CN106757507B - 一种高性能锦纶基可染导电纤维及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于复合导电纤维领域，涉及一种高性能锦纶基可染导电纤维及制备方法。本发明采用三层同心圆结构，结构中有三种组分：高导电介质碳黑组分、遮蔽类复合物质组分、白色导电组分，各组分质量比为高导电介质碳黑组分：遮蔽类复合物质组分：白色导电组分＝5％～30％：20％～30％：50％～65％，其中内层、中间层、外层依次为高导电介质碳黑组分、遮蔽类复合物质组分、白色导电组分，或者内层、中间层、外层依次为高导电介质碳黑组分、白色导电组分、遮蔽类复合物质组分。本发明既提高了导电性，又能保持纤维的白度和可染性。在白色可染导电母粒制备中，将金属氧化物和导电本征高聚物共混造粒，综合了两类白色导电添加组合的特点，同时通过加入锦纶载体树脂调节熔融指数，改善流动性，并提高了最终制成品的导电性。

Description

一种高性能锦纶基可染导电纤维及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种复合导电纤维，具体是一种高性能锦纶基可染导电纤维及其制备方法。

背景技术

近年来随着高分子材料的蓬勃发展，三大合成纤维——涤纶、锦纶、腈纶以及后起之秀丙纶，以其优良的性能在纤维市场上占据了重要的地位。但合成纤维表面只能被临界表面张力小于自身的液体所润湿，且其体积电阻率大都在10¹³Ω·cm以上，因此合成纤维很容易产生静电。静电的存在，使衣物更易吸尘、相互缠绕，从而严重影响到高精密仪器、生物医药、食品等行业的生产，同时也增加了易燃易爆场所发生火灾、爆炸的可能性。传统的抗静电纤维主要依靠吸收环境中的水分使自身电阻降低进而将电荷传导出去，这使得其对环境依赖性很大。而导电纤维通过电子传导和电晕放电消除静电，环境湿度对抗静电效果影响很小，应用更加广泛。

纺织用导电纤维按导电介质可分为金属导电纤维、碳纤维和有机导电纤维，这些导电纤维基本能满足生产生活的需要，但也不可避免地存在一些缺点。金属导电纤维具有优良的导电性、耐热性，但比重大、抱合力小、可纺性相对较差。制成的高线密度纤维价格昂贵，成品色泽也受到一定的限制。碳纤维轴向强度高、无蠕变、密度小，缺点是耐冲击性较差、容易损伤，缺乏韧性、不耐弯折，其纺织应用领域相对狭窄，一般只限于复合材料中使用。而有机导电纤维的基本物理性能类似于普通的纺织纤维，纺织加工性优良，且染色性和耐化学试剂性良好，导电性持久、不易受环境温湿度的影响，是应用最为广泛的一类导电纤维。

有机导电纤维的制法主要有三种：由导电高聚物直接纺丝、普通合成纤维涂覆导电物质、导电物质与高聚物复合或共混纺丝。其中，由导电高聚物直接纺丝制得的纤维，高聚物主链中的共扼结构使分子链僵直，难溶难熔，纺丝加工困难。而以普通合成纤维为基体，将金属、碳等导电物质涂覆在表面制成的纤维，其导电成分只覆盖在基质表面，导电性能与导电聚合物纤维相比有所下降，摩擦洗涤后导电物质也较易剥落，耐磨性和耐洗涤性差。采用导电物质与各种成纤高聚物经纺丝法制成的导电纤维，具有适当的线密度、长度、强度和柔曲性，与其他普通纤维易于抱合，容易进行混纺或交织且不影响织物的手感和外观；同时还具有良好的耐摩擦、耐氧化及耐腐蚀能力，能耐受纺织加工和使用中的物理机械作用。

