CN1021923C - 硫化亚铜导电聚丙烯腈纤维、纱线、绒线及制备方法 - Google Patents

Abstract

硫化亚铜导电聚丙烯腈纤维、纱线与绒线及其制备方法。该发明可在许多部门广泛应用，以消除静电的危害。本发明的导电纤维中含有一定量的硫化亚铜，比电阻在10欧姆·厘米以内，化学性能稳定、纤维强度好、手感柔软、光泽好；能单独纺织，也可以和多种非导电纤维混纺，生产持久导电性和抗静电性好，使用性能优良的各类产品。

本发明采用独特的导电处理剂与处理方法，生产工艺新颖简便，具有投资少、成本低、导电处理时间短、温度较低常压操作等优点，可广泛进行工业化生产。

Description

本发明为一种导电纤维、纱线、绒线，可广泛应用于纺织、印刷、石油、电子、通讯等部门，以消除静电的影响与危害。

静电对人类社会的各种影响是众所周知的。如纺织工业中，凡是纯的合成纤维或高混纺比的合成纤维，其加工过程中和所得之产品均会产生静电;在电子工业中，静电会影响产品的精度;在石化工业等易燃易爆的环境里，带静电的织物易产生放电现象，而导致爆炸燃烧等事故。鉴于上述原因，世界上各国都致力于防静电的研究，在本发明作出之前，其主要方法有：

（1）.在纤维表面施加阴离子或阳离子或两性或非离子表面活性剂。

（2）.在纤维内部混入表面活性剂。

（3）.通过树脂整理，将有导电性的树脂加在纤维表面。

（4）.通过化学接枝，将导电性的高分子接在纤维表面。如使合成纤维带上吸湿性基团以提高防静电性能。

（5）.对组分纤维结构分子进行改进。

（6）.在纤维中添加电抗性低的组分。

方法（1）使用简便，目前国内外应用比较广泛，但其缺陷是不耐久，经过皂洗或干洗会因脱落而失效;方法（2）只在薄膜上应用;方法（3）、（4）、（5）对纤维的物理性能影响较大，且费用昂贵;方法（6）属于内抗静电，能解决纤维制造过程中和使用过程中所产生的静电障碍。其产品主要有导电纤维和金属纤维。导电纤维大致可分为导电纤维（如日本专利JP58-132121）、导电复合纤维（如日本专利JP59-094618，JP58-197046）和导电共轭纤维（如JP58-149327，JP57-199813）三类。这三种纤维的制造主要是在纤维中添加了电抗性低的物质，如：氧化锡、二氧化钛、氧化锌、碳化钙、氧化铟、碘化亚铜、氧化镁等导电金属化合物，但这些导电金属化合物的化学性质不够稳定，耐稀酸性能较差，通常靠涂层剂在纤维表面涂 上导电金属化合物粘接而成。也有其它型式，如皮芯层结合型，芯层为导电金属化合物，外层为合成纤维。金属纤维，如比利时制造的比基诺克斯（Bekaert）金属纤维和线，是由直径为8微米的不锈钢制成，能顺利地同其他纤维进行混纺加工。导电纤维的比电阻为1000欧姆·厘米左右，上述之金属纤维的比电阻为20～158欧姆·厘米。上述几种纤维存在着制造工艺复杂、成本高、手感不够柔软、金属本身无吸湿性、导电化合物对人体影响和使用性能较差等不足之处。

本发明的目的是提供一种具有持久的导电性;且化学性能稳定、强度好、手感柔软、光泽好和有优良的使用性能的导电聚丙烯腈纤维、纱线或绒线。既能单独纺织、生产具有持久导电性能的各类产品;也可和多种非导电纤维混纺和拼线，生产具有持久抗静电的各类产品。以及导电处理时间短，温度、压力较低，设备简单，成本低，可方便地进行工业化生产的新工艺。

