重计量秤控制。混合后的共混熔体送模头挤出成条，条状熔体在冷水浴中冷却固化后，在切粒机中加工成纺丝用粒状原料即得抗静电组分，其中石墨所占重量百分比为40％。

(2)复合纤维的制备

将上述三个组分分别由三条单螺杆挤出机熔融挤出。其中芯层支撑组分PA66的挤出温度为280℃，皮层组分的挤出温度为315℃，抗静电组分的挤出温度为305℃。三种熔体通过各自的输送管路被输送到复合纺喷丝板组件，并通过纺丝组件中熔体流道的分配在喷丝孔处汇合，形成具有如图2所示横截面的复合纤维。

纤维的复合比：芯层支撑组分PA66为25％wt；皮层组分为60％wt；抗静电组分为15％wt。

抗静电复合纤维的性能：纤维的断裂强度≥4.0cN/dtex，剩余伸长17％，体积比电阻为10⁵Ω.cm。

实施例3

芯层支撑组分为PA66，皮层组分为100％的聚苯硫醚树脂，抗静电组分为含有5％wt金属粉末的聚苯硫醚共混体系。

制备工艺：

1)抗静电组分的制备

将聚苯硫醚树脂与抗静电剂金属粉末按重量比为95∶5的比例混合后，通过双螺杆混炼机挤出，螺杆最高设置温度为295℃，再经冷却、切粒后成为聚苯硫醚抗静电切片，即得抗静电组分；

2)复合纤维的制备

将由PA66组成的芯层支撑组分、由100％聚苯硫醚组成的皮层组分以及步骤1)所得到的抗静电组分按重量比为25∶60∶15分别由三条单螺杆挤出机熔融挤出后得到三种熔体，其中芯层支撑组分的挤出温度为290℃；皮层组分的挤出温度为320℃；抗静电组分的挤出温度为310℃，再将三种熔体通过各自的输送管路被输送到复合纺喷丝板组件，并通过纺丝组件中熔体流道的分配在喷丝孔处汇合，形成具有芯层支撑层1、皮层2和抗静电层3三层结构的抗静电聚苯硫醚复合纤维。

所得抗静电聚苯硫醚复合纤维的复合比：芯层支撑层占复合纤维总体重量的25％wt；皮层占复合纤维总体重量的60％wt；抗静电层占复合纤维总体重量的15％wt。

所得抗静电聚苯硫醚复合纤维的横截面为圆形，其中芯层支撑层1和皮层2的截面形式均为圆形，芯层支撑层1和皮层2组成皮芯结构，呈同心圆分布形式；抗静电层3的截面形式为圆形，该抗静电层3与皮层2内切相接，其直径小于皮层2和芯层支撑层1半径差的二分之一，抗静电组分为三组，于皮层2和芯层支撑层1之间呈环形矩阵分布。

所得抗静电聚苯硫醚复合纤维的性能：纤维的断裂强度4.1cN/dtex，剩余伸长17.2％，体积比电阻为1.2×10⁵Ω.cm。

实施例4

芯层支撑组分为PA66，皮层组分为100％的聚苯硫醚树脂，抗静电组分为含有10％wt碳纳米管的聚苯硫醚共混体系。

制备工艺：

(1)抗静电组分的制备

将纯度为100％的线性聚苯硫醚树脂，从双螺杆混炼机挤出机的主加料口投入，螺杆最高设置温度为308℃；碳纳米管通过侧喂料螺杆注入双螺杆混炼挤出机与聚苯硫醚熔体混合。两种原料的重量比通过主螺杆和侧喂料螺杆上方的失重计量秤控制。混合后的共混熔体送模头挤出成条，条状熔体在冷水浴中冷却固化后，在切粒机中加工成纺丝用粒状原料即得抗静电组分，其中碳纤维所占重量百分比为10％。