根据复合纺丝所产生的导电纤维一般有导电成分露出型、三层同心圆、并列型、芯鞘型和海岛型五种主要结构，截面形状如图1所示。导电成分露出型导电介质分布在纤维的表面，抗静电效果好。但导电层裸露在外，会因摩擦使导电粒子流失而降低导电性。三层同心圆结构是一种将导电成分夹在中间层的复合纤维。非导电成分和导电成分在80:20～60:40之间。非导电成分过大，导电性下降；过小，纺丝性变差。这种夹层结构使导电成分既接近表面又包覆在中间，所以白度增加且耐摩擦，导电效果好又兼具耐久性。并列型是将纤维分成多层并列，使导电成分贯穿纤维横截面并在两端露出，此种纤维的导电部分不宜超过30％，以免使纤维的导电耐久性、耐摩擦性及耐洗涤性下降，可以通过增加并列的层数提高导电性。芯鞘型分为两类：一是以导电成分为芯、非导电聚合物为鞘，一般的比例为1:1，白度好、耐洗涤，但导电效果较差；二是以导电成分为鞘、非导电聚合物为芯，这种纤维导电效果佳，但导电成分裸露在外使纤维的颜色及耐摩性受到影响。海岛型纤维的“海”为非导电聚合体，岛为导电成分，岛的直径小于0.5μm。在此结构中岛的成分要与海的成分互容，一般成分比在30:70～70:30的范围。

目前市场上效果最好、性价比最高的是碳黑复合型导电纤维，但碳黑的颜色较深，布面效果呈现黑色条纹感，在许多条件下，产品对导电纤维的颜色有一定的要求，较深的颜色限制了其使用。且其易因久置或高温而失去导电效果，防尘性能和舒适度也很难达到要求。在这种情况下，白色可染型的导电纤维开始成为研究的新方向。

现有的技术中，主要采用白色的导电二氧化钛或氧化锌等作为导电组分，采用双组分皮芯型截面结构制备白色可染导电纤维。申请CN101358387A公开了一种五星状、多星状截面形貌的白色导电纤维的制备方法，将白色导电材料放在芯层，通过各类截面的设计，保证了导电纤维的白度。申请CN101676450A将白色导电材料放在内层并略微露出表面，以达到保证白度和导电性的平衡。但这两种方法所采用的截面比较复杂，成本较高；将导电组分放在内层，导电性能无法得到保证。申请CN104790061A采用了三层皮芯截面，在中间层加入了白色导电粉体，导电性能优良，耐持久性好。但由于白色导电组分的导电性比导电碳黑的导电性能较差，这种方法制得的导电性能与碳黑型导电纤维相比仍旧有很大差距。

发明内容

为解决上述问题，进一步提高白色可染导电纤维的导电性和力学性能并保持其白度，本发明提供一种高性能的锦纶基可染导电纤维及制备技术。本发明采用三层同心圆截面，在白色导电纤维芯层中使用碳黑型导电组分，紧贴芯层加入一层白色遮蔽类中间层，再在外层包裹白色导电组分，截面图如图2。也可以将白色导电组分与遮蔽类物质组分位置互换，即将白色导电物质置于中间层，遮蔽类物质置于外层。

本发明采取的技术方案为：一种锦纶基可染导电纤维，采用三层同心圆结构，结构中有三种组分：高导电介质碳黑组分、遮蔽类复合物质组分、白色导电组分，各组分比例为高导电介质碳黑组分：遮蔽类复合物质组分：白色导电组分＝5％～50％：20％～40％：30％～55％，组合次序可以是内层为高导电介质碳黑组分，中间层为遮蔽类复合物质组分，外层为白色导电组分；也可以是内层为高导电介质碳黑组分，中间层为白色导电组分，外层为遮蔽类复合物质组分。

传统的三层同心圆结构将导电成分夹在中间层，这种夹层结构使导电成分既接近表面又包覆在中间，所以白度增加且耐摩擦，导电效果相对较好又兼具耐久性。但白色导电组分的导电性比碳黑差，使用白色导电组分极大地限制了纤维的导电性，本发明打破现有技术的常规，突破性地将碳黑作为白色导电纤维的主要导电介质。为了很好地遮蔽碳黑的颜色，同时保证纤维良好的导电性，本发明将导电介质碳黑置于纤维最内层，其中一种组合次序，将遮蔽类物质组分置于中间层，并在外层使用自制的白色可染导电母粒。这样不仅能将碳黑导电组分优异的导电性充分发挥出来，更能复合白色导电介质，增强纤维的导电效果，并且能不影响纤维的白度。另一种组合次序，即中间层为白色导电组分，外层为遮蔽类复合物质组分，由于白色导电组分仍带有一定的颜色，而遮蔽类物质只加入了光遮蔽剂和电荷转移剂，这两类物质均呈白色，因此，最终导电纤维的颜色比起外层为导电层的要更接近白色。同时，将外层的导电组分换入中间后，可提高耐磨性，防止导电性的损失。白色导电母粒流动性好，在熔融纺丝过程中更易均匀地包裹在中间层外围形成三层同心圆截面。