本发明的导电聚丙烯腈纤维、纱线及绒线，采用了在水中不溶解的硫化亚铜作为导电金属化合物，化学性质十分稳定，且在稀酸中也不溶解，同时，硫化亚铜与聚丙烯腈纤维结合十分牢固，经多次皂洗，仍保持优良的导电性能。经导电处理后所得的纤维、纱线或绒线成品中硫化亚铜含量为0.1～12%（重量）。

导电处理后所得的纤维、纱线或绒线成品中硫化亚铜的最佳含量为1～6%（重量）。

采用的纤维原料是含量在20%以上的聚丙烯腈纤维、纱线和绒线。如腈纶纤维、原料是二元或三元共聚物，第一单体即为丙烯腈，在共聚物中含量不低于85%，第二单体和第三单体的总含量不高于15%。第二单体一般选用含有酯基的乙烯基为单体，如丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯等。第三单体选用某些可离子化的含酸性基团的单体，如丙烯酸、甲叉丁二酸、丙烯磺酸、甲基丙烯磺酸、乙烯苯磺酸、对甲基丙烯苯磺酸等。

（2）.变性腈纶纤维：丙烯腈含量小于85%，而高于35%的纤维，称为变性腈纶纤维。

（3）.丙烯腈镶嵌及接枝共聚物纤维。

（4）.腈纶复合纤维：含有两种以上的复合成分，如由丙烯腈89.9%（重量）、丙烯酸甲脂9%（重量），丙烯磺酸钠1.1%（重量）的共聚物（高缩组分）组成的复合纤维;由丙烯腈93.5%（重量）、丙烯酸甲脂5%（重量），丙烯磺酸钠1.5%（重量）的共聚物（低缩组分）组成的复合纤维等。

上述各类均属聚丙烯腈纤维，经本发明的导电处理液处理后，即为硫化亚铜导电聚丙烯腈纤维、纱线和绒线。

硫化亚铜导电聚丙烯腈纤维、纱线或绒线的制备方法，每处理1000克聚丙烯腈纤维、纱线或绒线所需的导电处理液中各物质的用量为：

A液：

（1）.硫酸铜、氧化铜、硫酸亚铜、氧化亚铜。上述之单一或混合化合物的用量为2～1000克。

其最佳用量为100～500克。

（2）.采用稀土元素金属和稀土元素化合物为导电处理液中的导电处理剂。稀土元素金属和稀土元素化合物的用量之和为0.1～200克。

其最佳用量为0.1～20克。

稀土元素金属是指钪、钇和镧系全部元素;稀土元素化合物是指：稀土氢氧化物、稀土过氧化物、稀土氧化物、稀土卤化物、稀土硝酸盐、稀土硫酸盐、稀土碳酸盐等稀土元素化合物。

（3）.具有渗透及匀染作用的非离子表面活性剂1～600克。

表面活性剂是指渗透剂JFC或平平加等。

（4）.硫酸（98%）0.5～1000克。

（5）.水或软水或蒸馏水0.4～100升。

B液：

（1）.硫代硫酸钠2～1200克。

（2）.水或软水或蒸馏水0.1～5升。

硫化亚铜导电聚丙烯腈纤维、纱线或绒线在导电处理时采用常压，温度在40～100℃之间。

本发明的产品及工艺方法与现有技术相比的特点是：

一.硫化亚铜导电聚丙烯腈纤维、纱线及绒线，具有持久而稳定的导电性能，比电阻一般是1欧姆·厘米-10欧姆·厘米，比现有专利报导的导电纤维具有更好的导电性能。经多次皂洗后，仍能保持优良的导电性能。

二.本发明采用独特的稀土型导电处理剂和一浴法工艺方法，其优点是：

1.在导电处理液中，加入稀土元素及其化合物，由于稀土元素的作用，使导电处理液内反应生成的硫化亚铜能直接而快速地进入聚丙烯腈纤维内部、与纤维结合牢固。使导电处理过程可在常压与较低温度下进行，使产品具有持久的导电性能。手感柔软，有优良的服用性与染色性能。

