CN110886029A - 一种抗静电聚酰胺6纤维及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种抗静电聚酰胺6纤维及其制备方法。所述的抗静电聚酰胺6纤维具有本征永久抗静电特性，表面电阻率小、拉伸强度高、断裂伸长率高、模量低、可染色性强，同时还具备成本低、制造过程环保的优点，另外由于纺丝工艺增加了比表面积，使得抗静电聚酰胺6纤维的表面电阻率低于相应聚酰胺6弹性体。所述抗静电聚酰胺6纤维的制备方法流程简单、连续、生产效率高、制得的产品质量稳定。

Description

一种抗静电聚酰胺6纤维及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种抗静电聚酰胺6纤维及其制备方法。

背景技术

尼龙纤维织物具有吸汗、轻质、韧性佳、抗酸碱等特点，是最适合人类穿着的人造织物之一，在服装上的应用也是尼龙纤维的主要用途之一。然而，尼龙纤维抗静电性能差，易在纤维上聚集电荷且很难消除，从而导致纤维吸附尘埃形成污垢。另外，在加工过程中，电荷的吸引或排斥还会加大加工的难度。在煤矿开采、纺织器材、电子电器等行业的特定工作环境或动态运行条件下，这些电荷的积聚将可能造成很大危害。故要求尼龙纤维具有较高的抗静电功能，以满足使用时的特性需要。

CN106120013 A公开了一种应用于内衣的抗静电聚酰胺纤维，其将改性炭黑、聚酰胺和抗氧剂投入搅拌机中混合均匀后于双螺杆挤出机中进行熔融纺丝，得到的抗静电聚酰胺纤维具有耐洗、耐摩擦、耐热及优异的抗静电性能等优点；但由于炭黑的加入，导致纤维外观呈黑色，不具备染色性。

CN103726129 B提供了一种具有抗静电功能的锦涤复合杂化纤维及其制造方法，将改性的碳纳米管按比例与高熔融指数聚酰胺切片共混，与聚酯切片通过复合熔纺制得皮芯结构锦涤复合长丝，所得复合纤维不仅具有良好抗静电功能，还具有优异的耐磨性、挺括性等特点。

CN106192050 B公开了一种抗静电聚合物复合纤维，复合纤维以聚丙烯为基体，以铂颗粒悬浮液处理的碳纳米管和锡铋合金、铅锡合金低熔点金属为填料，抗静电性较强。

CN107022805 B提供一种原位聚合复合导电/抗静电纤维的制备方法，首先将纳米导电粉体进行表面修饰制得抗静电母粒，然后将抗静电母粒与基本树脂切片混合均匀，最后进行熔体纺丝，得到原位聚合复合导电/抗静电纤维。所得纤维具有永久性抗静电功能，机械性能可以达到普通纤维的标准。

CN104593900 A公开了一种抗静电氨纶纤维及其生产方法。将掺锑的二氧化锡表面包覆的二氧化钛抗静电剂、抗氧剂、助染剂及其他助剂添加到聚氨酯聚合物溶液中，混合均匀，熟化，纺丝。所得纤维抗静电性能比常规氨纶丝有明显优势。

上述抗静电纤维的制备方法中，尽管可以获得具有一定抗静电性能的纤维，但仍然存在诸多缺点，例如：(1)加工过程复杂、生产制造成本高；(2)抗静电剂后处理或混合工艺制得的纤维，反复洗涤后抗静电剂易脱落，很难达到长久性抗静电；(3)抗静电剂与基体树脂相容性差，纤维力学性能低；(4)纤维的颜色差异，以黑色、灰色为主，可染色性差；以及(5)过程中采用多种溶剂，绿色环保性差、易附加污染。

在当前抗静电纤维的研究中，未发现以聚酰胺6弹性体为基体材料、不外加抗静电剂制备具有本征永久抗静电特性，且表面电阻率小、断裂伸长高、模量低、可染色性强，以及生产成本低、制造过程环保的抗静电纤维的相关报道。

发明内容

[技术问题]