高导电介质碳黑组分包括锦纶、导电碳黑、助剂，其中锦纶、导电碳黑两种物质的比例范围为锦纶:导电碳黑＝65％～85％:15％～35％。导电碳黑粒径为15nm～300nm，结构度≥80ml/100g，比表面积≤200m²/g。

遮蔽类复合物质组分包括电荷转移剂、阻光剂、锦纶、助剂。含量占纤维总量的0.5％～5.0％，阻光剂粒径范围在70nm～800nm，锦纶、阻光剂、电荷转移剂三种物质的比例范围为锦纶:阻光剂:电荷转移剂＝60％～70％:15％～25％:5％～25％。阻光剂为无机金属氧化物或非金属氧化物的高折射率纳米微粒，电荷转移剂选自取代季铵盐、取代多烷基硝酸铵、玛啉盐酸盐、吡啶氯化物、咪唑己二酸盐、含金属盐的烷基咪唑啉氢氧化物、甜菜碱型氢氧化物、聚氧烯基烷基胺、高级醇聚氧乙烯醚、脂肪酸多元醇酯、环氧乙烷共聚物、聚醚酯酰胺、醚酯酰亚胺中的一种或多种。

当遮蔽类复合物质作为中间层时，其不仅需要隔绝内层碳黑导电组分的颜色，还需要有一定的传递电荷作用。由于可见光的波长是连续分布的，因此作为阻光剂加入的高折射率微粒的粒径也有一定的分布，范围在70nm～800nm之间，这个范围下仍可保证熔融纺丝时的可纺性不会受到影响。

白色导电组分包括白色可染导电粉体、本征导电高聚物、锦纶、助剂。白色可染导电粉体、本征导电高聚物、锦纶三种物质的配比范围为白色可染导电粉体：本征导电高聚物：锦纶＝15％～25％:60％～80％:5％～15％。本征导电高聚物为聚酰胺嵌段聚合物；所述的白色可染导电粉体为白色导电介质，选自二氧化钛、二氧化锡、二氧化锑、氧化锌、二氧化钛掺杂锑、二氧化锡掺杂锑中的一种或多种。

白色可染导电粉体能提高纤维的白度，同时其与本征导电高分子均能增强纤维的导电性。常用的白色可染导电组分主要是金属微粒和掺杂型金属化合物，但这两类导电组分需要加入量较高(≥60％)才能发挥作用，这样会导致流动性较差(熔融指数较低)，对熔融纺丝时的可纺性有比较大的影响。本专利在共混造粒过程中均添加了锦纶调节熔融指数，很好地解决了可纺性差这一问题。

本发明还涉及一种锦纶基可染导电纤维的制备方法，包括如下步骤：

1)、锦纶与白色可染导电粉体、各类助剂混合，用双螺杆挤出造粒机共混造粒得到一次母粒；将本征导电高聚物与制得的一次母粒再次共混造粒，得到白色可染导电母粒；

2)、将锦纶磨成粉体，与阻光剂及各类助剂在双螺杆造粒机上共混造粒，得到遮蔽类物质母粒，液体的电荷转移剂于造粒时在双螺杆挤出造粒机进料口用液体泵加入；

3)、将锦纶磨成粉体，与导电碳黑及各类助剂在高速搅拌机中预先混合形成预分散体后，在双螺杆造粒机中共混造粒，得到高导电碳黑母粒；

4)、将以上三步合成的白色可染导电母粒、遮蔽类母粒、高导电碳黑母粒经熔体纺丝制成最终纤维。

更具体的，各组分的配方和制备方法如下:

高导电介质碳黑组分：

锦纶：包括但不限于PA6、PA66、PA12、PA11。熔融指数为15～40g/10min(测试方法：235℃，2.16kg)。

导电碳黑：包括但不限于Cabot VXC500、VXC72、ENGASO E150G、E260G、E350G。性能要求：粒径15～300nm，优选20～100nm；碳黑的结构度(吸油值)≥80ml/100g，优选为140～180ml/100g；比表面积(碘值)≤200m²/g，优选为≤100m²/g；添加量为15～35％，优选为25～33％。

助剂：包括但不限于抗氧剂、稳定剂、分散剂、润滑剂、偶联剂。

方法：将锦纶磨成粉体，与导电碳黑及各类助剂在高搅中预先混合形成预分散体后，在双螺杆造粒机中共混造粒，得到碳黑型导电母粒，熔融指数15～50g/10min(测试方法：280℃，2.16kg)，优选25～40g/10min(测试方法：280℃，2.16kg)；母粒电阻率≤10³Ω/cm。

遮蔽类复合物质组分：

锦纶：包括但不限于PA6、PA66、PA12、PA11。熔融指数为15～40g/10min(测试方法：235℃，2.16kg)。

阻光剂：采用高折射率微粒，包括但不限于针状及盘状二氧化钛、二氧化硅、二氧化锡，

电荷转移剂：包括但不限于取代季铵盐、取代多烷基硝酸铵、玛啉盐酸盐、吡啶氯化物、咪唑己二酸盐、含金属盐的烷基咪唑啉氢氧化物、甜菜碱型氢氧化物、聚氧烯基烷基胺、高级醇聚氧乙烯醚、脂肪酸多元醇酯、环氧乙烷共聚物、聚醚酯酰胺、醚酯酰亚胺，含量0.5％～5.0％。

助剂：包括但不限于抗氧剂、稳定剂、分散剂、润滑剂、偶联剂。

方法：将锦纶磨成粉体，与阻光剂及各类助剂在双螺杆造粒机上共混造粒，液体的电荷转转移剂于造粒时在双螺杆挤出造粒机进料口用液体泵加入，造粒温度200℃～260℃，螺杆转速300～600rpm。中间层母粒熔融指数为20～45g/10min(测试方法：235℃，2.16kg)。

白色导电组分：

白色可染导电粉体：种类包括二氧化钛、二氧化锡、二氧化锑、氧化锌、二氧化钛掺杂锑、二氧化锡掺杂锑，粒度在0.2～5μm之间。

本征导电高聚物：包括但不限于聚酯嵌段聚酰胺、聚醚嵌段聚酰胺、聚氨酯嵌段聚酰胺、聚乳酸嵌段聚酰胺。

锦纶：用来在共混造粒时调节熔融指数，包括但不限于PA6、PA66、PA12、PA11。熔融指数为15～40g/10min(测试方法：235℃，2.16kg)。

助剂：包括但不限于抗氧剂、稳定剂、分散剂、润滑剂、偶联剂。

方法：先将锦纶与白色可染导电粉体用双螺杆挤出造粒机共混造粒，两者比例为20％：80％～40％：60％，并加入0.05％～0.25％的抗氧剂和稳定剂，0.5％～3％的分散剂，0.5％～2.0％的润滑剂，造粒温度200℃～260℃，螺杆转速300～600rpm。再将本征导电高聚物与上一步制得的一次母粒再次共混造粒，二者比例为60％：40％～80％：20％，造粒温度210℃～260℃，螺杆转速300～600rpm。通过两步共混造粒后，三种物质的配比范围为白色可染导电粉体：本征导电高聚物：锦纶＝15％～25％:60％～80％:5％～15％，得到最终的外层白色可染导电母粒，其电阻率为1.0～～10.0×10⁶Ω·m，熔融指数为15～55g/10min(测试方法：230℃，2.16kg)，颜色为近白色。

三种组分的比例为高导电介质碳黑组分：遮蔽类复合物质组分：白色导电组分＝5％～50％：20％～40％：30％～55％。最终纤维规格及技术指标：1.0～100dtex/1～72f，强度1.0～5.0cN/dtex，断裂伸长率20％～100％，纤维线电阻值≤1×10⁸Ω/cm。