(2)复合纤维的制备

将上述三个组分按重量比为65∶30∶5分别由三条单螺杆挤出机熔融挤出。其中芯层支撑组分PA66的挤出温度为285℃，皮层组分的挤出温度为320℃，抗静电组分的挤出温度为310℃。三种熔体通过各自的输送管路被输送到复合纺喷丝板组件，并通过纺丝组件中熔体流道的分配在喷丝孔处汇合，形成具有芯层支撑层1、皮层2和抗静电层3三层结构的抗静电聚苯硫醚复合纤维。

所得抗静电聚苯硫醚复合纤维的复合比：芯层支撑层占复合纤维总体重量的65％wt；皮层占复合纤维总体重量的30％wt；抗静电层占复合纤维总体重量的5％wt。

所得抗静电聚苯硫醚复合纤维的横截面为圆形，其中芯层支撑层1和皮层2的截面形式均为圆形，芯层支撑层1和皮层2组成皮芯结构，呈同心圆分布形式；抗静电层3的截面形式为矩形，该矩形的长宽比例为1∶1，该抗静电层3与皮层2内切相接，同时与芯层支撑层外切相接。抗静电组分为三组，于皮层2和芯层支撑层1之间呈环形矩阵分布。

所得抗静电聚苯硫醚复合纤维的性能：纤维的断裂强度4.2cN/dtex，剩余伸长17.2％，体积比电阻为1.1×10⁵Ω.cm。

实施例5

芯层支撑组分为增粘PET，皮层组分为100％的聚苯硫醚树脂，抗静电组分为含有40％wt金属氧化物(SnO₂)的聚苯硫醚共混体系。

制备工艺：

(1)抗静电组分的制备

将纯度为100％的线性聚苯硫醚树脂，从双螺杆混炼机挤出机的主加料口投入，螺杆最高设置温度为296℃；导电炭黑通过侧喂料螺杆注入双螺杆混炼挤出机与聚苯硫醚熔体混合。两种原料的重量比通过主螺杆和侧喂料螺杆上方的失重计量秤控制。混合后的共混熔体送模头挤出成条，条状熔体在冷水浴中冷却固化后，在切粒机中加工成纺丝用粒状原料即得抗静电组分，其中SnO₂所占重量百分比为40％。

(2)复合纤维的制备

将上述三个组分按重量比为50∶38∶12分别由三条单螺杆挤出机熔融挤出。其中芯层支撑组分增粘PET的挤出温度为305℃，皮层组分的挤出温度为310℃，抗静电组分的挤出温度为308℃。三种熔体通过各自的输送管路被输送到复合纺喷丝板组件，并通过纺丝组件中熔体流道的分配在喷丝孔处汇合，形成具有芯层支撑层1、皮层2和抗静电层3三层结构的抗静电聚苯硫醚复合纤维。

所得抗静电聚苯硫醚复合纤维的复合比：芯层支撑层占复合纤维总体重量的50％wt；皮层占复合纤维总体重量的38％wt；抗静电层占复合纤维总体重量的12％wt。

所得抗静电聚苯硫醚复合纤维的横截面为圆形，其中芯层支撑层1和皮层2的截面形式均为圆形，芯层支撑层1和皮层2组成皮芯结构，呈同心圆分布形式；抗静电层3的截面形式为矩形，该矩形的长宽比例为3∶1，该抗静电层3与皮层2内切相接，同时与芯层支撑层外切相接。抗静电组分为两组，于皮层2和芯层支撑层1之间呈环形矩阵分布。

