CN108588942A

CN108588942A - 一种腈纶镀铜-硼合金导电长丝及其制备方法

Info

Publication number: CN108588942A
Application number: CN201810317121.7A
Authority: CN
Inventors: 陶文祥; 郭宗镭; 谭凯群
Original assignee: CHANGSHU XIANGYING SPECIAL FIBER Co Ltd
Current assignee: CHANGSHU XIANGYING SPECIAL FIBER Co Ltd
Priority date: 2018-04-10
Filing date: 2018-04-10
Publication date: 2018-09-28
Anticipated expiration: 2038-04-10
Also published as: CN108588942B

Abstract

本发明公开了一种腈纶镀铜‑硼合金导电长丝及其制备方法，以腈纶长丝为基体，充分利用腈纶长丝树皮状表面结构及‑CN的电负性，将腈纶长丝经过脱脂粗化活化后在密闭碱性硫酸铜溶液中加压加热浸渍进行化学镀，在腈纶表面形成一种稳定的铜‑硼合金，从而实现长丝的导电化处理过程。制备的腈纶导电长丝反应易于控制，导电性极好，纤维亲和能力强，导电特性持久，杀菌除臭屏蔽性能优良，耐酸碱性较好。

Description

一种腈纶镀铜-硼合金导电长丝及其制备方法

技术领域

本发明涉及功能纤维制造领域，特别是涉及一种腈纶导电长丝及其合金化的制备方法。

背景技术

为了防止静电、电磁波干扰，从20 世纪中期至今, 人们已开发出各种抗静电产品、电磁屏蔽材料以及导电纤维。导电纤维的抗静电效果显著而持久，且不受环境湿度的影响，导电性能优良的纤维，小于10Ω·cm，常温下，纤维表面电荷半衰期很短,在极短的时间内消除静电，用导电纤维制成的导电织物，具有优异的导电、导热、屏蔽、吸收电磁波等功能，广泛应用于电子、电力行业的导电网、导电工作服；医疗行业的电热服、电面、电热绷带；航空、航天、精密电子行业的电磁屏蔽罩等方面。

目前，市场上导电纤维主要有以下几个类别

(1)金属系导电纤维，由铜、铝、不锈钢材料经多次拉丝制成，导电性好，但纤维所得的纤维柔软性较差，并且与普通织物纤维混纺均匀性差，不适宜在民用织物领域推广。

(2) 碳黑系导电纤维

将导电碳黑混入高聚物中，用复合防丝方法，制备“皮芯”、“海岛”、“并列”等多种碳素复合纤维，与常规纤维做成混纺、嵌织抗静电织物。由于碳黑系导电纤维呈现单一黑色，并且导电性很差，在抗静电服装领域有一定的局限性。

(3) 金属化合物型导电纤维

硫化亚铜、硫化铜、碘化亚铜均具是良好的导电性，利用这类导电化合物制备的导电纤维为金属化合物型导电纤维。

PAN基纤维上-CN基能与铜离子产生络合，络合在纤维表面的Cu²⁺在海波Na₂S₂O₃作用下还原为Cu⁺，从而在纤维表面生成Cu₂S，无-CN基Pet、PA表面无法络合Cu²⁺，通过提高在Pet、PA纤维表面Cu²⁺的沉积与吸附，也可达到或接近PAN基导电纤维的导电性能。由于所得纤维的导电性稳定性耐碱性都比较差，所以应用受限。

(4)导电高分子型纤维

进入９０年代随着聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等导电高分子聚合继问世，其中，苯胺在酸性环境下聚合形成的聚苯胺是目前已知的较为优良的高分子导电材料之一。因其制作复杂使用的有机物污染较大导电的稳定性又差，所以应用较少。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种腈纶导电长丝及其合金化的制备方法，所制成的腈纶导电长丝的导电性极好。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种腈纶导电长丝，包括腈纶基体，所述腈纶基体表面附有含有导电物的镀层，所述导电物的主要成分为铜-硼合金。

在本发明一个较佳实施例中，所述腈纶导电长丝的体积电阻率在10^-5Ω·cm。

在本发明一个较佳实施例中，所述铜-硼合金中硼的含量为2%-5%。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供腈纶镀铜-硼合金导电长丝的制备方法，具体步骤包括：

