CN112376133A - 一种抗静电纤维、制备方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及纺织材料技术领域，具体涉及一种抗静电纤维、制备方法及其应用，该纤维以聚对苯二甲酸丁二酯为主要材料，经熔融纺丝法制备得到，其具有皮层和芯层结构，皮层为聚对苯二甲酸丁二酯‑乙醇酸共聚酯，芯层为具有抗静电性能的改性聚对苯二甲酸丁二酯，该纤维不仅具有优异的抗静电性能，且柔软有光泽，弹性较好，在机械强度、耐高温、抗老化性能方面具有优异的表现，适宜规模化推广和生产。

Description

一种抗静电纤维、制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及纺织材料技术领域，具体涉及一种抗静电纤维、制备方法及其应用。
背景技术
静电现象是指两种物质互相接触或摩擦时，因其内部结构中电荷载体的能量分布不同，在各自表面发生电荷再分配。当两种物质分离时，各自带有过量高于初始状态的正(或负)电荷现象。在生活中衣物表面上大量堆积静电，会使衣物上吸附灰尘，使得衣服黏附在身体上，影响人的正常生活，而且还会对人体造成瞬间冲击性电击，对人体心脏神经等部位造成损害，引起人受惊起跳、做出强烈反应、不舒适、精神紧张等。抗静电纺织材料的出现影响巨大，它不仅提高了产品的合格率与生产率、降低了生产成本与事故发生率，同时也可以满足许多特殊行业和工作场所的需要。
聚酯纤维目前是合成纤维中产量最大的品种，由于聚酯纤维具有强度高、弹性好、抗皱性强、耐磨性佳以及优异的耐热性等特点，无论在民用和工业上都是一种较为理想的纺织材料。但由于聚酯纤维大分子化学结构紧密，缺少极性基团，吸湿性差，抗静电性差，与天然纤维相比，在加工和使用过程中，聚酯纤维容易产生静电，使加工过程不能顺利进行，在许多的工业环境中甚至会引起火灾，造成危害，对服用舒适性也产生很大影响。因此，聚酯纤维的静电问题严重影响其在一些领域的广泛使用，聚酯纤维的抗静电改性也成为了一个重要的研究热点。目前，国内外对聚酯纤维的抗静电改性方法很多，大致可分为化学方法改性和物理方法改性，其中，化学方法包括共聚、接枝等，通过分子间的化学反应来改变聚酯的分子结构，从而对聚酯纤维进行改性，得到的聚酯纤维具有持久抗静电性和优良的抗静电效果，但现在对聚酯纤维的改性处理方法仍有许多不足之处，抗静电聚酯纤维的研究仍具有很大意义。
以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的旨在提供一种抗静电纤维、制备方法及其应用，该纤维以聚对苯二甲酸丁二酯为主要材料，经熔融纺丝法制备得到，材料便宜易得，制备方法简单易操作、能耗小、成本低、易成型，纤维不仅具有优异的抗静电性能，且柔软有光泽，弹性较好，在机械强度、耐高温、抗老化性能方面具有优异的表现，适宜规模化推广和生产。
为了实现上述目的，本发明提供如下课题一至课题三所述之技术方案。
课题一，一种抗静电纤维，所述抗静电纤维具有皮层和芯层结构，皮层为聚对苯二甲酸丁二酯-乙醇酸共聚酯，芯层为具有抗静电性能的改性聚对苯二甲酸丁二酯；其中，芯层质量不超过纤维总质量的38％。
本课题所述抗静电纤维以聚对苯二甲酸丁二酯为主要原料制备得到，芯层结构具有良好吸湿性、抗静电性能，赋予纤维优异的抗静电性能，皮层结构使纤维具有优异的力学性能，乙醇酸与聚对苯二甲酸丁二酯的共聚改善了聚酯纤维透气性差、耐摩擦性能差、易起毛起球的问题，此外，皮芯结构使纤维在机械强度、耐高温、抗老化性能方面优异，抗静电性稳定持久，提高了纤维使用的安全性，避免了纤维极易产生静电进而导致静电火花放电的发生。