所得抗静电聚苯硫醚复合纤维的性能：纤维的断裂强度4.5cN/dtex，剩余伸长17.1％，体积比电阻为1.1×10⁵Ω.cm。

实施例6

芯层支撑组分为增粘PET，皮层组分为100％的聚苯硫醚树脂，抗静电组分为含有10％wt导电炭黑的聚苯硫醚共混体系。

制备工艺：

(1)抗静电组分的制备

将纯度为100％的线性聚苯硫醚树脂，从双螺杆混炼机挤出机的主加料口投入，螺杆最高设置温度为296℃；导电炭黑通过侧喂料螺杆注入双螺杆混炼挤出机与聚苯硫醚熔体混合。两种原料的重量比通过主螺杆和侧喂料螺杆上方的失重计量秤控制。混合后的共混熔体送模头挤出成条，条状熔体在冷水浴中冷却固化后，在切粒机中加工成纺丝用粒状原料即得抗静电组分，其中导电炭黑所占重量百分比为10％。

(2)复合纤维的制备

将上述三个组分按重量比为30∶56∶14分别由三条单螺杆挤出机熔融挤出。其中芯层支撑组分增粘PET的挤出温度为305℃，皮层组分的挤出温度为310℃，抗静电组分的挤出温度为308℃。三种熔体通过各自的输送管路被输送到复合纺喷丝板组件，并通过纺丝组件中熔体流道的分配在喷丝孔处汇合，形成具有芯层支撑层1、皮层2和抗静电层3三层结构的抗静电聚苯硫醚复合纤维。

所得抗静电聚苯硫醚复合纤维的复合比：芯层支撑层占复合纤维总体重量的30％wt；皮层占复合纤维总体重量的56％wt；抗静电层占复合纤维总体重量的14％wt。

所得抗静电聚苯硫醚复合纤维的横截面为圆形，其中芯层支撑层1和皮层2的截面形式均为圆形，芯层支撑层1和皮层2组成皮芯结构，呈同心圆分布形式；抗静电层3的截面形式为矩形，该矩形的长宽比例为2∶1，该抗静电层3与皮层2内切相接，同时与芯层支撑层1外切相接。抗静电组分为四组，于皮层2和芯层支撑层1之间呈环形矩阵分布，如图2所示。

所得抗静电聚苯硫醚复合纤维的性能：纤维的断裂强度4.8cN/dtex，剩余伸长14.3％，体积比电阻为1.2×10⁵Ω.cm。

实施例7

芯层支撑组分为PA66，皮层组分为100％的聚苯硫醚树脂，抗静电组分为含有38％wt导电炭黑的聚苯硫醚共混体系。

制备工艺：

(1)抗静电组分的制备

将纯度为100％的线性聚苯硫醚树脂，从双螺杆混炼机挤出机的主加料口投入，螺杆最高设置温度为296℃；导电炭黑通过侧喂料螺杆注入双螺杆混炼挤出机与聚苯硫醚熔体混合。两种原料的重量比通过主螺杆和侧喂料螺杆上方的失重计量秤控制。混合后的共混熔体送模头挤出成条，条状熔体在冷水浴中冷却固化后，在切粒机中加工成纺丝用粒状原料即得抗静电组分，其中导电炭黑所占重量百分比为38％。

(2)复合纤维的制备

将上述三个组分按重量比为25∶60∶15分别由三条单螺杆挤出机熔融挤出。其中芯层支撑组分PA66的挤出温度为282℃，皮层组分的挤出温度为310℃，抗静电组分的挤出温度为308℃。三种熔体通过各自的输送管路被输送到复合纺喷丝板组件，并通过纺丝组件中熔体流道的分配在喷丝孔处汇合，形成具有芯层支撑层1、皮层2和抗静电层3三层结构的抗静电聚苯硫醚复合纤维。

所得抗静电聚苯硫醚复合纤维的复合比：芯层支撑层占复合纤维总体重量的25％wt；皮层占复合纤维总体重量的60％wt；抗静电层占复合纤维总体重量的15％wt。

所得抗静电聚苯硫醚复合纤维的横截面为圆形，其中芯层支撑层1和皮层2的截面形式均为圆形，芯层支撑层1和皮层2组成皮芯结构，呈同心圆分布形式；抗静电层3的截面形式为圆形，该抗静电层3与皮层2内切相接，其直径小于皮层2和芯层支撑层1半径差的二分之一，抗静电组分为两组，于皮层2和芯层支撑层1之间呈环形矩阵分布，如图1所示。