2.一浴法生产工艺新颖简便，导电处理时间短，通常一小时的导电处理，便有了持久的导电性能。导电处理温度较低，采用常压，能耗低、生产效率高。

3.导电处理液内硫代硫酸钠，既是还原剂、又是供硫剂。简化用料、简化工艺、生产成本低。

三.硫化亚铜导电聚丙烯腈纤维、纱线及绒线具有纤维强度好，手感柔软，有光泽，具有优良的服用性能，特别是导电绒线，有柔软、膨松，并具有染色性能的特点，是目前国内外导电纤维、纱线及绒线中使用性能最优良的。对身体与皮肤没有不良影响。

四.硫化亚铜导电聚丙烯腈纤维纱线及绒线，可以用一般的方法，进行单独纺织，能制成持久的极佳的导电性能的各类产品，如导电机织物，导电针织物，导电毛毯，导电绒线，导电地毯，导电装饰用品等。上述各类产品可耐多次洗涤，仍能保持良好的导电性能。上述产品强力好，手感柔软，膨松，有光泽，使用轻巧、简便。可广泛地应用于航天、电子、仪表、通讯等及防止微波等特种用途。

本发明的导电纤维纱线及绒线，也可以和多种非导电纤维纱线及绒线进行混纺和拼线。能制成抗静电持久的各类产品：如抗静电机织物，抗静电针织物，抗静电毛毯，抗静电绒线，抗静电地毯，抗静电装饰用品等。上述各类产品，经多次洗涤，仍能保持良好的抗静电性能。可应用于纺织、印刷、石油、仪表、塑料、通讯、医疗等领域。非导电纤维包括天然纤维和化学纤维两大类。

实施例1：硫化亚铜导电聚丙烯腈纤维纱线的制备。

（1）.纤维原料：聚丙烯腈纤维纱线1公斤。

在导电处理前、需进行洗涤，以除去纱线上的尘埃、油剂、污垢等，常用洗涤剂为纯碱、肥皂及合成洗涤剂，洗涤用软水。最后用蒸馏水洗涤一次，要求纱线洗得匀净，白度高。

（2）.导电处理液水质要求：

水质要求结净，使用软水，用蒸馏水更好。

（3）.导电处理容器：

一般可采用玻璃类，搪瓷类及瓷器等容器进行处理，该容器应具耐热性能。

（4）.导电处理方法：

导电处理液由A液和B液两种组成。

A液配制：

在容量为2升的玻璃烧杯中，倒入经称量的试剂纯五水合硫酸铜0.35公斤，加入60℃蒸馏水1.5升，用玻棒搅拌使溶解后，将该溶液倒入容量达80升的搪瓷容器内，并加入蒸馏水50升，再依次加入：1%（浓度）试剂纯浓硫酸1升，加入2%（浓度）混合稀土氯化物150毫升，加入渗透剂JFC180毫升，使搅拌均匀，组成A液。

B液配制：

称五水合硫代硫酸钠0.4公斤，倒入容量为2.5升的玻璃烧杯中，加蒸馏水2升，用玻棒搅拌溶解后即为B液。

导电处理操作步骤如下：

将A液在搪瓷容器内加热至40℃，放入经洗涤后的聚丙烯腈纤维纱线1公斤，在不断搅拌下升温，温度达60℃以后，加入B液2升，经过10～40分钟的搅动升温处理后，最后在100℃下恒温1～5分钟，经冷却后，用肥皂把未结合的硫化亚铜洗除，经干燥即可。测得该硫化亚铜导电聚丙烯睛纤维纱线的比电阻为3·1欧姆·厘米。