进一步地，前述所述聚对苯二甲酸丁二酯-乙醇酸共聚酯经由包括下述步骤的方法制备得到：
1)将1重量份的对苯二甲酸与1～1.5重量份的1,4-丁二醇混合，然后加入混合物料重量的0.15～0.5％的钛酸四丁酯，在氮气氛围中，180～200℃下搅拌反应0.5～1h，然后升温至225～235℃，减压至3.5～5×104Pa继续反应2～6h，得到对苯二甲酸丁二酯；
2)将乙醇酸溶于0.5～3重量倍的去离子水中，常压下加热至80～95℃反应1～3h，保持温度不变，压力降至0.5～2×104Pa，继续反应1～3h，得到低聚乙醇酸；
3)向对苯二甲酸丁二酯溶液中加入低聚乙醇酸，抽真空至200～300Pa，在220～250℃下反应2～6h；
4)反应结束后将所得产物溶于5～10重量倍的二氯甲烷中，加入足量甲醇，静置，待沉淀完全后过滤，并置于50～70℃真空干燥箱中干燥10～24h，得到目标产物。
更进一步地，所述制备聚对苯二甲酸丁二酯-乙醇酸共聚酯的步骤1)中，搅拌速率为350～500r/min。
更进一步地，所述制备聚对苯二甲酸丁二酯-乙醇酸共聚酯的步骤1)中，升温速率是5～10℃/min。
更进一步地，所述制备聚对苯二甲酸丁二酯-乙醇酸共聚酯的步骤2)中，制备得到的低聚乙醇酸的相对分子质量为800～2000。
更进一步地，所述制备聚对苯二甲酸丁二酯-乙醇酸共聚酯的步骤3)中，对苯二甲酸丁二酯和低聚乙醇酸添加重量比为1:0.15～0.3。
经本发明所述方法制备聚对苯二甲酸丁二酯-乙醇酸共聚酯，乙醇酸的引入降低了聚合物的玻璃化转变温度，其成型加工性能得到一定改善；控制反应条件，使聚对苯二甲酸丁二酯-乙醇酸共聚酯分子链中乙醇酸链段的比重为30～55％，使终产物具有优异的机械性能和耐摩擦性能。
进一步地，前述所述改性聚对苯二甲酸丁二酯经由下述方法制备得到：
1)将聚乙二醇单烯丙基醚加入到5～10重量倍的N,N-二甲基甲酰胺中，加入2-巯基乙胺盐酸盐，搅拌均匀，升温至60～65℃，边搅拌边加入催化剂，反应10～24h，减压蒸馏除去大部分溶剂后，加入8～15重量份去离子水，室温下加入15～20重量份的1mol/L的碳酸钾溶液，再减压蒸发除水，加入30～40重量份的二氯甲烷，搅拌10～40min，过滤，滤液加入20～30重量份的无水乙醚沉淀，抽滤，将沉淀干燥得单氨基聚乙二醇；
2)将0.2～0.5重量份碳纳米管分散剂TNWDIS加入到90～100重量份的去离子水中，超声分散溶解，然后加入1.5～3重量份的碳纳米管，球磨分散4～6h，得到碳纳米管分散液；
3)将10～15重量份的对苯二甲酸二羟丁基酯在220～230℃下加热熔融，加入1.5～3重量份的单氨基聚乙二醇，然后升高温度至250～260℃，搅拌反应1.5～4h，然后加入碳纳米管分散液，抽真空，240～260℃下反应2～6h，产物经干燥即得。
本发明以对苯二甲酸二羟丁基酯作为反应底物，利用单氨基聚乙二醇、碳纳米管进行共聚改性，制备得到具有抗静电性的聚酯芯材；单氨基聚乙二醇聚乙二醇的引入，提高了聚酯大分子链的柔性和吸湿性，降低了聚合物表面因摩擦引起的静电荷的积累，相比于利用聚乙二醇，选用末端为氨基的聚乙二醇对其进行共聚改性的聚酯使纤维的抗静电性更持久；碳纳米管在聚合物内部较好的分散，形成良好的导电通路，加快积聚静电荷的释放，使制得的纤维具有优异的抗静电性。
更进一步地，所述制备改性聚对苯二甲酸丁二酯的步骤1)中，聚乙二醇单烯丙基醚的数均分子量Mn＝800～3000。相比选用分子量更高的聚乙二醇单烯丙基醚，选择Mn＝800～3000的聚乙二醇单烯丙基醚，粘度适中有利于反应的进行，分子链中有大量的羟基使得终产物抗静电纤维具有不俗的吸湿性、抗静电性能，且力学性能方面也表现优异。