综上所述，本发明带来的有益效果有：打破现有技术的常规，突破性地将碳黑作为白色导电纤维的主要导电介质，在保证纤维良好导电性的前提下能够不影响纤维的白度。将碳黑置于纤维最内层，加入电荷转移剂，并使用自制的白色可染导电母粒。此举不仅能将碳黑导电组分优异的导电性充分发挥出来，更能复合白色导电介质，增强纤维的导电效果，使得本发明导电性优于现有白色导电纤维，并与深色导电纤维效果相当。同时，由于碳黑在内层，调节三种组分的比例则能够很好地遮蔽碳黑的颜色，制得优良的浅色、白色高可染性导电纤维。另外，一般来说，导电成分含量越高则可纺性越差。而本发明在母粒制备中，通过加入锦纶载体树脂调节熔融指数，改善流动性，使得母粒的可纺性很好，并提高了最终制成品的力学强度。

附图说明

图1a为导电成分露出型导电纤维的截面形状,

图1b为三层同心圆导电纤维的截面形状，

图1c为并列型导电纤维的截面形状，

图1d为芯鞘型导电纤维的截面形状，

图1e为海岛型导电纤维的截面形状，

图中各标记为：1——导电组分；2——非导电组分；

图2为高性能白色可染复合导电纤维的一种单丝截面结构，其中内层为高导电介质碳黑，中间层为遮蔽类复合物质，外层为白色导电组分。

具体实施方式

以下用实施例对本发明的技术方案作进一步的说明，将有助于对本发明技术方案的理解。实施例只是用于说明目的，并不限制本发明的范围，本发明的保护范围只受权利要求书的限制。

实施例1

在本实施例中，白色导电组分二氧化钛掺杂锑：聚酯嵌段聚酰胺：锦纶PA6(熔融指数25g/10min，235℃，2.16kg)＝21％：70％：9％，抗氧剂1098与稳定剂168含量各0.16％，分散润滑剂(聚乙烯蜡)含量0.6％。共混造粒时螺杆温度220℃，螺杆转速500rpm，母粒熔融指数为35g/10min(230℃，2.16kg)；遮蔽类复合物质组分锦纶PA6(熔融指数25g/10min，235℃，2.16kg)：二氧化钛(粒径70～700nm随机分布)：醚酯酰亚胺＝62.5％：20％：17.5％，偶联剂(乙撑二氧二油酰基钛酸酯)含量1.2％，共混造粒时螺杆温度260℃，螺杆转速500rpm，母粒熔融指数为27g/10min(230℃，2.16kg)；高导电介质碳黑组分导电碳黑:锦纶＝32％：68％，抗氧剂1098与稳定剂168含量各0.25％，分散润滑剂硬酯酸锌2.0％。共混造粒时螺杆温度270℃，螺杆转速600rpm，母粒熔融指数为35g/10min(280℃，2.16kg)，电阻率为800Ω/cm。纺丝时以遮蔽类复合物质组分为外层，白色导电组分为中间层，高导电介质碳黑组分为内层，各层比例为外层：中间层：内层＝10％：65％：25％；纺丝温度：外层275℃，中间层245℃，内层265℃；纺丝速度1600m/min，可纺性好。最终纤维强度2.78cN/dtex，伸长76.5％，纤维线电阻5.65×10⁷Ω/cm，纤维颜色呈近白色。

实施例2

在本实施例中，白色导电组分二氧化钛掺杂锑：聚酯嵌段聚酰胺：锦纶PA12(熔融指数30g/10min，235℃，2.16kg)＝20％：70％：10％，抗氧剂1098与稳定剂168含量各0.20％，分散润滑剂(聚乙烯蜡)含量1.65％。共混造粒时螺杆温度215℃，螺杆转速600rpm，母粒熔融指数为38g/10min(230℃，2.16kg)；遮蔽类复合物质组分锦纶PA6(熔融指数25g/10min，235℃，2.16kg)：二氧化钛(粒径70～700nm随机分布)：二甲基十六烷基氯化铵＝65.5％：22.5％：12％，偶联剂(乙烯基三乙氧基硅烷)含量0.7％，共混造粒时螺杆温度245℃，螺杆转速350rpm，母粒熔融指数为25g/10min(230℃，2.16kg)；高导电介质碳黑组分导电碳黑:锦纶＝33.5％：66.5％，抗氧剂1098与稳定剂168含量各0.25％，分散润滑剂硬酯酸锌1.8％。共混造粒时螺杆温度277℃，螺杆转速550rpm，母粒熔融指数为35g/10min(280℃，2.16kg)，电阻率为650Ω/cm。纺丝时以白色导电组分为外层，遮蔽类复合物质组分为中间层，高导电介质碳黑组分为内层，各层比例为外层：中间层：内层＝55％：30％：15％；纺丝温度：外层243℃，中间层278℃，内层265℃；纺丝速度1600m/min，可纺性好。最终纤维强度2.68cN/dtex，伸长76.0％，纤维线电阻5.03×10⁷Ω/cm，纤维颜色呈近白色。

