CN102965755B - 一种抗静电聚丙烯纤维的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种抗静电聚丙烯纤维的制造方法，该制造方法在等规聚丙烯粉体中添加包括四针状氧化锌晶须（ZnO），导电性钛酸钾晶须(PTW)，导电钛白粉等，然后在同向双螺杆熔融混练挤出机直接挤出纺制成一种强度好、抗静电聚丙烯纤维；这种抗静电纤维可广泛用于禁静电、禁火花、禁尘等工作场合；做成聚丙烯异形纤维可用于快速吸湿导汗的体育、休闲服饰。
Description
技术领域
本发明涉及一种抗静电聚丙烯纤维的制造方法，包括氧化锌晶须（ZnO），导电性钛酸钾晶须(PTW),聚丙烯材料改性等纤维的制造方法，属于纤维材料制造技术。
背景技术
聚丙烯纤维，也被称为PP纤维或丙纶，是一种用等规聚丙烯熔融纺制的纤维，它最大优点是质轻，其密度为0.91/cm3，比一般化学纤维轻20-30%，是所有纺织纤维中比重最小的一种；强度高，伸长大，初始模量较高，弹性优良。聚丙烯纤维耐磨性仅次于聚酰胺纤维；耐腐蚀性良好，尤其是对无机酸、碱稳定性很好；不发霉,不腐烂,不怕虫蛀等；但聚丙烯纤维不吸水，静电很大，常温体积电阻率高达1017Ω.cm,的缺点，由于不吸湿、不透气、不舒适、热稳定性差、易吸灰，不适合用于服饰。
抗静电纤维的性能主要是指抗静电性，即其快速消除静电荷的能力，在标准状态（RH65%，20℃）下，若电阻率≤109Ω·cm,属非常好的抗静电纤维，若电阻率在1010-1012Ω·cm，则属好的抗静电纤维。
晶须是以单晶形式生长而成的直径非常小(0.1～10um)、原子排列高度有序、强度接近完整晶体的理论值、有一定长径比(5～1000)的纤维材料，具有高强度、高模量、高硬度、耐高温、耐腐蚀等特性，是优良的增强材料。等规聚丙烯中加入少量晶须，如氧化锌晶须、碳酸钙晶须、硫酸钙晶须、硼酸铝晶须、钛酸钾晶须等，便能既增强又增韧，还可提高抗静电等其它性能。
在这众多种类的晶须中，四针状氧化锌晶须(ZnO)以其独特的立体四针状结构赋予其突出的抗静电性。ZnO本身是n型半导体，加之四脚针状的晶须三维伸展结构，将其分散在基体中时，邻近各针状部位相互搭接形成导电通路，使电荷得以传导，从而赋予材料导电性，使材料具有抗静电性。用ZnO晶须添加到具有良好绝缘性能的高分子材料中，便能获得抗静电、防尘的高分子材料产品。导电性钛酸钾晶须（PTW）是一种新型针状的短纤维复合物，由于它的尺寸细小，结晶完整，具有良好的抗静电等物理机械性能。
多年来纤维工作者针对聚丙烯纤维存在的缺陷，进行了大量的改性研究，以期制得具有特殊性能和功能的聚丙烯纤维，如吸湿、可染、增强、抗静电等。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种在纤维不吸湿的情况下，具有内生性抗静电聚丙烯纤维的制造方法。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，本发明所述抗静电聚丙烯纤维的制造方法，该制造方法采用如下步骤：
A）按质量份数取12-18份表征参数直径为0.2-1um，长度为5-15um的四针状氧化锌晶须；4-6份表征参数直径为0.2-0.6um，长度为5-12um的导电性钛酸钾晶须；将上述材料混合均匀后，在300-400℃真空炉中焙烧4-6h；冷却后用六偏磷酸钠在无水乙醇中搅拌分散，在常压等离子处理10-20min；然后在60-70℃去离子水中超声波分散、清洗25-35min，取溶液上层悬浮晶须经100目～200目过滤，取改性晶须混合液，并重复操作3-5次直至滤清；滤清后在真空烘箱烘干，得到改性晶须混合物；
B）按质量份数取步骤A）得到的改性晶须混合物8-15份，硬脂酸钙0.3-0.5份，木质素磺酸钠0.5-1份，导电钛白粉3-5份，PP-g-MAH增容剂1.2-2份，在60-70℃条件下混合机250-400转/min密闭搅拌反应45-60min；再加入等规聚丙烯粉80-120份，300-400转/min搅拌30-45min，得到抗静电等规聚丙烯共混物；
C）将步骤B）得到的抗静电等规聚丙烯共混物在动态真空烘箱干燥至含水率≤35ppm，在同向双螺杆熔融混练挤出机直接挤出纺制成一种强度好、抗静电聚丙烯纤维。
本发明所述抗静电聚丙烯纤维的制造方法，所述制造方法采取的优选技术方案是：