更进一步地，所述制备改性聚对苯二甲酸丁二酯的步骤1)中，聚乙二醇单烯丙基醚与2-巯基乙胺盐酸盐的添加重量比为1～3.5:1。
更进一步地，所述制备改性聚对苯二甲酸丁二酯的步骤1)中，催化剂为偶氮二异丁腈/KOH混合溶液，偶氮二异丁腈/KOH的混合比为1:0.15～0.6。相比利用单一的偶氮类催化剂，选取偶氮二异丁腈/KOH混合溶液作催化剂，不仅可以加快反应的进行，减少能耗，且有利于后期对对苯二甲酸丁二酯的改性，并使终产物抗静电纤维的机械强度有所提高。
更进一步地，所述制备改性聚对苯二甲酸丁二酯的步骤1)中，催化剂的添加量为混合溶液重量的0.1～2％，添加速率为0.1～0.25mL/s。
更进一步地，所述制备改性聚对苯二甲酸丁二酯的步骤1)中，搅拌速率为100～250r/min。
更进一步地，所述制备改性聚对苯二甲酸丁二酯的步骤2)中，碳纳米管为多壁碳纳米管，直径为20～50nm。
更进一步地，所述制备改性聚对苯二甲酸丁二酯的步骤2)中，超声波频率为25～30kHz，功率密度为0.40～0.50W/cm2。
更进一步地，所述制备改性聚对苯二甲酸丁二酯的步骤2)中，球磨介质为硅酸锆或氧化锆。
更进一步地，所述制备改性聚对苯二甲酸丁二酯的步骤3)中，单氨基聚乙二醇分次加入，第一次加入量为总量的25～40％，反应0.5～1h后，将剩余单氨基聚乙二醇全部加入。
更进一步地，所述制备改性聚对苯二甲酸丁二酯的步骤3)中，真空度为180～250Pa。
更进一步地，所述制备改性聚对苯二甲酸丁二酯的步骤3)中，干燥是指在不低于65℃的真空干燥箱中干燥2～6h。
经本课题所述方法制备得到改性聚对苯二甲酸丁二酯，高含量PEG分子柔性链段的引入降低了共聚酯的熔点，有利于聚酯的纺丝过程，并赋予纤维吸湿、抗静电性能；相比仅用单氨基聚乙二醇改性，选用单氨基聚乙二醇和碳纳米管作为混合抗静电成份，制得的终产物纤维的抗静电性能更优异，且机械强度更高；改性聚对苯二甲酸丁二酯与聚对苯二甲酸丁二酯-乙醇酸共聚酯的协同作用，使终产物纤维不仅具有优异的抗静电性，且抗静电性稳定持久，提高了纤维使用的安全性，在机械强度、耐高温、抗老化性能方面表现优异。
课题二，前述课题一所述抗静电纤维的制备方法，具体包括下述步骤：
采用复合纺丝设备，用2台螺杆挤出机分别熔融改性聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸丁二酯-乙醇酸共聚酯，将两种高聚物熔体经计量泵计量后输送到复合纺丝组件挤出，熔体丝条冷却、上油、卷绕再拉伸、定型后得到抗静电纤维。
进一步地，所述制备抗静电纤维的步骤中，熔融纺丝温度：230～250℃，卷绕速度：200～350m/min，拉伸温度：80～100℃，定型温度：150～165℃，拉伸倍数：2.5～5.0倍。
更进一步地，所述制备抗静电纤维的步骤中，改性聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸丁二酯-乙醇酸共聚酯的添加重量比为75:25～62:38。
本课题提供的抗静电纤维的制备方法，具有工艺路线简洁、生产周期短、无污染、能耗小、成本低、易成型的特点；制备得到的抗静电纤维具有皮-芯结构，皮层为聚对苯二甲酸丁二酯-乙醇酸共聚酯，芯层为具有抗静电性能的改性聚对苯二甲酸丁二酯；控制皮层和芯层高聚物的添加重量比，使纤维中芯层质量不超过纤维总质量的38％，使纤维具有优异的抗静电性能、力学性能，且在耐高温、抗老化性能方面优异，抗静电性稳定持久，提高了纤维使用的安全性。
课题三，前述课题一或课题二所述的抗静电纤维在制备服装面料中的应用。