（1）加弹加捻：腈纶原丝长丝进行加弹加捻，形成加弹加捻的腈纶长丝丝筒；

（2）络筒：加弹加捻的腈纶长丝丝筒再络筒至松纱管上制成松纱筒；

（3）脱脂处理：将所述松纱筒放置在密闭的容器内对纤维表面进行脱脂处理，处理后进行水洗并脱水，形成脱脂处理后的松纱筒；

（4）微蚀粗化处理：将所述脱油处理后的松纱筒放置在密闭的容器内对纤维表面进行微蚀粗化处理，处理后进行水洗并脱水，形成微蚀粗化处理后的松纱筒；

（5）纤维活化：将所述微蚀粗化处理后的松纱筒放置密闭的容器在碱性条件下进行纤维活化，形成纤维活化后的松纱筒；

（6）浸渍吸附：将所述纤维活化后的松纱筒放置密闭的容器以双向加压浸渍方式的形式进行纤维表面Cu²⁺浸渍吸附，浸渍液主要成分为硫酸铜、乙二胺四乙酸二、酒石酸钾钠、亚铁氰化钾、吡啶、聚乙二醇、氢氧化钠和水，在一定温度与压力条件，实现Cu²⁺纤维表面至内部的吸附、扩散和渗透，形成浸渍吸附后的松纱筒；

（7）还原生成：将所述浸渍吸附后的松纱筒继续放置密闭的容器以双向加压浸渍方式的形式实现纤维表面吸附铜-硼合金生成，还原反应液主要成分包括硫酸铜、乙二胺四乙酸二、酒石酸钾钠、硼氢化钠、甲醛、亚铁氰化钾、吡啶、聚乙二醇，最终形成导电化处理后的松纱筒；

（8）将导电化处理后的松纱筒进行压洗、脱水、烘干、上油、络筒，完成掺杂法腈纶导电长丝的工艺过程。

在本发明一个较佳实施例中，经过所述步骤（1）处理后的丝条沸水收缩率≤1.0％，捻度为96Z/m，强力28CN/Tex，断裂伸长率18%。

在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（2）中，所述松纱筒为丝条重量、纱筒外形尺寸、形状完全一致筒子，筒子的纱线密度控制在0.22-0.25Kg/dm³。

在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（3）中，以双向压洗的形式进行脱油处理，脱油处理后水洗三遍将松纱筒离心脱水。

在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（4）中，以双向压洗的形式对纤维表面进行微蚀粗化处理，处理后水洗三遍将松纱筒离心脱水。

在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（5）中，以双向加压浸渍方式的形式在酸性条件下对进行纤维活化。

在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（6）中，所述浸渍液各组分的纱线配比为：硫酸铜40-60% 、乙二胺四乙酸二40-60%、酒石酸钾钠40-60%、亚铁氰化钾0.1-0.5%、吡啶0.1-0.2%、聚乙二醇0.2-0.5%、适量氢氧化钠调至PH=11，所述一定温度与压力条件，具体为38℃-45℃、 0.20MPa-0.25MPa。

在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（7）中，所述还原反应液各组分的纱线配比为：硫酸铜40-60%、乙二胺四乙酸二40-60%、酒石酸钾钠40-60%、硼氢化钠5-10%、甲醛50-70%、亚铁氰化钾0.1-0.5%、吡啶0.1-0.2%、聚乙二醇0.2-0.5%。

本发明的有益效果是：本发明腈纶导电长丝，具有以下优点：1、有着极好的稳定性，室外放置无明显变化；2、有着较好的耐碱性能，PH=12的NaOH溶液中浸泡两个月电阻无明显变化；3、有着较好的导电性能，电阻率可达10^-5Ω·cm；4、有着良好的杀菌性能；5、所织布料有着良好的防辐射效果。

本发明腈纶镀铜-硼合金导电长丝的制备方法，以腈纶长丝为基体，充分利用腈纶长丝树皮状表面结构及-CN的电负性，将腈纶长丝在密闭碱硫酸铜溶液中加压浸渍，在纤维表面形成铜-硼合金，从而实现长丝的导电化处理过程。具体优点如下：1、反应易于控制，纤维亲和能力强，导电特性持久，杀菌除臭抗辐射性能优良；2、腈纶长丝基导电纤维手感蓬松，高弹，柔软。衣着性、贴身性更好，在羊毛衫、高档西服内衬抗静电方面比尼龙、涤纶导电纤维相比更具有穿着舒适的优势。3、腈纶长丝基导电纤维电阻率10^-5Ω·cm，不仅具有良好的抗电性，而且，具有优良的电磁波屏蔽功能，既可以用以防电磁工作服生产，也可以用于精密仪器电磁屏蔽保护罩。

附图说明

图1是本发明腈纶镀铜-硼合金导电长丝的制备的方法一较佳实施例的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1，本发明实施例包括：

一种腈纶镀铜-硼合金导电长丝的制备方法，具体步骤包括：

1.无捻的腈纶长丝进行加弹加捻，处理后的丝条沸水收缩率≤1.0％，捻度为96Z/m，强力28CN/Tex，伸长率18%，加弹加捻后的长丝有助于后道工序处理，减少毛丝或倒筒乱丝。

