CN103046159B - 一种聚酰胺导电纤维的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种聚酰胺导电纤维的制造方法，它采用如下步骤：A）取四针状氧化锌晶须和导电性钛酸钾晶须病混合均匀后，在真空炉中焙烧；冷却后用六偏磷酸钠在无水乙醇中搅拌分散，然后常压等离子处理；再用含硬脂酸钙分散液的去离子水中超声波分散、清洗，取溶液上层悬浮晶须经150目过滤，取改性晶须混合液，并重复操作直至滤清；滤清后在真空烘箱烘干，得到改性晶须混合物；B）取步骤A）得到的改性晶须混合物，与掺锑氧化锡导电粉、超导超导电炭黑、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、聚乙烯蜡，在混合机搅拌后得到改性晶须导电共混物；C）将步骤B）得到的改性晶须导电共混物在微量六偏磷酸钠存在的条件下与聚酰胺粉体、PE-g-MAH相熔剂、1010抗氧剂共混、熔融制成导电聚酰胺切片；D）将步骤C）得到的导电聚酰胺与常规聚酰胺，经复合纺丝技术制成皮芯型聚酰胺导电纤维。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚酰胺导电纤维的制造方法,所述聚酰胺导电纤维包括ATO导电粉，超导电炭黑，氧化锌晶须（ZnO），导电性钛酸钾晶须(PTW)等,属于功能纤维制造技术领域。
背景技术
聚酰胺纤维（我国称锦纶），其最突出的优点是耐磨性高于其他所有纤维，比棉花耐磨性高10倍，比羊毛高20倍，在混纺织物中稍加入一些聚酰胺纤维，可大大提高其耐磨性；当拉伸至3-6%时，弹性回复率可达100%；能经受上万次折挠而不断裂。聚酰胺纤维的强度比棉花高1-2倍、比羊毛高4-5倍，是粘胶纤维的3倍。聚酰胺纤维的耐碱性特别好，吸湿性和染色性都比涤纶好。是重要的民用、产业用纺织纤维。
导电纤维通常是指在标准状态下(20℃、65%相对湿度)、比电阻在107Ω·cm以下的纤维。这类纤维具有良好的导电性和耐久性，在工业、民用等领域有着很大的用途。有机导电纤维是以成纤高分子聚合物为基体，以被覆或复合方式添加导电物质的导电纤维，通过复合纺丝技术使纤维的一部分含有导电物质，这样使纤维在具有导电特性的同时，又兼有普通合成纤维优异的加工性能，成为具有可纺性的功能性纤维。
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。聚酰胺中加入少量晶须，如氧化锌晶须等，便能既增强又增韧，还可提高导电等其它性能。
在这众多晶须中，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导电性。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。用ZnO晶须添加到具有良好绝缘性能的高分子材料中，便能获得导电的高分子材料产品。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，具有良好的导电等物理机械性能。
以添加导电物质的高分子聚合物为基体制成的导电纤维，强度都较差，致使纺丝和织造都较困难，生产成本较高；另外由于聚酯（PET）导电纤维不耐减，一旦被碱处理，导电材料脱落，失去导电性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种强度高、模量高、耐碱性好的聚酰胺导电纤维的制造方法。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，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，3-8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，然后常压等离子处理10-20min，再用60-70℃含硬脂酸钙分散液的去离子水中超声波分散、清洗25-35min，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4-8份，与掺锑氧化锡导电粉3-5份、超导超导电炭黑6-10份、钛酸酯偶联剂0.1-0.2份、铝酸酯偶联剂0.1-0.2份、聚乙烯蜡1.5-2.0份，在60-70℃条件下混合机250-400转/min密闭搅拌反应45-60min，得到改性晶须导电共混物；
C）将步骤B）得到的质量份数为20-35份的改性晶须导电共混物在微量六偏磷酸钠存在的条件下与80-65份聚酰胺粉体、PE-g-MAH相熔剂0.5-1.5份、1010抗氧剂0.2-0.8份进行共混、熔融制成导电聚酰胺切片；或将质量份数为20-35%的改性晶须导电共混物，由共聚方法合成导电聚酰胺切片；