本发明的有益效果为：
1)制备聚对苯二甲酸丁二酯-乙醇酸共聚酯过程中，乙醇酸的引入降低了聚合物的玻璃化转变温度，其成型加工性能得到一定改善；控制反应条件，使聚对苯二甲酸丁二酯-乙醇酸共聚酯分子链中乙醇酸链段的比重为30～55％，使终产物具有优异的机械性能和耐摩擦性能和透气性；
2)单氨基聚乙二醇聚乙二醇的引入，提高了聚酯大分子链的柔性和吸湿性，降低了聚合物表面因摩擦引起的静电荷的积累，相比于利用聚乙二醇，选用末端为氨基的聚乙二醇对其进行共聚改性的聚酯使纤维的抗静电性更持久；
3)相比利用单一的偶氮类催化剂，选取偶氮二异丁腈/KOH混合溶液作催化剂，不仅可以加快反应的进行，减少能耗，且有利于后期对对苯二甲酸丁二酯的改性，并使终产物抗静电纤维的机械强度有所提高；
4)相比仅用单氨基聚乙二醇改性，选用单氨基聚乙二醇和碳纳米管作为混合抗静电成份，制得的终产物纤维的抗静电性能更优异，且机械强度更高；改性聚对苯二甲酸丁二酯与聚对苯二甲酸丁二酯-乙醇酸共聚酯的协同作用，使终产物纤维不仅具有优异的抗静电性，且抗静电性稳定持久，提高了纤维使用的安全性，在机械强度、耐高温、抗老化性能方面表现优异。
本发明为实现上述目的而采用了上述技术方案，弥补了现有技术的不足，设计合理，操作方便。
附图说明
为让本发明的上述和/或其他目的、特征、优点与实例能更明显易懂，所附附图的说明如下：
图1为本发明实施例1聚对苯二甲酸丁二酯-乙醇酸共聚酯的核磁氢谱图；
图2为本发明抗静电纤维水洗后的失重率测试结果示意图。
具体实施方式
本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当替换和/或改动工艺参数实现，然而特别需要指出的是，所有类似的替换和/或改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明所述产品和制备方法已经通过较佳实例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的产品和制备方法进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
除非另有定义，本文所使用的技术和科学术语，具有本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同的含义。本文中所描述的材料、方法和实例仅是说明性的，并不是用来作为限制。所有出版物、专利申请案、专利案、临时申请案、数据库条目及本文中提及的其它参考文献等，其整体被并入本文中作为参考。若有冲突，以本说明书包括定义为准。
除非具体说明，本文所描述的材料、方法和实例仅是示例性的，而非限制性的。尽管与本文所述的那些方法和材料类似或等同的方法和材料可用于本发明的实施或测试，但本文仍描述了合适的方法和材料。
以下结合具体实施方式和附图对本发明的技术方案作进一步详细描述。
实施例1：一种抗静电纤维：
本实施例提供了一种抗静电纤维，其具有皮-芯结构，皮层为聚对苯二甲酸丁二酯-乙醇酸共聚酯，芯层为具有抗静电性能的改性聚对苯二甲酸丁二酯；其中，芯层质量为纤维总质量的32％。
本实施例所述抗静电纤维具体经由包括下述步骤的方法制备得到：
1)制备聚对苯二甲酸丁二酯-乙醇酸共聚酯：
1.1)将10g的对苯二甲酸与12.5g的1,4-丁二醇混合，然后加入0.09g的钛酸四丁酯，在氮气氛围中，180℃、400r/min转速下搅拌反应1h，然后以8min/s的升温速率升温至230℃，减压至4×104Pa继续反应6h，得到对苯二甲酸丁二酯；
