CN114775085A - 一种抗静电面料及其制备方法 - Google Patents

一种抗静电面料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种抗静电面料及其制备方法，属于面料技术领域，由抗静电聚丙烯和导电剂制备而成；所述抗静电聚丙烯由聚丙烯和抗静电分子聚合制得，所述抗静电聚丙烯的化学结构式如下所示；其中，a＝3‑10；n＝100‑500。本发明面料易于吸收空气中的水分，从而提高面料的抗静电性能，另一方面，该分子具有较长的分子链，为离子型表面活性剂结构，显极性的氨基段既能够吸附周围水份，又可以中和材料表面异号电荷，从而明显提高抗静电性能，制得的面料具有极好的抗静电效果。
Figure DDA0003606903380000011

Description

一种抗静电面料及其制备方法
技术领域
本发明涉及面料技术领域，具体涉及一种抗静电面料及其制备方法。
背景技术
纺织材料是电的绝缘体材料，特别是涤纶、腈纶、氯纶、丙纶等合成纤维，其吸湿性能差，比电阻通常很高。因此，在纺织加工过程中，纤维与纤维或纤维与机件间的密切接触和摩擦，以及加工后的纺织品的相互接触、摩擦，都会造成电荷的转移以及静电的产生。
丙纶是聚丙烯纤维的商品名，由丙烯聚合，经熔融纺丝而成。是现有合成纤维中密度最小的一种。耐酸碱，强度较高，但耐光性、抗静电性能差。工业上主要用于制绳索、麻袋、滤布、网具等，也可与棉、毛、黏胶纤维混纺，用作衣料。
静电的存在，轻则影响产品的质量和织物的服用性能，重则放电产生火花，引起火灾，造成严重后果。在一些特殊环境和工作场所中，例如电子行业、医疗卫生行业以及加油站、矿井等易燃易爆的场所，抗静电织物的使用显得尤为重要。目前，将表面活性剂添加到成型纤维的表面进而获得抗静电面料是最常规、最简便的方法，但是随着洗涤次数的增加，抗静电效果会逐渐下降。因此，开发抗静电性能强且持久的抗静电面料具有深远的意义。
发明内容
本发明的目的在于提出一种抗静电面料及其制备方法，本发明抗静电聚丙烯的季铵盐结构具有良好的亲水性，易于吸收空气中的水分，从而提高面料的抗静电性能，另一方面，该分子具有较长的分子链，为离子型表面活性剂结构，显极性的氨基段既能够吸附周围水份，又可以中和材料表面异号电荷，从而明显提高抗静电性能，制得的面料具有极好的抗静电效果。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供一种抗静电面料，由抗静电聚丙烯和导电剂制备而成；所述抗静电聚丙烯由聚丙烯和抗静电分子聚合制得，所述抗静电聚丙烯的化学结构式如式Ⅰ所示：
Figure BDA0003606903360000021
其中，a＝3-10；n＝100-500。
作为本发明的进一步改进，所述抗静电分子的化学结构式如式Ⅱ所示：
Figure BDA0003606903360000022
Figure BDA0003606903360000031
其中，a＝3-10。
作为本发明的进一步改进，所述抗静电分子的制备方法如下：将甲基丙烯酰氯、二胺和碱反应，柱层析色谱分离得到单边反应的产物，加入稀盐酸中浸泡反应后，过滤，干燥，得到抗静电分子。
作为本发明的进一步改进，所述二胺选自1,3-丙二胺、1,4-丁二胺、1,5-戊二胺、1,6-己二胺、1,7-庚二胺、1,8-辛二胺、1,9-壬二胺、1,10-癸二胺中的至少一种；所述碱选自碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种。
作为本发明的进一步改进，所述甲基丙烯酰氯、二胺和碱的物质的量之比为1：(1.01-1.2)：(3-5)。
作为本发明的进一步改进，所述抗静电分子的制备方法具体如下：在0℃条件下，将1mol甲基丙烯酰氯、1.01-1.2mol二胺和3-5mol碱溶于DMF中，反应2-4h，柱层析色谱分离得到单边反应的产物，加入2-4mol/L的稀盐酸中浸泡0.5-1h反应后，过滤，干燥，得到抗静电分子。
作为本发明的进一步改进，所述抗静电聚丙烯的制备方法如下：将抗静电分子、引发剂和聚丙烯喂入螺杆挤出机，加热挤出后冷却，最后切割成均匀的抗静电聚丙烯。