实施例3

在本实施例中，白色导电组分二氧化钛：聚氨酯嵌段聚酰胺：锦纶PA66＝15％：80％：5％，抗氧剂1098与稳定剂168含量各0.40％，分散润滑剂(聚乙烯蜡)含量0.7％。共混造粒时螺杆温度245℃，螺杆转速450rpm；遮蔽类复合物质组分锦纶PA66：二氧化钛(粒径70～700nm随机分布)：N-甲基吡啶二偏磷酸盐＝60％：15％：25％，偶联剂(异丙基，异硬脂酰基二丙烯酰基钛酸酯)含量0.6％，共混造粒时螺杆温度275℃，螺杆转速550rpm；高导电介质碳黑组分导电碳黑:锦纶＝15％：85％，抗氧剂1098与稳定剂168含量各0.35％，分散润滑剂硬酯酸锌2.1％。共混造粒时螺杆温度277℃，螺杆转速400rpm。纺丝时以高导电介质碳黑组分为内层，遮蔽类复合物质组分为中间层，白色导电组分为外层，各层比例为外层：中间层：内层＝60％：20％：20％；纺丝温度：外层245℃，中间层275℃，内层265℃；纺丝速度1600m/min。最终纤维强度2.67cN/dtex，伸长64.0％，纤维线电阻7.30×10⁷Ω/cm，纤维颜色呈近白色。

实施例4

在本实施例中，白色导电组分氧化锌：聚乳酸嵌段聚酰胺：锦纶PA12＝25％：60％：15％，抗氧剂1098与稳定剂168含量各0.40％，分散润滑剂(聚乙烯蜡)含量0.35％。共混造粒时螺杆温度225℃，螺杆转速500rpm；遮蔽类复合物质组分锦纶PA12：二氧化硅(粒径70～700nm随机分布)：十八酰基甲基二(羟乙基)焦硫酸铵＝70％：25％：5％，偶联剂(苯胺甲基三乙氧基硅烷)含量0.8％，共混造粒时螺杆温度260℃，螺杆转速500rpm，；高导电介质碳黑组分导电碳黑:锦纶＝25％：75％，抗氧剂1098与稳定剂168含量各0.25％，分散润滑剂硬酯酸锌1.7％。共混造粒时螺杆温度270℃，螺杆转速600rpm。纺丝时以高导电介质碳黑组分为内层，遮蔽类复合物质组分为中间层，白色导电组分为外层，各层比例为外层：中间层：内层＝50％：30％：20％；纺丝温度：外层245℃，中间层275℃，内层265℃；纺丝速度1600m/min。最终纤维强度2.45cN/dtex，伸长63.9％，纤维线电阻7.05×10⁷Ω/cm，纤维颜色呈近白色。