1.2)将6g的乙醇酸溶于15g的去离子水中，常压下加热至95℃反应2，保持温度不变，压力降至1.5×104Pa，继续反应1.5h，得到低聚乙醇酸；
1.3)向对苯二甲酸丁二酯溶液中加入低聚乙醇酸，抽真空至250Pa，在230℃下反应2～6h；
1.4)反应结束后将所得产物溶于300g的二氯甲烷中，加入足量甲醇，静置，待沉淀完全后过滤，并置于60℃真空干燥箱中干燥24h，得到目标产物。
2)制备改性聚对苯二甲酸丁二酯：
2.1)将2g聚乙二醇单烯丙基醚(Mn＝2500)加入到10gN,N-二甲基甲酰胺中，加入1g2-巯基乙胺盐酸盐，搅拌均匀，升温至65℃，200r/min搅拌速率下加入终浓度为1.5％的催化剂偶氮二异丁腈/KOH混合溶液(混合比1:0.4)，反应20h，减压蒸馏除去大部分溶剂后，加入15g去离子水，室温下加入20g的1mol/L的碳酸钾溶液，再减压蒸发除水，加入40g的二氯甲烷，搅拌30min，过滤，滤液加入30g的无水乙醚沉淀，抽滤，将沉淀干燥得单氨基聚乙二醇；
2.2)将0.3g碳纳米管分散剂TNWDIS加入到100g的去离子水中，超声分散(超声频率30kHz，功率密度为0.50W/cm2)溶解，然后加入2.5g的碳纳米管，球磨分散6h，得到碳纳米管分散液；
2.3)对12g的对苯二甲酸二羟丁基酯在230℃下加热熔融，加入0.6g的单氨基聚乙二醇，然后升高温度至250～260℃，搅拌反应0.5h，加入1.4g的单氨基聚乙二醇继续反应2h，然后加入碳纳米管分散液，抽真空至200Pa，250℃下反应4h，产物在65℃的真空干燥箱中干燥4h即得。
3)制备抗静电纤维：
采用复合纺丝设备，用2台螺杆挤出机在245℃下分别熔融32g改性聚对苯二甲酸丁二酯、68g聚对苯二甲酸丁二酯-乙醇酸共聚酯，将两种高聚物熔体经计量泵计量后输送到复合纺丝组件挤出，熔体丝条冷却、上油、卷绕(速度300m/min)再拉伸(温度：90℃、拉伸倍数：5.0倍)、定型(温度：160℃)后得到抗静电纤维。
实施例2：另一种抗静电纤维：
本实施例提供另一种抗静电纤维，所述方法与实施例1基本相同，不同之处在于本实例中，制备聚对苯二甲酸丁二酯-乙醇酸共聚酯步骤3)中，对苯二甲酸丁二酯与低聚乙醇酸的添加重量比为1:0.1。
实施例3：另一种抗静电纤维：
本实施例提供另一种抗静电纤维，所述方法与实施例1基本相同，不同之处在于本实例中，制备聚对苯二甲酸丁二酯-乙醇酸共聚酯步骤3)中，对苯二甲酸丁二酯与低聚乙醇酸的添加重量比为1:0.15。
实施例4：另一种抗静电纤维：
本实施例提供另一种抗静电纤维，所述方法与实施例1基本相同，不同之处在于本实例中，制备聚对苯二甲酸丁二酯-乙醇酸共聚酯步骤3)中，对苯二甲酸丁二酯与低聚乙醇酸的添加重量比为1:0.3。
实施例4：另一种抗静电纤维：
本实施例提供另一种抗静电纤维，所述方法与实施例1基本相同，不同之处在于本实例中，制备聚对苯二甲酸丁二酯-乙醇酸共聚酯步骤3)中，对苯二甲酸丁二酯与低聚乙醇酸的添加重量比为1:0.5。
实施例6：另一种抗静电纤维：
本实施例提供另一种抗静电纤维，所述方法与实施例1基本相同，不同之处在于本实例中，利用聚对苯二甲酸丁二酯代替聚对苯二甲酸丁二酯-乙醇酸共聚酯作为皮层制备抗静电纤维。
实施例7：另一种抗静电纤维：
本实施例提供另一种抗静电纤维，所述方法与实施例1基本相同，不同之处在于本实例中，制备改性聚对苯二甲酸丁二酯的步骤1)中，聚乙二醇单烯丙基醚的Mn＝600。
实施例8：另一种抗静电纤维：
本实施例提供另一种抗静电纤维，所述方法与实施例1基本相同，不同之处在于本实例中，制备改性聚对苯二甲酸丁二酯的步骤1)中，聚乙二醇单烯丙基醚的Mn＝3000。
实施例9：另一种抗静电纤维：