所得抗静电聚苯硫醚复合纤维的性能：纤维的断裂强度4.5cN/dtex，剩余伸长17.4％，体积比电阻为1.3×10⁵Ω.cm。

实施例8

芯层支撑组分为PET，皮层组分为100％的聚苯硫醚树脂，抗静电组分为含有28％wt导电炭黑的聚苯硫醚共混体系。

制备工艺：

(1)抗静电组分的制备

将纯度为100％的线性聚苯硫醚树脂，从双螺杆混炼机挤出机的主加料口投入，螺杆最高设置温度为306℃；导电炭黑通过侧喂料螺杆注入双螺杆混炼挤出机与聚苯硫醚熔体混合。两种原料的重量比通过主螺杆和侧喂料螺杆上方的失重计量秤控制。混合后的共混熔体送模头挤出成条，条状熔体在冷水浴中冷却固化后，在切粒机中加工成纺丝用粒状原料即得抗静电组分，其中导电炭黑所占重量百分比为28％。

(2)复合纤维的制备

将上述三个组分按重量比为25∶60∶15分别由三条单螺杆挤出机熔融挤出。其中芯层支撑组分PA66的挤出温度为292℃，皮层组分的挤出温度为322℃，抗静电组分的挤出温度为312℃。三种熔体通过各自的输送管路被输送到复合纺喷丝板组件，并通过纺丝组件中熔体流道的分配在喷丝孔处汇合，形成具有芯层支撑层1、皮层2和抗静电层3三层结构的抗静电聚苯硫醚复合纤维。

所得抗静电聚苯硫醚复合纤维的复合比：芯层支撑层占复合纤维总体重量的25％wt；皮层占复合纤维总体重量的60％wt；抗静电层占复合纤维总体重量的15％wt。

所得抗静电聚苯硫醚复合纤维的横截面为圆形，其中芯层支撑层1和皮层2的截面形式均为圆形，芯层支撑层1和皮层2组成皮芯结构，呈同心圆分布形式；抗静电层3的截面形式为圆形，该抗静电层3与皮层2内切相接，其直径小于皮层2和芯层支撑层1半径差的二分之一，抗静电组分为四组，于皮层2和芯层支撑层1之间呈环形矩阵分布。

所得抗静电聚苯硫醚复合纤维的性能：纤维的断裂强度4.1cN/dtex，剩余伸长17.1％，体积比电阻为1.1×10⁵Ω.cm。

实施例9

芯层支撑组分为PEN，皮层组分为100％的聚苯硫醚树脂，抗静电组分为含有18％wt导电炭黑的聚苯硫醚共混体系。

制备工艺：

(1)抗静电组分的制备

将纯度为100％的线性聚苯硫醚树脂，从单螺杆混炼机挤出机的主加料口投入，螺杆最高设置温度为306℃；导电炭黑通过侧喂料螺杆注入双螺杆混炼挤出机与聚苯硫醚熔体混合。两种原料的重量比通过主螺杆和侧喂料螺杆上方的失重计量秤控制。混合后的共混熔体送模头挤出成条，条状熔体在冷水浴中冷却固化后，在切粒机中加工成纺丝用粒状原料即得抗静电组分，其中导电炭黑所占重量百分比为18％。

(2)复合纤维的制备

将上述三个组分按重量比为29∶60∶11分别由三条单螺杆挤出机熔融挤出。其中芯层支撑组分PEN的挤出温度为293℃，皮层组分的挤出温度为323℃，抗静电组分的挤出温度为313℃。三种熔体通过各自的输送管路被输送到复合纺喷丝板组件，并通过纺丝组件中熔体流道的分配在喷丝孔处汇合，形成具有芯层支撑层1、皮层2和抗静电层3三层结构的抗静电聚苯硫醚复合纤维。