实施例5

在本实施例中，白色导电组分二氧化钛掺杂锡、锑：聚醚嵌段聚酰胺：锦纶PA6(熔融指数25g/10min，235℃，2.16kg)＝20％：75％：5％，抗氧剂1010与稳定剂168含量各0.25％，分散润滑剂(聚乙烯蜡)含量1.5％。共混造粒时螺杆温度230℃，螺杆转速400rpm，母粒熔融指数为40g/10min(230℃，2.16kg)；遮蔽类复合物质组分锦纶PA6(熔融指数25g/10min，235℃，2.16kg)：二氧化钛(粒径70～700nm随机分布)：醚酯酰亚胺＝65％：25％：10％，偶联剂(γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷)含量1.0％，共混造粒时螺杆温度270℃，螺杆转速600rpm，母粒熔融指数为30g/10min(230℃，2.16kg)；高导电介质碳黑组分导电碳黑:锦纶＝31％：69％，抗氧剂1010与稳定剂168含量各0.25％，分散润滑剂聚乙烯蜡1.5％。共混造粒时螺杆温度280℃，螺杆转速400rpm，母粒熔融指数为37.5g/10min(280℃，2.16kg)，电阻率为700Ω/cm。纺丝时以高导电介质碳黑组分为内层，遮蔽类复合物质组分为中间层，白色导电组分为外层，各层比例为外层：中间层：内层＝62.5％：30％：7.5％；纺丝温度：外层250℃，中间层280℃，内层275℃；纺丝速度1600m/min，可纺性良。最终纤维强度2.61cN/dtex，伸长59.5％，纤维线电阻5.54×10⁷Ω/cm，纤维颜色近白色。

除以上实施例外本发明还提供两个对比例：

对比例1：

在本对比例中，白色导电组分二氧化钛掺杂锑：聚醚嵌段聚酰胺：锦纶PA6(熔融指数25g/10min，235℃，2.16kg)＝12％：85％：3％，抗氧剂1010与稳定剂168含量各0.25％，分散润滑剂(聚乙烯蜡)含量1.5％。共混造粒时螺杆温度230℃，螺杆转速400rpm，母粒熔融指数为55g/10min(230℃，2.16kg)；遮蔽类复合物质组分锦纶PA6(熔融指数25g/10min，235℃，2.16kg)：二氧化钛(粒径70～700nm随机分布)：醚酯酰亚胺＝65％：25％：10％，偶联剂(γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷)含量1.0％，共混造粒时螺杆温度270℃，螺杆转速600rpm，母粒熔融指数为25g/10min(230℃，2.16kg)；高导电介质碳黑组分导电碳黑:锦纶＝31％：69％，抗氧剂1010与稳定剂168含量各0.25％，分散润滑剂聚乙烯蜡1.5％。共混造粒时螺杆温度280℃，螺杆转速400rpm，母粒熔融指数为30g/10min(280℃，2.16kg)，电阻率为700Ω/cm。纺丝时以高导电介质碳黑组分为内层，遮蔽类复合物质组分为中间层，白色导电组分为外层，各层比例为外层：中间层：内层＝62.5％：30％：7.5％；纺丝温度：外层250℃，中间层280℃，内层275℃；纺丝速度1600m/min，纺丝时出现掉料，多次调整无效。

本例中外层白色可染导电母粒的配方中导电本征高聚物的含量过高，而白色可染导电粉体和锦纶的含量过低，导致外层白色可染导电母粒的熔融指数过高，流动性太好，和中间层和内层的流动性无法匹配，截面无法形成，出现掉料情况，可纺性差，无法正常纺丝。

对比例2：

在本对比例中，白色导电组分二氧化钛掺杂锡、锑：聚醚嵌段聚酰胺：锦纶PA6(熔融指数25g/10min，235℃，2.16kg)＝20％：75％：5％，抗氧剂1010与稳定剂168含量各0.25％，分散润滑剂(聚乙烯蜡)含量1.5％。共混造粒时螺杆温度230℃，螺杆转速400rpm，母粒熔融指数为40g/10min(230℃，2.16kg)；遮蔽类复合物质组分锦纶PA6(熔融指数25g/10min，235℃，2.16kg)：二氧化钛(粒径70～700nm随机分布)：醚酯酰亚胺＝75％：10％：15％，偶联剂(γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷)含量1.0％，共混造粒时螺杆温度270℃，螺杆转速600rpm，母粒熔融指数为28g/10min(230℃，2.16kg)；高导电介质碳黑组分导电碳黑:锦纶＝31％：69％，抗氧剂1010与稳定剂168含量各0.25％，分散润滑剂聚乙烯蜡1.5％。共混造粒时螺杆温度280℃，螺杆转速400rpm，母粒熔融指数为37.5g/10min(280℃，2.16kg)，电阻率为700Ω/cm。纺丝时以高导电介质碳黑组分为内层，遮蔽类复合物质组分为中间层，白色导电组分为外层，各层比例为外层：中间层：内层＝62.5％：30％：7.5％；纺丝温度：外层250℃，中间层280℃，内层275℃；纺丝速度1600m/min，可纺性良。最终纤维强度2.80cN/dtex，伸长70.2％，纤维线电阻8.37×10⁷Ω/cm，纤维颜色偏蓝色。