本实施例提供另一种抗静电纤维，所述方法与实施例1基本相同，不同之处在于本实例中，制备改性聚对苯二甲酸丁二酯的步骤1)中，聚乙二醇单烯丙基醚的Mn＝5000。
实施例10：另一种抗静电纤维：
本实施例提供另一种抗静电纤维，所述方法与实施例1基本相同，不同之处在于本实例中，制备改性聚对苯二甲酸丁二酯步骤中，利用聚乙二醇代替单氨基聚乙二醇对聚对苯二甲酸丁二酯进行改性。
实施例11：另一种抗静电纤维：
本实施例提供另一种抗静电纤维，所述方法与实施例1基本相同，不同之处在于本实例中，制备改性聚对苯二甲酸丁二酯步骤中，不添加碳纳米管。
实施例12：另一种抗静电纤维：
本实施例提供另一种抗静电纤维，所述方法与实施例1基本相同，不同之处在于本实例中，制备改性聚对苯二甲酸丁二酯步骤1)中，催化剂为偶氮二异丁腈。
实施例13：另一种抗静电纤维：
本实施例提供另一种抗静电纤维，所述方法与实施例1基本相同，不同之处在于本实例中，制备抗静电纤维步骤中，聚对苯二甲酸丁二酯-乙醇酸共聚酯、改性聚对苯二甲酸丁二酯的添加重量比为80:20。
实施例14：另一种抗静电纤维：
本实施例提供另一种抗静电纤维，所述方法与实施例1基本相同，不同之处在于本实例中，制备抗静电纤维步骤中，聚对苯二甲酸丁二酯-乙醇酸共聚酯、改性聚对苯二甲酸丁二酯的添加重量比为75:25。
实施例15：另一种抗静电纤维：
本实施例提供另一种抗静电纤维，所述方法与实施例1基本相同，不同之处在于本实例中，制备抗静电纤维步骤中，聚对苯二甲酸丁二酯-乙醇酸共聚酯、改性聚对苯二甲酸丁二酯的添加重量比为50:50。
实施例16：另一种抗静电纤维：
本实施例提供另一种抗静电纤维，所述方法与实施例1基本相同，不同之处在于本实例中，制备抗静电纤维步骤中，仅用改性聚对苯二甲酸丁二酯制备纤维。
实验例1：力学性能：
以实施例1～16中的抗静电纤维为检测对象，按照GB/14337-93进行断裂强度和断裂伸长率测试。测试结果如表1所示。
表1力学性能
实施例 断裂强度(cN/dtex) 断裂伸长率/％ 实施例 断裂强度(cN/dtex) 断裂伸长率/％
1 6.82 32.5 9 6.23 28.8
2 5.05 23.2 10 6.52 30.7
3 5.71 25.7 11 4.89 32.1
4 6.25 29.8 12 5.57 26.7
5 6.08 28.5 13 6.07 29.5
6 4.87 20.7 14 6.28 29.1
7 5.47 26.2 15 5.12 25.1
8 6.69 31.2 16 4.73 20.1
如表1所示，本发明所述方法制备得到的抗静电纤维具有优异的断裂强度和断裂伸长率，符合一般服用的要求；还可以看出，无论是乙醇酸与聚对苯二甲酸丁二酯的共聚、聚乙二醇单烯丙基醚的分子量还是纤维中皮芯所占比例均会对抗静电纤维的断裂强度产生影响，作为皮层的聚对苯二甲酸丁二酯-乙醇酸共聚酯对纤维的力学性能起主要作用，因此，聚对苯二甲酸丁二酯-乙醇酸共聚酯中乙醇酸的含量对纤维的断裂强度、断裂伸长率影响较大。
实验例2：抗静电性能：
以实施例1～16中的抗静电纤维为检测对象，进行抗静电性能检测，具体包括：
A比电阻测试法：将被测样品放置在绝缘平板上，上放电极装置，在电极装置间施加直流电压测量样品的电阻，表面比电阻越小抗静电性能越优异；
B吸灰高度法：将纤维在特定摩擦布上摩擦，然后迅速放在距离新鲜烟灰2mm的位置，观察纤维或织物带静电后吸附烟灰的高度，实验结果如表2所示。
表2抗静电性能
实施例 比电阻/Ω 吸灰高度/cm 实施例 比电阻/Ω 吸灰高度/cm
1 4.8×10<sup>8</sup> 0 9 9.7×10<sup>8</sup> 0