作为本发明的进一步改进，所述加热温度为190-220℃；所述引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、亚硫酸氢钠、叔丁基过氧化氢、过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、异丙苯过氧化氢、过氧化二叔丁基、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化二异丙苯、过氧化环己酮、过氧化叔戊酸叔丁基酯、过氧化甲乙酮、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯、过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵中的至少一种。
作为本发明的进一步改进，所述导电剂选自石墨、碳纳米管、石墨烯中的至少一种。
本发明进一步保护一种上述的抗静电面料的制备方法，包括以下步骤：将抗静电聚丙烯和导电剂按照质量比为100：(1-3)混合，加入螺杆注塑机中，加热熔融喷丝，得到抗静电聚丙烯纤维，制成纱线，烘干进行纺织，得到抗静电面料。
本发明具有如下有益效果：本发明抗静电分子通过甲基丙烯酰氯、二胺发生反应得到酰胺化合物，通过盐酸酸化后，得到含有季铵盐抗静电分子(反应路线见图1)；进一步将该抗静电分子与聚丙烯发生接枝反应后，生成抗静电聚丙烯(反应路线见图2)；其季铵盐结构具有良好的亲水性，易于吸收空气中的水分，从而提高面料的抗静电性能，另一方面，该分子具有较长的分子链(a＝3-10)，为离子型表面活性剂结构，显极性的氨基段既能够吸附周围水份，又可以中和材料表面异号电荷，从而明显提高抗静电性能，制得的面料具有极好的抗静电效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明抗静电分子的合成路线示意图；
图2为本发明抗静电聚丙烯的合成路线示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种抗静电面料的制备方法，具体包括以下步骤：
S1.抗静电分子的制备：在0℃条件下，将1mol甲基丙烯酰氯、1.01mol 1,8-辛二胺和3mol碳酸氢钾溶于DMF中，反应2h，柱层析色谱分离得到单边反应的产物，加入2mol/L的稀盐酸中浸泡0.5h反应后，过滤，干燥，得到抗静电分子；
S2.抗静电聚丙烯的制备：将20g抗静电分子、1g过氧化苯甲酸叔丁酯和100g聚丙烯喂入螺杆挤出机，加热至190℃挤出后冷却，最后切割成均匀的抗静电聚丙烯；
S3.抗静电面料的制备：将100g抗静电聚丙烯和1g石墨烯混合，加入螺杆注塑机中，加热熔融喷丝，得到抗静电聚丙烯纤维，制成纱线，烘干进行纺织，得到抗静电面料。
实施例2
本实施例提供一种抗静电面料的制备方法，具体包括以下步骤：
S1.抗静电分子的制备：在0℃条件下，将1mol甲基丙烯酰氯、1.2mol 1,9-壬二胺和5mol氢氧化钠溶于DMF中，反应4h，柱层析色谱分离得到单边反应的产物，加入4mol/L的稀盐酸中浸泡1h反应后，过滤，干燥，得到抗静电分子；
S2.抗静电聚丙烯的制备：将40g抗静电分子、2g过氧化甲乙酮和100g聚丙烯喂入螺杆挤出机，加热至220℃挤出后冷却，最后切割成均匀的抗静电聚丙烯；
S3.抗静电面料的制备：将100g抗静电聚丙烯和3g石墨混合，加入螺杆注塑机中，加热熔融喷丝，得到抗静电聚丙烯纤维，制成纱线，烘干进行纺织，得到抗静电面料。
实施例3
本实施例提供一种抗静电面料的制备方法，具体包括以下步骤：
S1.抗静电分子的制备：在0℃条件下，将1mol甲基丙烯酰氯、1.1mol 1,5-戊二胺和4mol氢氧化钾溶于DMF中，反应3h，柱层析色谱分离得到单边反应的产物，加入3mol/L的稀盐酸中浸泡1h反应后，过滤，干燥，得到抗静电分子；
S2.抗静电聚丙烯的制备：将30g抗静电分子、1.5g过氧化二碳酸二环己酯和100g聚丙烯喂入螺杆挤出机，加热至210℃挤出后冷却，最后切割成均匀的抗静电聚丙烯；
S3.抗静电面料的制备：将100g抗静电聚丙烯和2g碳纳米管混合，加入螺杆注塑机中，加热熔融喷丝，得到抗静电聚丙烯纤维，制成纱线，烘干进行纺织，得到抗静电面料。
对比例1
与实施例3相比，抗静电分子未接枝在聚丙烯分子链上，其他条件均不改变。
具体包括以下步骤：
S1.抗静电分子的制备：在0℃条件下，将1mol甲基丙烯酰氯、1.1mol 1,5-戊二胺和4mol氢氧化钾溶于DMF中，反应3h，柱层析色谱分离得到单边反应的产物，加入3mol/L的稀盐酸中浸泡1h反应后，过滤，干燥，得到抗静电分子；
S2.抗静电面料的制备：将77g聚丙烯、23g抗静电分子和2g碳纳米管混合，加入螺杆注塑机中，加热熔融喷丝，得到抗静电聚丙烯纤维，制成纱线，烘干进行纺织，得到抗静电面料。
对比例2
与实施例3相比，未添加碳纳米管，其他条件均不改变。
具体包括以下步骤：