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，并且发现，当将热塑性聚酰胺6弹性体用于制备抗静电聚酰胺6纤维时，所得到的抗静电聚酰胺6纤维具有本征永久抗静电特性，表面电阻率小、拉伸强度高、断裂伸长率高、模量低、可染色性强，同时还具备成本低、制造过程环保的优点，另外由于纺丝工艺增加了比表面积，使得抗静电聚酰胺6纤维的表面电阻率低于相应聚酰胺6弹性体。

由此，本发明提供热塑性聚酰胺6弹性体用于制备抗静电聚酰胺6纤维的用途，以及抗静电聚酰胺6纤维及其制备方法。所述抗静电聚酰胺6纤维的制备方法流程简单、连续、生产效率高、制得的产品质量稳定。

[技术方案]

根据本发明的一个方面，提供了热塑性聚酰胺6弹性体用于制备抗静电聚酰胺6纤维的用途。

其中，所述热塑性聚酰胺6弹性体是由聚酰胺6作为聚合物硬段、亲水性聚醚和/或聚醚胺作为聚合物软段的嵌段或无规共聚物，优选地，其结构如以下式1所示：

其中n＝2～15；

其中R₁为聚酰胺6硬段，其结构如以下式2所示：

其中x＝6～100；

其中，R₂为由聚醚或聚醚胺组成的软段，其数均分子量为300～8000，优选500～6000。

其中，R为由二元羧酸形成的通过酯基或酰胺基连接所述硬段与所述软段的连接单元，所述二元羧酸可以为选自乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、癸二酸、十二烷二酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸以及环己烷二甲酸中的一种或几种，优选为己二酸。

优选地，所述聚醚或聚醚胺可以为选自聚乙二醇、端氨基聚氧化乙烯、端羟基氧化丙烯-氧化乙烯共聚物、端氨基氧化乙烯-氧化丙烯共聚物的一种或几种。

其中，所述硬段的含量占聚合物硬段和软段总量的40wt～90wt％，优选为50wt～85wt％；所述软段的含量占聚合物硬段和软段总量的10wt～60wt％，优选15wt～50wt％。

所述热塑性聚酰胺6弹性体的邵氏硬度为40～65D，优选为40～60D；熔融指数为0.5～30g/10min(2.16kg、235℃)，优选1～20g/10min。

所述热塑性聚酰胺6弹性体的表面电阻率为1×10⁷～1×10¹⁰Ω，优选1.9×10⁷～6.1×10⁹Ω。

此外，所述热塑性聚酰胺6弹性体可以为，例如，选自沧州旭阳科技有限公司生产的产品6020SA01、5520SA01、5020SA01、4520SA01、4020SA01等中的一种或多种。

根据本发明的另一个方面，本发明提供了一种抗静电聚酰胺6纤维，其由上述热塑性聚酰胺6弹性体制备。

所述抗静电聚酰胺6纤维的表面电阻率为1×10⁷～1×10¹⁰Ω，优选1.6×10⁷～4.5×10⁹Ω。

所述抗静电聚酰胺6纤维的单丝细度为0.5～500dtex，优选1～200dtex，更优选1～50dtex。

所述抗静电聚酰胺6纤维为初生纤维、纤维长丝、POY纤维、加弹丝、FDY纤维或短纤维中的至少一种。

根据本发明的再一个方面，提供了一种上述抗静电聚酰胺6纤维的制备方法，包括以下步骤：

a、将上述热塑性聚酰胺6弹性体在烘箱中干燥；以及

b、将干燥好的物料进行熔融纺丝。

其中，所述步骤a中的干燥时间为2～12小时。

其中，所述步骤a中的烘箱温度为70～110℃。

其中，所述步骤b中，熔融纺丝的纺丝温度为210～280℃，优选220～260℃；喷丝板温度为220～270℃，优选220～260℃；侧吹风风速0.4～0.5m/s，侧吹风温度20～40℃；纺程长度1～6米；牵引速度为100～1500m/min，优选300～1200m/min；以及卷绕速度为100～1500m/min，优选300～1200m/min。

根据本发明的又一个方面，提供了一种制品，其含有根据本发明的抗静电聚酰胺6纤维或根据本发明的方法制备的抗静电聚酰胺6纤维。所述制品可以是尼龙纤维织物，例如内衣等。

[有益效果]