本例中中间层母粒中阻光剂的含量偏低，导致遮蔽黑色的效果不好，不符合可染的要求。

Claims (9)

1.一种锦纶基可染导电纤维，采用三层同心圆结构，其特征在于，结构中有三种组分：高导电介质碳黑组分、遮蔽类复合物质组分、白色导电组分，各组分质量比为高导电介质碳黑组分：遮蔽类复合物质组分：白色导电组分＝5％～30％：10％～30％：50％～65％，其中内层、中间层、外层依次为高导电介质碳黑组分、遮蔽类复合物质组分、白色导电组分；遮蔽类复合物质组分包括电荷转移剂、阻光剂、锦纶、助剂，阻光剂粒径范围在70nm～800nm。

2.根据权利要求1所述的一种锦纶基可染导电纤维，其特征在于，高导电介质碳黑组分包括锦纶、导电碳黑、助剂，其中锦纶、导电碳黑两种物质的比例范围为锦纶：导电碳黑＝65％～85％：15％～35％。

3.根据权利要求2所述的一种锦纶基可染导电纤维，其特征在于，所述的导电碳黑粒径为15nm～300nm，结构度≥80ml/100g，比表面积≤200m²/g。

4.根据权利要求3所述的一种锦纶基可染导电纤维，其特征在于，所述遮蔽类复合物质组分中电荷转移剂含量占纤维总量的0.5％～5.0％，锦纶、阻光剂、电荷转移剂三种物质的比例范围为锦纶：阻光剂：电荷转移剂＝60％～70％：15％～25％：5％～25％。

5.根据权利要求4所述的一种锦纶基可染导电纤维，其特征在于，所述的阻光剂为无机金属氧化物或非金属氧化物的高折射率纳米微粒，所述的电荷转移剂选自取代季铵盐、取代多烷基硝酸铵、吗啉盐酸盐、吡啶氯化物、咪唑己二酸盐、含金属盐的烷基咪唑啉氢氧化物、甜菜碱型氢氧化物、聚氧烯基烷基胺、高级醇聚氧乙烯醚、脂肪酸多元醇酯、环氧乙烷共聚物、聚醚酯酰胺、聚酯酰亚胺中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的一种锦纶基可染导电纤维，其特征在于，白色导电组分包括白色可染导电粉体、本征导电高聚物、锦纶、助剂。

7.根据权利要求6所述的一种锦纶基可染导电纤维，其特征在于，白色导电组分中白色可染导电粉体、本征导电高聚物、锦纶三种物质的配比范围为白色可染导电粉体：本征导电高聚物：锦纶＝15％～25％：60％～80％：5％～15％。

8.根据权利要求7所述的一种锦纶基可染导电纤维，其特征在于，所述的本征导电高聚物为聚酰胺嵌段聚合物；所述的白色可染导电粉体为白色导电介质，选自二氧化钛、二氧化锡、二氧化锑、氧化锌、二氧化钛掺杂锑、二氧化锡掺杂锑中的一种或多种。

9.一种权利要求1所述的锦纶基可染导电纤维的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括如下步骤：

1)、锦纶与白色可染导电粉体、各类助剂混合，用双螺杆挤出造粒机共混造粒得到一次母粒；将本征导电高聚物与制得的一次母粒再次共混造粒，得到白色可染导电母粒；

2)、将锦纶磨成粉体，与阻光剂及各类助剂在双螺杆造粒机上共混造粒，得到遮蔽类物质母粒，液体的电荷转移剂于造粒时在双螺杆挤出造粒机进料口用液体泵加入；

3)、将锦纶磨成粉体，与导电碳黑及各类助剂在高速搅拌机中预先混合形成预分散体后，在双螺杆造粒机中共混造粒，得到高导电碳黑母粒；

4)、将以上三步合成的白色可染导电母粒、遮蔽类母粒、高导电碳黑母粒经熔体纺丝制成最终纤维。