A）按质量份数取15份表征参数直径为0.2-1um，长度为5-15um的四针状氧化锌晶须；5份表征参数直径为0.2-0.6um，长度为5-12um的导电性钛酸钾晶须；将上述材料混合均匀后，在350℃真空炉中焙烧5h；冷却后用六偏磷酸钠在无水乙醇中搅拌分散，在常压等离子处理15min；然后在65℃去离子水中超声波分散、清洗30min，取溶液上层悬浮晶须经150目过滤，取改性晶须混合液，并重复操作4次直至滤清；滤清后在真空烘箱烘干，得到改性晶须混合物；
B）按质量份数取步骤A）得到的改性晶须混合物11份，硬脂酸钙0.4份，木质素磺酸钠(木钠)0.8份，导电钛白粉4份，PP-g-MAH增容剂1.6份，在65℃条件下混合机320转/min密闭搅拌反应50min；再加入等规聚丙烯粉100份，350转/min搅拌40min，得到抗静电等规聚丙烯共混物。
本发明是在等规聚丙烯中添加氧化锌晶须，钛酸钾晶须、导电钛白粉等，这种无机材料能降低聚丙烯纤维的比电阻；提高纤维的抗静电性；这种抗静电纤维可广泛用于禁静电、禁火花、禁灰尘等工作场合；做成聚丙烯异形纤维可用于快速吸湿导汗的体育、休闲服饰。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明作详细的介绍：本发明所述的抗静电聚丙烯纤维的制造方法，该制造方法采用如下步骤：
A）按质量份数取12-18份表征参数直径为0.2-1um，长度为5-15um的四针状氧化锌晶须；4-6份表征参数直径为0.2-0.6um，长度为5-12um的导电性钛酸钾晶须；将上述材料混合均匀后，在300-400℃真空炉中焙烧4-6h；冷却后用六偏磷酸钠在无水乙醇中搅拌分散，在常压等离子处理10-20min；然后在60-70℃去离子水中超声波分散、清洗25-35min，取溶液上层悬浮晶须经100目～200目过滤，取改性晶须混合液，并重复操作3-5次直至滤清；滤清后在真空烘箱烘干，得到改性晶须混合物；
B）按质量份数取步骤A）得到的改性晶须混合物8-15份，硬脂酸钙0.3-0.5份，木质素磺酸钠0.5-1份，导电钛白粉3-5份，PP-g-MAH增容剂1.2-2份，在60-70℃条件下混合机250-400转/min密闭搅拌反应45-60min；再加入等规聚丙烯粉80-120份，300-400转/min搅拌30-45min，得到抗静电等规聚丙烯共混物；
C）将步骤B）得到的抗静电等规聚丙烯共混物在动态真空烘箱干燥至含水率≤35ppm，在同向双螺杆熔融混练挤出机直接挤出纺制成一种强度好、抗静电聚丙烯纤维。
本发明的实施例可以通过上述技术方案通过各种参数在各数值范围内进行任意选择，从而得到无数个具体的实施例，因此，本发明的保护范围并不限于以下几个实施例，而且对于以下公开的实施例，通过各种参数的数值替换，同样可以得到无数个实施例。
实施例1：
本发明所述的抗静电聚丙烯纤维的制造方法，该制造方法采取的步骤是：
A）按质量份数取15份表征参数直径为0.2-1um，长度为5-15um的四针状氧化锌晶须；5份表征参数直径为0.2-0.6um，长度为5-12um的导电性钛酸钾晶须；将上述材料混合均匀后，在350℃真空炉中焙烧5h；冷却后用六偏磷酸钠在无水乙醇中搅拌分散，在常压等离子处理15min；然后在65℃去离子水中超声波分散、清洗30min，取溶液上层悬浮晶须经150目过滤，取改性晶须混合液，并重复操作4次直至滤清；滤清后在真空烘箱烘干，得到改性晶须混合物；
B）按质量份数取步骤A）得到的改性晶须混合物11份，硬脂酸钙0.4份，木质素磺酸钠(木钠)0.8份，导电钛白粉4份，PP-g-MAH增容剂1.6份，在65℃条件下混合机320转/min密闭搅拌反应50min；再加入等规聚丙烯粉100份，350转/min搅拌40min，得到抗静电等规聚丙烯共混物；
C）将步骤B）得到的抗静电等规聚丙烯共混物在动态真空烘箱干燥至含水率≤35ppm，在同向双螺杆熔融混练挤出机直接挤出纺制成一种强度好、抗静电聚丙烯纤维。
实施例2
本发明所述的抗静电聚丙烯纤维的制造方法，该制造方法采用如下步骤：
A）按质量份数取12份表征参数直径为0.2-1um，长度为5-15um的四针状氧化锌晶须；4份表征参数直径为0.2-0.6um，长度为5-12um的导电性钛酸钾晶须；将上述材料混合均匀后，在300℃真空炉中焙烧4h；冷却后用六偏磷酸钠在无水乙醇中搅拌分散，在常压等离子处理10min；然后在60℃去离子水中超声波分散、清洗25min，取溶液上层悬浮晶须经100目过滤，取改性晶须混合液，并重复操作3-5次直至滤清；滤清后在真空烘箱烘干，得到改性晶须混合物；