根据本发明，将热塑性聚酰胺6弹性体用于制备抗静电聚酰胺6纤维，所述的抗静电聚酰胺6纤维具有本征永久抗静电特性，表面电阻率小、拉伸强度高、断裂伸长率高、模量低、可染色性强，同时还具备成本低、制造过程环保的优点，另外由于纺丝工艺增加了比表面积，使得抗静电聚酰胺6纤维的表面电阻率低于相应聚酰胺6弹性体。所述抗静电聚酰胺6纤维的制备方法流程简单、连续、生产效率高、制得的产品质量稳定。

具体实施方式

现在，将参考以下实施例更加详细描述本发明。提供这些实施例仅用于解释说明本发明的目的，并且不应当被理解为限制本发明的范围和实质。

原料与仪器

聚酰胺6弹性体，沧州旭阳科技有限公司生产，型号如下

	6020SA01	5520SA01	5020SA01	4520SA01	4020SA01
						n	15	5	2	10	15
x	25	53	100	40	6
						连接单元R	己二酰基	己二酰基	己二酰基	己二酰基	己二酰基
软段数均分子量	500	2000	6000	1000	700
						硬段含量(wt％)	85	75	65	60	50
软段含量(wt％)	15	25	35	40	50
						熔融指数(g/10min)	1	5	10	20	20
硬度(D)	60	55	50	45	40

熔融纺丝仪，型号3011，购自四川致研科技有限公司。

实施例1

将聚酰胺6弹性体6020SA01在真空干燥箱内110℃下干燥2h，然后利用熔融纺丝仪进行熔融纺丝，设置纺丝温度260℃，喷丝板温度为260℃，侧吹风风速0.5m/s，侧吹风温度为40℃，纺程长度为6m，牵引速度为1200m/min。待纺丝过程达到稳定后进行卷绕，卷绕速度为1200m/min。

实施例2

将聚酰胺6弹性体5520SA01在真空干燥箱内100℃下干燥4h，然后利用熔融纺丝仪进行熔融纺丝，设置纺丝温度250℃，喷丝板温度为250℃，侧吹风风速0.4m/s，侧吹风温度为20℃，纺程长度为5m，牵引速度为1000m/min。待纺丝过程达到稳定后进行卷绕，卷绕速度为1000m/min。

实施例3

将聚酰胺6弹性体5020SA01在真空干燥箱内90℃下干燥8h，然后利用熔融纺丝仪进行熔融纺丝，设置纺丝温度240℃，喷丝板温度为240℃，侧吹风风速0.4m/s，侧吹风温度为35℃，纺程长度为4m，牵引速度为700m/min。待纺丝过程达到稳定后进行卷绕，卷绕速度为700m/min。

实施例4

将聚酰胺6弹性体4520SA01在真空干燥箱内80℃下干燥10h，然后利用熔融纺丝仪进行熔融纺丝，设置纺丝温度220℃，喷丝板温度为230℃，侧吹风风速0.5m/s，侧吹风温度为35℃，纺程长度为3m，牵引速度为500m/min。待纺丝过程达到稳定后进行卷绕，卷绕速度为500m/min。

实施例5

将聚酰胺6弹性体4020SA01在真空干燥箱内70℃下干燥12h，然后利用熔融纺丝仪进行熔融纺丝，设置纺丝温度220℃，喷丝板温度为220℃，侧吹风风速0.5m/s，侧吹风温度为40℃，纺程长度为1m，牵引速度为300m/min。待纺丝过程达到稳定后进行卷绕，卷绕速度为300m/min。

对比例

将聚酰胺6(熔融指数为20g/10min，宇部兴产公司产1022B)切片在真空干燥箱内90℃下干燥6h，然后利用熔融纺丝仪进行熔融纺丝，设置纺丝温度250℃，喷丝板温度为260℃，侧吹风风速0.4m/s，侧吹风温度为30℃，纺程长度为3m，牵引速度为300m/min。待纺丝过程达到稳定后进行卷绕，卷绕速度为300m/min。