2.加弹加捻后的丝筒再络筒至松纱管上，松纱筒力求丝条重量、纱筒外形尺寸、形状完全一致筒子，密度控制在0.22Kg/dm³。

3.将松纱筒放置在密闭的容器内以双向压洗的形式进行脱脂处理。

4.将松纱筒放置在密闭的容器内以双向压洗的形式对纤维表面进行微蚀粗化处理，处理后水洗将纱筒离心脱水。

5.松纱筒放置密闭的容器以双向加压浸渍方式的形式在酸性条件下对进行纤维活化。

6. 松纱筒放置密闭的容器以双向加压浸渍方式的形式进行纤维表面Cu²⁺浸渍。浸渍液主要成分硫酸铜、乙二胺四乙酸二钠、酒石酸钾钠、氢氧化钠、水，在温度40℃与压力0.20MPa条件，实现Cu²⁺纤维表面至内部均匀吸附、扩散、渗透。

7.浸渍过的纱筒放置密闭的容器以双向加压浸渍方式的形式在温度42℃与压力0.20MPa条件实现纤维表面铜-硼合金的生成，还原反应液主要成分硫酸铜、乙二胺四乙酸二钠、酒石酸钾钠、氢氧化钠、硼氢化钠、甲醛，反应生成铜-硼合金，最终形成紫红色的纱筒，从而实现长丝的导电化处理过程，所述铜-硼合金中硼的含量为2%-5%。

8.纱筒压洗、脱水、烘干、络筒，完成掺杂法腈纶导电长丝的工艺过程。

实施例一

1.无捻的腈纶长丝在拉蒂车上进行加弹加捻，处理后的丝条沸水收缩率≤1.0％，捻度为96Z/m，强力28CN/Tex，伸长率18%。

2.加弹加捻后的丝筒再络筒至松纱管上，密度控制在0.25Kg/dm³。

3.将松纱筒放置在密闭的容器内以双向压洗的形式进行脱脂处理，脱脂处理后水洗三遍将纱筒离心脱水。

4.将松纱筒放置在密闭的容器内以双向压洗的形式对纤维表面进行微蚀粗化处理，处理后水洗三遍将纱筒离心脱水。

6. 松纱筒放置密闭的容器以双向加压浸渍方式的形式进行纤维表面Cu²⁺浸渍。所述浸渍液各组分的与纱线配比为：硫酸铜40% 、乙二胺四乙酸二40%、酒石酸钾钠40%、亚铁氰化钾0.1%、吡啶0.1%、聚乙二醇0.2%、水400%～800%、适量氢氧化钠调至PH=11，在温度40℃与压力0.20MPa条件，实现Cu²⁺纤维表面至内部均匀吸附、扩散、渗透。

7.浸渍过的纱筒放置密闭的容器以双向加压浸渍方式的形式在温度42℃与压力0.20MPa条件实现纤维表面吸附铜硼合金生成，还原反应液各组分的与纱线配比为：硫酸铜40% 、乙二胺四乙酸二40%、酒石酸钾钠40%、硼氢化钠5%、甲醛50%、亚铁氰化钾0.1%、吡啶0.1%、聚乙二醇0.2%，最终形成紫红色的纱筒，从而实现长丝的导电化处理过程。

实施例二

和实施例一的区别在于：

步骤6. 松纱筒放置密闭的容器以双向加压浸渍方式的形式进行纤维表面Cu²⁺浸渍。所述浸渍液各组分的纱线配比为：硫酸铜50% 、乙二胺四乙酸二50%、酒石酸钾钠50%、亚铁氰化钾0.12%、吡啶0.12%、聚乙二醇0.25%、水400%～800%、适量氢氧化钠调至PH=11，在温度40℃与压力0.20MPa条件，实现Cu²⁺纤维表面至内部均匀吸附、扩散、渗透。

步骤7.浸渍过的纱筒放置密闭的容器以双向加压浸渍方式的形式在温度100℃与压力0.20MPa条件实现纤维表面吸附Cu₉S₅的络合生成，络合反应液各组分的纱线配比为：硫酸铜50% 、乙二胺四乙酸二50%、酒石酸钾钠50%、硼氢化钠6%、甲醛62.5%、亚铁氰化钾0.12%、吡啶0.12%、聚乙二醇0.25%，最终形成紫红色的纱筒，从而实现长丝的导电化处理过程。

实施例三

和实施例一的区别在于：

步骤6. 松纱筒放置密闭的容器以双向加压浸渍方式的形式进行纤维表面Cu²⁺浸渍。所述浸渍液各组分的纱线配比为：硫酸铜55% 、乙二胺四乙酸二55%、酒石酸钾钠55%、亚铁氰化钾0.14%、吡啶0.14%、聚乙二醇0.275%、水400%～800%、适量氢氧化钠调至PH=11，在温度40℃与压力0.20MPa条件，实现Cu²⁺纤维表面至内部均匀吸附、扩散、渗透。