D）将步骤C）得到的导电聚酰胺为皮层与常规聚酰胺，按皮芯质量比25-35﹕75-65经复合纺丝技术制成皮芯型聚酰胺导电纤维。
本发明优选的技术方案是：
步骤A）中，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，然后常压等离子处理15min，再用65℃含硬脂酸钙分散液的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6份，与掺锑氧化锡导电粉4份、超导超导电炭黑8份、钛酸酯偶联剂0.15份、铝酸酯偶联剂0.15份、聚乙烯蜡1.7份，在65℃条件下混合机300转/min密闭搅拌反应50min，得到改性晶须导电共混物；
C）将步骤B）得到的质量份数为30份的改性晶须导电共混物在微量六偏磷酸钠存在的条件下与70份聚酰胺粉体、PE-g-MAH相熔剂1份、1010抗氧剂0.5份进行共混、熔融制成导电聚酰胺切片；或将质量份数为30%的改性晶须导电共混物，由共聚方法合成导电聚酰胺切片；
D）将步骤C）得到的导电聚酰胺为皮层与常规聚酰胺，按皮芯质量比30﹕70经复合纺丝技术制成皮芯型聚酰胺导电纤维。
本发明所述的聚酰胺导电纤维包括聚酰胺导电长丝、短纤维、POY、FDY、DTY、BCF聚酰胺导电纤维。
本发明采用在聚酰胺中添加包括ATO导电粉，超导电炭黑，氧化锌晶须，钛酸钾晶须等既增强又导电的材料，通过复合纺丝技术使纤维的一部分含有导电物质，这样使纤维在具有导电特性的同时，又兼有强度高、模量高、耐碱性好的导电纤维；这类纤维具有良好的导电性和耐久性，特别是在低湿度下仍具有良好的耐久的自生性导电性，因此在工业、民用等领域有着很大的用途。
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：本发明所述的聚酰胺导电纤维的制造方法，它采用如下步骤：
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，3-8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，然后常压等离子处理10-20min，再用60-70℃含硬脂酸钙分散液的去离子水中超声波分散、清洗25-35min，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4-8份，与掺锑氧化锡导电粉3-5份、超导超导电炭黑6-10份、钛酸酯偶联剂0.1-0.2份、铝酸酯偶联剂0.1-0.2份、聚乙烯蜡1.5-2.0份，在60-70℃条件下混合机250-400转/min密闭搅拌反应45-60min，得到改性晶须导电共混物；
C）将步骤B）得到的质量份数为20-35份的改性晶须导电共混物在微量六偏磷酸钠存在的条件下与80-65份聚酰胺粉体、PE-g-MAH相熔剂0.5-1.5份、1010抗氧剂0.2-0.8份进行共混、熔融制成导电聚酰胺切片；或将质量份数为20-35%的改性晶须导电共混物，由共聚方法合成导电聚酰胺切片；
D）将步骤C）得到的导电聚酰胺为皮层与常规聚酰胺，按皮芯质量比25-35﹕75-65经复合纺丝技术制成皮芯型聚酰胺导电纤维。
实施例1：本发明所述的聚酰胺导电纤维的制造方法，它采取如下步骤：
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，然后常压等离子处理15min，再用65℃含硬脂酸钙分散液的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6份，与掺锑氧化锡导电粉4份、超导超导电炭黑8份、钛酸酯偶联剂0.15份、铝酸酯偶联剂0.15份、聚乙烯蜡1.7份，在65℃条件下混合机300转/min密闭搅拌反应50min，得到改性晶须导电共混物；
C）将步骤B）得到的质量份数为30份的改性晶须导电共混物在微量六偏磷酸钠存在的条件下与70份聚酰胺粉体、PE-g-MAH相熔剂1份、1010抗氧剂0.5份进行共混、熔融制成导电聚酰胺切片；或将质量份数为30%的改性晶须导电共混物，由共聚方法合成导电聚酰胺切片；
D）将步骤C）得到的导电聚酰胺为皮层与常规聚酰胺，按皮芯质量比30﹕70经复合纺丝技术制成皮芯型聚酰胺导电纤维。
实施例2：本发明所述的聚酰胺导电纤维的制造方法，它采取如下步骤：