实施例2：硫化亚铜导电聚丙烯睛纤维绒线的制备。

（1）.纤维原料：棕色聚丙烯睛纤维绒线7.5克

粉红聚丙烯睛纤维绒线7.5克

豆沙聚丙烯睛纤维绒线7.5克

白色聚丙烯睛纤维绒线7.5克

聚丙烯睛纤维色绒线共重30克。在导电处理前，需进行洗涤，以除去绒线上的尘埃、油剂、污垢等，常用洗涤剂为纯碱、肥皂及合成洗涤剂，洗涤用软水，最后用蒸馏水洗涤一次。

（2）.导电处理液水质要求、容器要求同实施例1。

（3）.导电处理方法

导电处理液由A液和B液两种组成。

A液配制：

在容量为2升的玻璃烧杯中，倒入经称量的试剂纯五水合硫酸铜10.5克，加入蒸馏水1.5升，加热至35℃，用玻棒搅拌使溶解后，再依次加入1%试剂纯浓硫酸31.5毫升，加入2%混合稀土氯化物8毫升，加入渗透剂JJFC5毫升，使搅拌均匀，组成A液。

B液配制：

称量五水合硫代硫酸钠11克，倒入容量为100毫升的烧杯内，加入蒸馏水50毫升，用玻棒搅拌溶解后即为B液。

导电处理操作步骤如下：

将A液在烧杯内加热至40℃，放入经过洗涤的聚丙烯睛纤维色绒线30克，在不断搅动升温下，温度达60℃后，加入B液50毫升，经过10～40分钟搅动并升温处理后，最后在100℃下恒温1～5分钟，经冷却后，用肥皂把未结合的硫化亚铜洗除，经干燥即可。测得该硫化亚铜导电聚丙烯睛纤维绒线的比电阻为4·9欧姆·厘米。

Claims (9)

1、硫化亚铜导电聚丙烯腈纤维、纱线或绒线，其特征在于经导电处理后所得的纤维、纱线或绒线成品中硫化亚铜含量为0.1～12%(重量)以及含有稀土元素。

2、按权利要求1所述的纤维、纱线或绒线，其特征在于成品中硫化亚铜的最佳含量为1～6%（重量）。

3、按权利要求1所述的纤维、纱线或绒线中适用于导电处理材料的聚丙烯腈纤维，是指腈纶纤维、变性腈纶纤维、丙烯腈镶嵌及接枝共聚纤维、腈纶复合纤维，其特征在于纤维内聚丙烯腈含量占20%以上。

4、硫化亚铜导电聚丙烯腈纤维、纱线或绒线的制备方法，其特征在于每处理1000克聚丙烯腈纤维、纱线或绒线所需的由A液和B液组成的导电处理液中各物质的用量为：

A液：

a.硫酸铜、氧化铜、硫酸亚铜及氧化亚铜，上述之单一或混合化物的用量为2～1000克;

b.稀土元素金属和稀土元素化合物的用量之和为0.1～200克;

c.具有渗透及匀染作用的非离子表面活性剂1～600克;

d.试剂纯硫酸0.5～1000克;

e.水或软水或蒸馏水0.4～100升。

B液：

a.硫代硫酸钠：2～1200克;

b.水或软水或蒸馏水：0.1～5升。

5、按权利要求4所述的制备方法，其特征在于聚丙烯腈纤维、纱线或绒线进行导电处理的压力为常压，温度为40～100℃。

6、按权利要求4所述的导电处理液，其特征在于硫酸铜、氧化铜、硫酸亚铜及氧化亚铜，其单一或混合化合物的最佳用量为100～500克。

7、按权利要求4所述的导电处理液，其特征在于稀土元素金属和稀土元素化合物的最佳用量之和为0.1～20克。

8、按权利要求4或7所述的导电处理液，其特征在于：稀土元素金属是指钪、钇、镧系全部元素;稀土元素化合物是指稀土氢氧化物、稀土过氧化物、稀土氧化物、稀土卤化物、稀土硝酸盐、稀土硫酸盐和稀土碳酸盐。

9、按权利要求4所述的导电处理液，其特征在于非离子表面活性剂是指渗透剂JFC或平平加。