B）按质量份数取步骤A）得到的改性晶须混合物8份，硬脂酸钙0.3份，木质素磺酸钠0.5份，导电钛白粉3份，PP-g-MAH增容剂1.2份，在60℃条件下混合机250转/min密闭搅拌反应45min；再加入等规聚丙烯粉80份，300转/min搅拌30min，得到抗静电等规聚丙烯共混物；
C）将步骤B）得到的抗静电等规聚丙烯共混物在动态真空烘箱干燥至含水率≤35ppm，在同向双螺杆熔融混练挤出机直接挤出纺制成一种强度好、抗静电聚丙烯纤维。
实施例3
本发明所述的抗静电聚丙烯纤维的制造方法，该制造方法采用如下步骤：
A）按质量份数取18份表征参数直径为0.2-1um，长度为5-15um的四针状氧化锌晶须；6份表征参数直径为0.2-0.6um，长度为5-12um的导电性钛酸钾晶须；将上述材料混合均匀后，在400℃真空炉中焙烧6h；冷却后用六偏磷酸钠在无水乙醇中搅拌分散，在常压等离子处理20min；然后在70℃去离子水中超声波分散、清洗35min，取溶液上层悬浮晶须经200目过滤，取改性晶须混合液，并重复操作5次直至滤清；滤清后在真空烘箱烘干，得到改性晶须混合物；
B）按质量份数取步骤A）得到的改性晶须混合物15份，硬脂酸钙0.5份，木质素磺酸钠1份，导电钛白粉5份，PP-g-MAH增容剂2份，在70℃条件下混合机400转/min密闭搅拌反应60min；再加入等规聚丙烯粉120份，400转/min搅拌45min，得到抗静电等规聚丙烯共混物；
C）将步骤B）得到的抗静电等规聚丙烯共混物在动态真空烘箱干燥至含水率≤35ppm，在同向双螺杆熔融混练挤出机直接挤出纺制成一种强度好、抗静电聚丙烯纤维。
Claims (2)
1.一种抗静电聚丙烯纤维的制造方法，其特征在于该制造方法采用如下步骤：
A）按质量份数取12-18 份表征参数直径为0.2-1μm，长度为5-15μm 的四针状氧化锌晶须；4-6 份表征参数直径为0.2-0.6 μm，长度为5-12μm 的导电性钛酸钾晶须；将上述材料混合均匀后，在300-400℃真空炉中焙烧4-6h；冷却后用六偏磷酸钠在无水乙醇中搅拌分散，经常压等离子处理10-20min；然后在60-70℃去离子水中超声波分散、清洗25-35min，取溶液上层悬浮晶须经100 目～200 目过滤，取改性晶须混合液，并重复操作3-5 次直至滤清；滤清后在真空烘箱烘干，得到改性晶须混合物；
B）按质量份数取步骤A）得到的改性晶须混合物8-15 份，硬脂酸钙0.3-0.5 份，木质素磺酸钠0.5-1 份，导电钛白粉3-5 份，PP-g-MAH 增容剂1.2-2 份，在60-70℃条件下混合机250-400 转/ min 密闭搅拌反应45-60min；再加入等规聚丙烯粉80-120 份，300-400转/ min 搅拌30-45min，得到抗静电等规聚丙烯共混物；
C）将步骤B）得到的抗静电等规聚丙烯共混物在动态真空烘箱干燥至含水率≤35ppm，在同向双螺杆熔融混练挤出机直接挤出纺制成一种强度好、抗静电聚丙烯纤维。
2.根据权利要求1 所述的抗静电聚丙烯纤维的制造方法，其特征在于所述的制造方法采取的步骤是：
A）按质量份数取15 份表征参数直径为0.2-1μm，长度为5-15μm 的四针状氧化锌晶须；5 份表征参数直径为0.2-0.6 μm，长度为5-12μm 的导电性钛酸钾晶须；将上述材料混合均匀后，在350℃真空炉中焙烧5h；冷却后用六偏磷酸钠在无水乙醇中搅拌分散，经常压等离子处理15min；然后在65℃去离子水中超声波分散、清洗30min，取溶液上层悬浮晶须经150 目过滤，取改性晶须混合液，并重复操作4 次直至滤清；滤清后在真空烘箱烘干，得到改性晶须混合物；
B）按质量份数取步骤A）得到的改性晶须混合物11 份，硬脂酸钙0.4 份，木质素磺酸钠(木钠)0.8 份，导电钛白粉4 份，PP-g-MAH 增容剂1.6 份，在65℃条件下混合机320转/ min 密闭搅拌反应50min；再加入等规聚丙烯粉100 份，350 转/ min 搅拌40min，得到抗静电等规聚丙烯共混物。
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