上述对比例和各实施例制备的纤维按我国国家标准进行测试，结果见表1；实施例中采用的聚酰胺弹性体表面电阻率也按我国国家标准进行测试，结果见表2；具体测试标准见表3。

表1

表2

表3

从表1中可以看出本发明实施例中制备的抗静电聚酰胺6纤维的表面电阻率、断裂伸长率均优于对比例中聚酰胺6纤维，同时具备了力学性能好、模量低、可染色性强的特点；另外，从表1和表2中可以看出，抗静电聚酰胺6纤维的表面电阻率优于实施例中聚酰胺6弹性体的表面电阻率，这可能是因为聚酰胺6弹性体经熔融纺丝制成纤维后，由于比表面积的增加，表面的分子活性得到提高、容易电离，从而降低电阻率。

Claims (9)

1.热塑性聚酰胺6弹性体用于制备抗静电聚酰胺6纤维的用途，

其中，所述热塑性聚酰胺6弹性体是由聚酰胺6作为聚合物硬段、亲水性聚醚和/或聚醚胺作为聚合物软段的嵌段或无规共聚物，

优选地，所述热塑性聚酰胺6弹性体结构如以下式1所示：

其中n＝2～15；

其中R₁为聚酰胺6硬段，其结构如以下式2所示：

其中x＝6～100；

其中，R₂为由聚醚或聚醚胺组成的软段，其数均分子量为300～8000，优选500～6000，

其中，R为由二元羧酸形成的通过酯基或酰胺基连接所述硬段与所述软段的连接单元，所述二元羧酸为选自乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、癸二酸、十二烷二酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸以及环己烷二甲酸中的一种或几种，优选为己二酸，

其中，所述聚醚或聚醚胺为选自聚乙二醇、端氨基聚氧化乙烯、端羟基氧化丙烯-氧化乙烯共聚物、端氨基氧化乙烯-氧化丙烯共聚物中的一种或几种，

优选地，所述硬段的含量占聚合物硬段和软段总量的40wt～90wt％，优选为50wt～85wt％；所述软段的含量占聚合物硬段和软段总量的10wt～60wt％，优选15wt～50wt％，以及

优选地，所述热塑性聚酰胺6弹性体的邵氏硬度为40～65D，优选为40～60D；熔融指数为0.5～30g/10min(2.16kg、235℃)，优选1～20g/10min；以及表面电阻率为1×10⁷～1×10¹⁰Ω，优选1.9×10⁷～6.1×10⁹Ω。

2.一种抗静电聚酰胺6纤维，其由权利要求1中所述的热塑性聚酰胺6弹性体制备。

3.根据权利要求2所述的抗静电聚酰胺6纤维，其中，所述抗静电聚酰胺6纤维的表面电阻率为1×10⁷～1×10¹⁰Ω，优选1.6×10⁷～4.5×10⁹Ω。

4.根据权利要求2所述的抗静电聚酰胺6纤维，其中，所述抗静电聚酰胺6纤维的单丝细度为0.5～500dtex，优选1～200dtex，更优选1～50dtex。

5.根据权利要求2所述的抗静电聚酰胺6纤维，其中，所述抗静电聚酰胺6纤维为初生纤维、纤维长丝、POY纤维、加弹丝、FDY纤维或短纤维中的至少一种。

6.一种抗静电聚酰胺6纤维的制备方法，所述方法包括以下步骤：

a、将权利要求1中所述的热塑性聚酰胺6弹性体在烘箱中干燥；以及

b、将干燥好的物料进行熔融纺丝。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其中，所述步骤a中，干燥时间为2～12小时，烘箱温度为70～110℃。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其中，所述步骤b中，熔融纺丝的纺丝温度为210～280℃，优选220～260℃；喷丝板温度为220～270℃，优选220～260℃；侧吹风风速0.4～0.5m/s，侧吹风温度20～40℃；纺程长度1～6米；牵引速度为100～1500m/min，优选300～1200m/min；以及卷绕速度为100～1500m/min，优选300～1200m/min。

9.一种制品，其含有根据权利要求2-5所述的抗静电聚酰胺6纤维，或者根据权利要求6-8所述的方法制备的抗静电聚酰胺6纤维。