S1.抗静电分子的制备：在0℃条件下，将1mol甲基丙烯酰氯、1.1mol 1,5-戊二胺和4mol氢氧化钾溶于DMF中，反应3h，柱层析色谱分离得到单边反应的产物，加入3mol/L的稀盐酸中浸泡1h反应后，过滤，干燥，得到抗静电分子；
S2.抗静电聚丙烯的制备：将30g抗静电分子、1.5g过氧化二碳酸二环己酯和100g聚丙烯喂入螺杆挤出机，加热至210℃挤出后冷却，最后切割成均匀的抗静电聚丙烯；
S3.抗静电面料的制备：将102g抗静电聚丙烯加入螺杆注塑机中，加热熔融喷丝，得到抗静电聚丙烯纤维，制成纱线，烘干进行纺织，得到抗静电面料。
测试例1
将本发明实施例1-3和对比例1-2制得的抗静电面料进行性能测试，结果见表1。
电荷面密度测定方法：按照国家标准GB/T 12703.2-2021《纺织品静电测试方法第2部分：手动摩擦法》进行测试。
表1
Figure BDA0003606903360000081
由上表可知，本发明实施例1-3制得的抗静电面料具有良好的抗静电性能，具有极好的耐水洗性能以及长效抗静电性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种抗静电面料，其特征在于，由抗静电聚丙烯和导电剂制备而成；所述抗静电聚丙烯由聚丙烯和抗静电分子聚合制得，所述抗静电聚丙烯的化学结构式如式Ⅰ所示：
Figure FDA0003606903350000011
其中，a＝3-10；n＝100-500。
2.根据权利要求1所述抗静电面料，其特征在于，所述抗静电分子的化学结构式如式Ⅱ所示：
Figure FDA0003606903350000012
其中，a＝3-10。
3.根据权利要求2所述抗静电面料，其特征在于，所述抗静电分子的制备方法如下：将甲基丙烯酰氯、二胺和碱反应，柱层析色谱分离得到单边反应的产物，加入稀盐酸中浸泡反应后，过滤，干燥，得到抗静电分子。
4.根据权利要求3所述抗静电面料，其特征在于，所述二胺选自1,3-丙二胺、1,4-丁二胺、1,5-戊二胺、1,6-己二胺、1,7-庚二胺、1,8-辛二胺、1,9-壬二胺、1,10-癸二胺中的至少一种；所述碱选自碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种。
5.根据权利要求3所述抗静电面料，其特征在于，所述甲基丙烯酰氯、二胺和碱的物质的量之比为1：(1.01-1.2)：(3-5)。
6.根据权利要求3所述抗静电面料，其特征在于，所述抗静电分子的制备方法具体如下：在0℃条件下，将1mol甲基丙烯酰氯、1.01-1.2mol二胺和3-5mol碱溶于DMF中，反应2-4h，柱层析色谱分离得到单边反应的产物，加入2-4mol/L的稀盐酸中浸泡0.5-1h反应后，过滤，干燥，得到抗静电分子。
7.根据权利要求1所述抗静电面料，其特征在于，所述抗静电聚丙烯的制备方法如下：将抗静电分子、引发剂和聚丙烯喂入螺杆挤出机，加热挤出后冷却，最后切割成均匀的抗静电聚丙烯。
8.根据权利要求7所述抗静电面料，其特征在于，所述加热温度为190-220℃；所述引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、亚硫酸氢钠、叔丁基过氧化氢、过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、异丙苯过氧化氢、过氧化二叔丁基、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化二异丙苯、过氧化环己酮、过氧化叔戊酸叔丁基酯、过氧化甲乙酮、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯、过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵中的至少一种。
9.根据权利要求1所述抗静电面料，其特征在于，所述导电剂选自石墨、碳纳米管、石墨烯中的至少一种。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的抗静电面料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将抗静电聚丙烯和导电剂按照质量比为100：(1-3)混合，加入螺杆注塑机中，加热熔融喷丝，得到抗静电聚丙烯纤维，制成纱线，烘干进行纺织，得到抗静电面料。
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