2 6.5×10<sup>8</sup> 0 10 5.8×10<sup>8</sup> 0
3 5.9×10<sup>8</sup> 0 11 6.7×10<sup>9</sup> 0.7～1
4 6.1×10<sup>8</sup> 0 12 5.7×10<sup>8</sup> 0
5 5.4×10<sup>8</sup> 0 13 1.4×10<sup>9</sup> 0.1～0.2
6 7.4×10<sup>8</sup> 0 14 9.2×10<sup>8</sup> 0
7 1.7×10<sup>9</sup> 0.1～0.3 15 4.1×10<sup>8</sup> 0
8 8.3×108 0 16 6.8×108 0
由表2可以看出，本发明所述方法制备的纤维具有优异的抗静电性，纤维中芯层改性聚对苯二甲酸丁二酯为纤维的主要抗静电成分，聚乙二醇单烯丙基醚和碳纳米管起关键性作用，对比实施例1和7～9可以看出，聚乙二醇单烯丙基醚的分子量影响终产物纤维的抗静电性，对比实施例11可以看出，仅用聚乙二醇单烯丙基醚制得的纤维抗静电性相对较差，说明，聚乙二醇单烯丙基醚与碳纳米管的协同作用，使纤维具有优异的抗静电性。
实验例3：耐水洗性能：
以实施例1～16中的抗静电纤维为检测对象，进行耐水洗性测试，测试方法如下：将纤维放入去离子水中常温浸泡30min后冲洗，75℃烘干2h；对其进行多次水洗，将纤维称重并按照公式(1)计算其失重率(％)：
失重率(％)＝(原纤维干重－水洗后纤维的干重)/原纤维干重×100％(1)；
同时测量其吸灰高度，测试结果如图2所示。
通过测试发现，纤维经水洗后仍保持较好的抗静电性能，与原纤维相比，水洗后的纤维吸灰高度几乎无变化，说明本发明所述方法制备的纤维的抗静电性较为持久；从图2可以看出，纤维经3次水洗后，失重率仍小于0.15％，说明本发明所述方法制备的纤维的耐水性较好。
实验例4：抗老化性能：
以实施例1～16中的抗静电纤维为检测对象，进行抗老化性能测试，将纤维在135±5℃的热老化箱中放置一段时间，然后测定其断裂强度和断裂伸长率。
经测试发现，本发明所述方法制备的纤维在135±5℃的热老化箱中放置198h后，其断裂强度和断裂伸长率仍能保持92％以上，放置240h后，其断裂强度和断裂伸长率仍能保持80％以上，说明本发明所述方法制备的抗静电纤维的抗老化性能良好，可长期使用。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。
虽然上述具体实施方式已经显示、描述并指出应用于各种实施方案的新颖特征，但应理解，在不脱离本公开内容的精神的前提下，可对所说明的装置或方法的形式和细节进行各种省略、替换和改变。另外，上述各种特征和方法可彼此独立地使用，或可以各种方式组合。所有可能的组合和子组合均旨在落在本公开内容的范围内。上述许多实施方案包括类似的组分，并且因此，这些类似的组分在不同的实施方案中可互换。虽然已经在某些实施方案和实施例的上下文中公开了本发明，但本领域技术人员应理解，本发明可超出具体公开的实施方案延伸至其它的替代实施方案和/或应用以及其明显的修改和等同物。因此，本发明不旨在受本文优选实施方案的具体公开内容限制。

Claims (10)

1.一种抗静电纤维，其特征在于，所述抗静电纤维具有皮层和芯层结构，皮层为聚对苯二甲酸丁二酯-乙醇酸共聚酯，芯层为具有抗静电性能的改性聚对苯二甲酸丁二酯；其中，芯层质量不超过纤维总质量的38％。
2.根据权利要求1所述抗静电纤维，其特征在于，所述聚对苯二甲酸丁二酯-乙醇酸共聚酯经由包括下述步骤的方法制备得到：