步骤7.浸渍过的纱筒放置密闭的容器以双向加压浸渍方式的形式在温度100℃与压力0.20MPa条件实现纤维表面吸附Cu₉S₅的络合生成，络合反应液各组分的纱线配比为：硫酸铜55% 、乙二胺四乙酸二55%、酒石酸钾钠55%、硼氢化钠6.9%、甲醛68.8%、亚铁氰化钾0.14%、吡啶0.14%、聚乙二醇0.275%，最终形成紫红色的纱筒，从而实现长丝的导电化处理过程。

本发明腈纶导电长丝的电阻率可达10^-5Ω·cm、抗菌率＞99%。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种腈纶导电长丝，其特征在于，包括腈纶基体，所述腈纶基体表面附有含有导电物的镀层，所述导电物的主要成分为铜-硼合金。

2.根据权利要求1所述的腈纶导电长丝，其特征在于，所述铜-硼合金中硼的含量为2%-5%，所述腈纶导电长丝的体积电阻率在10^-5Ω·cm。

3.一种腈纶导电长丝的制备方法，其特征在于，具体步骤包括：

（1）加弹加捻：无捻的腈纶原丝长丝进行加弹加捻，形成加弹加捻的腈纶长丝丝筒；

（5）纤维活化：将所述微蚀粗化处理后的松纱筒放置密闭的容器在离子钯条件下进行纤维活化，形成纤维活化后的松纱筒；

（6）浸渍吸附：将所述纤维活化后的松纱筒放置密闭的容器以双向加压浸渍方式的形式进行纤维表面Cu²⁺浸渍吸附，浸渍液主要成分为硫酸铜、乙二胺四乙酸二钠、酒石酸钾钠、亚铁氰化钾、吡啶、聚乙二醇、氢氧化钠和水，在一定温度与压力条件，实现Cu²⁺在纤维表面至内部的吸附、扩散和渗透，形成浸渍吸附后的松纱筒；

（7）还原生成：将所述浸渍吸附后的松纱筒继续放置密闭的容器以双向加压浸渍方式的形式实现纤维表面吸附铜的生成，还原反应液主要成分包括硫酸铜、硼氢化钠、甲醛、乙二胺四乙酸二钠、酒石酸钾钠、亚铁氰化钾、吡啶、聚乙二醇、氢氧化钠、反应速率缓冲剂，反应生成铜-硼合金，最终形成导电化处理后的松纱筒；

（8）将导电化处理后的松纱筒进行压洗、脱水、烘干、上油、络筒，完成腈纶铜硼合金导电长丝的工艺过程。

4.根据权利要求3所述的腈纶镀铜-硼合金导电长丝的制备方法，其特征在于，经过所述步骤（1）处理后的丝条沸水收缩率≤1.0％，捻度为96Z/m，强力28CN/Tex，断裂伸长率18%。

5.根据权利要求3所述的腈纶镀铜-硼合金导电长丝的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，所述松纱筒为丝条重量、纱筒外形尺寸、形状完全一致筒子，筒子的纱线密度控制在0.22-0.25Kg/dm³。

6.根据权利要求3所述的腈纶镀铜-硼合金导电长丝的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中，以双向压洗的形式进行脱油处理，脱油处理后水洗三遍将松纱筒离心脱水。

7.根据权利要求3所述的腈纶镀铜-硼合金导电长丝的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中，以双向压洗的形式对纤维表面进行微蚀粗化处理，处理后水洗三遍将松纱筒离心脱水。

8.根据权利要求3所述的腈纶镀铜-硼合金导电长丝的制备方法，其特征在于，所述步骤（5）中，以双向加压浸渍方式的形式在酸性条件下对进行纤维活化。

9.根据权利要求3所述的腈纶镀铜-硼合金导电长丝的制备方法，其特征在于，所述步骤（6）中，所述浸渍液各组分的纱线配比为：硫酸铜40%-60% 、乙二胺四乙酸二40-60%、酒石酸钾钠40-60%、亚铁氰化钾0.1%-0.5%、吡啶0.1-0.2%、聚乙二醇0.2%-0.5%、适量氢氧化钠调至PH=11，所述一定温度与压力条件，具体为38℃-45℃、 0.20MPa-0.25MPa。

10.根据权利要求3所述的腈纶镀铜-硼合金导电长丝的制备方法，其特征在于，所述步骤（7）中，所述还原反应液各组分的纱线配比为：硫酸铜40%-60%、乙二胺四乙酸二40%-60%、酒石酸钾钠40%-60%、硼氢化钠5%-10%、甲醛50%-70%、亚铁氰化钾0.1%-0.5%、吡啶0.1%-0.2%、聚乙二醇0.2%-0.5%。