所得抗静电聚苯硫醚复合纤维的复合比：芯层支撑层占复合纤维总体重量的29％wt；皮层占复合纤维总体重量的60％wt；抗静电层占复合纤维总体重量的11％wt。

所得抗静电聚苯硫醚复合纤维的横截面为圆形，其中芯层支撑层1和皮层2的截面形式均为圆形，芯层支撑层1和皮层2组成皮芯结构，呈同心圆分布形式；抗静电层3的截面形式为圆形，该抗静电层3与皮层2内切相接，其直径小于皮层2和芯层支撑层1半径差的二分之一，抗静电组分为三组。

所得抗静电聚苯硫醚复合纤维的性能：纤维的断裂强度5.0cN/dtex，剩余伸长15.0％，体积比电阻为1.1×10⁵Ω.cm。

Claims (10)

1.一种抗静电聚苯硫醚复合纤维，其特征在于：所述的抗静电聚苯硫醚复合纤维是由芯层支撑层(1)、皮层(2)和抗静电层(3)组成的抗静电复合纤维；所述的芯层支撑层(1)是由聚酯类或聚酰胺类热塑性聚合物组成的芯层支撑组分形成，所述的皮层(2)是由聚苯硫醚组成的皮层组分形成，所述的抗静电层(3)是由含5～40重量％抗静电剂的聚苯硫醚共混而成的抗静电组分形成。

2.根据权利要求1所述的抗静电聚苯硫醚复合纤维，其特征在于：所述的芯层支撑层(1)占复合纤维总体重量的25％～65％，所述的皮层(2)占复合纤维总体重量的30％～60％，所述的抗静电层(3)占复合纤维总体重量的5％～15％。

3.根据权利要求1所述的抗静电聚苯硫醚复合纤维，其特征在于：所述的抗静电聚苯硫醚复合纤维的横截面为圆形，其中芯层支撑层(1)和皮层(2)的截面形式均为圆形，芯层支撑层(1)和皮层(2)组成皮芯结构，呈同心圆分布形式。

4.根据权利要求3所述的抗静电聚苯硫醚复合纤维，其特征在于：所述的抗静电层(3)的截面形式为圆形或矩形。

5.根据权利要求4所述的抗静电聚苯硫醚复合纤维，其特征在于：所述的抗静电组分的数量为两组、三组或四组。

6.根据权利要求4所述的抗静电聚苯硫醚复合纤维，其特征在于：

所述的抗静电层(3)的截面形式为圆形时，该抗静电层(3)与皮层(2)内切相接，该抗静电层(3)的直径小于皮层(2)和芯层支撑层(1)半径差的二分之一；

所述的抗静电层(3)的截面形式为矩形时，该矩形的长宽比例为1/1～4/1，所述抗静电层(3)与皮层(2)内切相接，同时与芯层支撑层(1)外切相接。

7.一种权利要求1-6任意一项所述的抗静电聚苯硫醚复合纤维的制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

1)抗静电组分的制备

将聚苯硫醚树脂切片与抗静电剂混合后，挤出、冷却、切粒后成为聚苯硫醚抗静电切片，即得抗静电组分；

2)复合纤维的制备

将由聚酯类或聚酰胺类热塑性聚合物组成的芯层支撑组分、由聚苯硫醚组成的皮层组分以及步骤1)所得到的抗静电组分分别进行熔融挤出后得到三种熔体，再将三种熔体进行复合形成抗静电聚苯硫醚复合纤维。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中所述的抗静电剂在所述聚苯硫醚抗静电切片中的浓度为5％wt～40％wt。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述芯层支撑组分的挤出温度为280～295℃；所述皮层组分的挤出温度为315～325℃；所述抗静电组分的挤出温度为305～315℃。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：所述芯层支撑组分的挤出温度为290℃；所述皮层组分的挤出温度为320℃；所述抗静电组分的挤出温度为310℃。

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