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，3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，然后常压等离子处理10min，再用60℃含硬脂酸钙分散液的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3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4份，与掺锑氧化锡（ATO）导电粉3份、超导超导电炭黑6份、钛酸酯偶联剂0.1份、铝酸酯偶联剂0.1份、聚乙烯蜡1.5份，在60℃条件下混合机250转/min密闭搅拌反应45min，得到改性晶须导电共混物。
C）将质量份数为20份的改性晶须导电共混物在微量六偏磷酸钠存在的条件下与80份聚酰胺粉体、PE-g-MAH相熔剂0.5份、1010抗氧剂0.2份进行共混、熔融制成导电聚酰胺切片；或将质量份数为20%的改性晶须导电共混物，由共聚方法合成导电聚酰胺切片。
D）将步骤C）得到的导电聚酰胺为皮层与常规聚酰胺，按皮芯质量比25﹕75经复合纺丝技术制成皮芯型聚酰胺导电纤维。
实施例3：本发明所述的聚酰胺导电纤维的制造方法，它采取如下步骤：
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，8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，然后常压等离子处理20min，再用70℃含硬脂酸钙分散液的去离子水中超声波分散、清洗35min，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，与掺锑氧化锡导电粉5份、超导超导电炭黑10份、钛酸酯偶联剂0.2份、铝酸酯偶联剂0.2份、聚乙烯蜡2.0份，在70℃条件下混合机400转/min密闭搅拌反应60min，得到改性晶须导电共混物；
C）将步骤B）得到的质量份数为35份的改性晶须导电共混物在微量六偏磷酸钠存在的条件下与65份聚酰胺粉体、PE-g-MAH相熔剂1.5份、1010抗氧剂0.8份进行共混、熔融制成导电聚酰胺切片；或将质量份数为35%的改性晶须导电共混物，由共聚方法合成导电聚酰胺切片；
D）将步骤C）得到的导电聚酰胺为皮层与常规聚酰胺，按皮芯质量比35﹕65经复合纺丝技术制成皮芯型聚酰胺导电纤维。
本发明所述的实施例并不限于以上所述三个实施例，通过前述公开的数值范围，在具体实施例中进行任意替换，从而可以得到无数个实施例，对此不一一例举。
Claims (2)
1.一种聚酰胺导电纤维的制造方法，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，3-8 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，然后常压等离子处理10-20min，再在60-70℃、含硬脂酸钙分散液的去离子水中进行超声波分散、清洗25-35min，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4-8 份，与掺锑氧化锡导电粉3-5 份、超导电炭黑6-10 份、钛酸酯偶联剂0.1-0.2 份、铝酸酯偶联剂0.1-0.2 份、聚乙烯蜡1.5-2.0 份，在60-70℃条件下混合机250-400 转/ min 密闭搅拌反应45-60min，得到改性晶须导电共混物；
C）将步骤B）得到的质量份数为20-35 份的改性晶须导电共混物在微量六偏磷酸钠存在的条件下与80-65 份聚酰胺粉体、PE-g-MAH 相容剂0.5-1.5 份、1010 抗氧剂0.2-0.8份进行共混、熔融制成导电聚酰胺切片；
D）将步骤C）得到的导电聚酰胺为皮层与常规聚酰胺，按皮芯质量比25-35﹕75-65经复合纺丝技术制成皮芯型聚酰胺导电纤维。
2.根据权利要求1 所述的聚酰胺导电纤维的制造方法，其特征在于：
步骤A）中，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，然后常压等离子处理15min，再在65℃、含硬脂酸钙分散液的去离子水中进行超声波分散、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6 份，与掺锑氧化锡导电粉4 份、超导电炭黑8 份、钛酸酯偶联剂0.15 份、铝酸酯偶联剂0.15 份、聚乙烯蜡1.7 份，在65℃条件下混合机300 转/ min 密闭搅拌反应50min，得到改性晶须导电共混物；
C）将步骤B）得到的质量份数为30 份的改性晶须导电共混物在微量六偏磷酸钠存在的条件下与 70 份聚酰胺粉体、PE-g-MAH 相容剂1 份、1010 抗氧剂0.5 份进行共混、熔融制成导电聚酰胺切片；
D）将步骤C）得到的导电聚酰胺为皮层与常规聚酰胺，按皮芯质量比30﹕70 经复合纺丝技术制成皮芯型聚酰胺导电纤维。
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