1)将1重量份的对苯二甲酸与1～1.5重量份的1,4-丁二醇混合，然后加入混合物料重量的0.15～0.5％的钛酸四丁酯，在氮气氛围中，180～200℃下搅拌反应0.5～1h，然后升温至225～235℃，减压至3.5～5×104Pa继续反应2～6h，得到对苯二甲酸丁二酯；
2)将乙醇酸溶于0.5～3重量倍的去离子水中，常压下加热至80～95℃反应1～3h，保持温度不变，压力降至0.5～2×104Pa，继续反应1～3h，得到低聚乙醇酸；
3)向对苯二甲酸丁二酯溶液中加入低聚乙醇酸，抽真空至200～300Pa，在220～250℃下反应2～6h；
4)反应结束后将所得产物溶于5～10重量倍的二氯甲烷中，加入足量甲醇，静置，待沉淀完全后过滤，并置于50～70℃真空干燥箱中干燥10～24h，得到目标产物。
3.根据权利要求2所述抗静电纤维，其特征在于，所述制备聚对苯二甲酸丁二酯-乙醇酸共聚酯步骤3)中，对苯二甲酸丁二酯和低聚乙醇酸添加重量比为1:0.15～0.3。
4.根据要求1～3任一项所述抗静电纤维，其特征在于，所述改性聚对苯二甲酸丁二酯经由下述方法制备得到：
1)将聚乙二醇单烯丙基醚加入到5～10重量倍的N,N-二甲基甲酰胺中，加入2-巯基乙胺盐酸盐，搅拌均匀，升温至60～65℃，边搅拌边加入催化剂，反应10～24h，减压蒸馏除去大部分溶剂后，加入8～15重量份去离子水，室温下加入15～20重量份的1mol/L的碳酸钾溶液，再减压蒸发除水，加入30～40重量份的二氯甲烷，搅拌10～40min，过滤，滤液加入20～30重量份的无水乙醚沉淀，抽滤，将沉淀干燥得单氨基聚乙二醇；
2)将0.2～0.5重量份碳纳米管分散剂TNWDIS加入到90～100重量份的去离子水中，超声分散溶解，然后加入1.5～3重量份的碳纳米管，球磨分散4～6h，得到碳纳米管分散液；
3)将10～15重量份的对苯二甲酸二羟丁基酯在220～230℃下加热熔融，加入1.5～3重量份的单氨基聚乙二醇，然后升高温度至250～260℃，搅拌反应1.5～4h，然后加入碳纳米管分散液，抽真空，240～260℃下反应2～6h，产物经干燥即得。
5.根据权利要求4所述抗静电纤维，其特征在于，所述制备改性聚对苯二甲酸丁二酯的步骤1)中，聚乙二醇单烯丙基醚的数均分子量Mn＝800～3000。
6.根据权利要求4或5所述抗静电纤维，其特征在于，所述制备改性聚对苯二甲酸丁二酯的步骤1)中，催化剂为偶氮二异丁腈/KOH混合溶液，偶氮二异丁腈/KOH的混合比为1:0.15～0.6。
7.根据权利要求4～6任一项所述抗静电纤维，其特征在于，制备改性聚对苯二甲酸丁二酯的步骤3)中，单氨基聚乙二醇分次加入，第一次加入量为总量的25～40％，反应0.5～1h后，将剩余单氨基聚乙二醇全部加入。
8.权利要求1～7任一项所述抗静电纤维的制备方法，具体包括下述步骤：
采用复合纺丝设备，用2台螺杆挤出机分别熔融改性聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸丁二酯-乙醇酸共聚酯，将两种高聚物熔体经计量泵计量后输送到复合纺丝组件挤出，熔体丝条冷却、上油、卷绕再拉伸、定型后得到抗静电纤维。
9.根据权利要求8所述方法，其特征在于，所述制备抗静电纤维的步骤中，改性聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸丁二酯-乙醇酸共聚酯的添加重量比为75:25～62:38。
10.权利要求1～9任一项所述方法制备得到的抗静电纤维制备在服装面料中的应用。
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