CN116180271A - 一种超弹复合型导电毛条及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及涤纶毛条技术领域，具体公开了一种超弹复合型导电毛条及其制备方法。超弹复合型导电毛条由混合体经过熔融和喷丝加工后得到，混合体包括如下重量份的组分：聚对苯二甲酸乙二醇酯60‑70份，阻燃树脂30‑40份，导电聚合物粉体40‑60份，增韧剂10‑30份，增塑剂10‑20份，铜锡镍合金8‑12份，黏连剂10‑20份，阻燃树脂的组分包括2‑羧乙基苯基次磷酸、对苯二甲酸、乙二醇的共聚物。使用本申请的超弹复合型导电毛条制成的可穿戴加热织物即使发生加热元件起火的现象，也能够发挥阻燃效果，减缓火焰的蔓延，有助于减小消防隐患。
Description
技术领域
本申请涉及涤纶毛条技术领域，更具体地说，它涉及一种超弹复合型导电毛条及其制备方法。
背景技术
涤纶一般指聚酯纤维，聚酯纤维的强度高、模量高、吸水性低,被广泛应用于民用织物和工业用织物中。聚对苯二甲酸乙二酯是一种聚酯材料，能够通过熔体纺丝制得性能优良的纤维。导电聚酯纤维是在涤纶纤维的基础上出现的一种新材料，能够在维持聚酯材料为主体成分的同时使得聚酯材料具有导电性，具有一定的抗静电效果，具有一定韧性的导电聚酯纤维还能够用于生产可穿戴设备。
相关技术中有一种超弹导电毛条纤维，包括以下重量份的组分：聚对苯二甲酸乙二醇酯100份，导电聚合物粉体50份，铜锡镍合金10份，增韧剂20份，增塑剂15份，黏连剂15份，导电聚合物粉体由聚苯胺粉碎后得到。
针对上述中的相关技术，发明人认为，聚对苯二甲酸乙二醇酯属于易燃物，当相关技术中的毛条纤维被用于生产可穿戴加热织物时，一旦加热元件发生故障导致失火，则聚对苯二甲酸乙二醇酯将被点燃，导致火焰的蔓延加快，容易成为消防隐患。
发明内容
当相关技术中的毛条纤维被用于生产可穿戴加热织物时，一旦加热元件发生故障导致失火，则聚对苯二甲酸乙二醇酯将被点燃，导致火焰的蔓延加快。为了改善这一缺陷，本申请提供一种超弹复合型导电毛条及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种超弹复合型导电毛条，采用如下的技术方案：
一种超弹复合型导电毛条，所述超弹复合型导电毛条由混合体经过熔融和喷丝加工后得到，所述混合体包括如下重量份的组分：聚对苯二甲酸乙二醇酯60-70份，阻燃树脂30-40份，导电聚合物粉体40-60份，增韧剂10-30份，增塑剂10-20份，铜锡镍合金8-12份，黏连剂10-20份，所述阻燃树脂的组分包括2-羧乙基苯基次磷酸、对苯二甲酸、乙二醇的共聚物。
通过采用上述技术方案，本申请通过2-羧乙基苯基次磷酸、对苯二甲酸、乙二醇三者的共聚，将磷系阻燃剂引入了聚酯分子中，得到了阻燃树脂，并使用阻燃树脂替代了一部分聚对苯二甲酸乙二醇酯。当使用本申请的超弹复合型导电毛条制备成可穿戴设备时，如果加热元件起火，则阻燃树脂中的2-羧乙基苯基次磷酸残基能够受热分解产生磷酸，磷酸促进了聚合物的成炭，阻碍了火焰周围的热传导，从而延缓了火焰的蔓延。
作为优选，所述混合体包括如下重量份的组分：聚对苯二甲酸乙二醇酯62-68份，阻燃树脂32-38份，导电聚合物粉体45-55份，增韧剂15-25份，增塑剂12-18份，铜锡镍合金9-11份，黏连剂12-18份。
通过采用上述技术方案，优选了混合体的原料配比，有助于改善超弹复合型导电毛条的阻燃性能。
作为优选，所述阻燃树脂按照以下方法制备：
(1)将2-羧乙基苯基次磷酸、对苯二甲酸、乙二醇、催化剂混合，得到混合体；
(2)在240-260℃对混合体进行加热，等待出水量到达理论值的76-82％之后，升温至270-280℃，继续加热至特性黏度到达0.63-0.68后停止加热，得到阻燃树脂。
通过采用上述技术方案，本申请通过2-羧乙基苯基次磷酸、对苯二甲酸、乙二醇三者的缩聚，得到了阻燃树脂。
作为优选，所述2-羧乙基苯基次磷酸的用量为对苯二甲酸重量的8-12％。
通过采用上述技术方案，优选了2-羧乙基苯基次磷酸的用量，有助于在节约用料的同时达到足够的阻燃效果。
作为优选，所述阻燃树脂的组分还包括阻燃填料，所述阻燃填料在制备阻燃树脂的步骤(1)中与2-羧乙基苯基次磷酸、对苯二甲酸、乙二醇、催化剂共同混合，所述阻燃填料的组分包括氢氧化镁。
通过采用上述技术方案，当氢氧化镁受热时，能够吸收热量发生分解，并释放水蒸气稀释周围的氧气，从而改善了阻燃树脂的阻燃作用。
作为优选，所述阻燃填料的组分还包括纳米氧化锌。
通过采用上述技术方案，纳米氧化锌属于不可燃物，能够发挥阻燃作用，同时纳米氧化锌还能够增强阻燃树脂的吸湿性能，提高超弹复合型导电毛条的吸水率，有利于静电荷的快速逸散，改善了超弹复合型导电毛条的抗静电性能。
作为优选，所述黏连剂包括聚乙二醇。
通过采用上述技术方案，2-羧乙基苯基次磷酸的引入能够使得阻燃树脂具有比聚对苯二甲酸乙二醇酯更低的结晶度，有助于增加超弹复合型导电毛条中的无定形区域。而聚乙二醇能够分布在无定形区域，使无定形区域的取向度降低，有利于水分的富集和静电荷的快速逸散，从而改善了超弹复合型导电毛条的抗静电性能。
作为优选，所述导电聚合物粉体的组分包括改性聚苯胺，所述改性聚苯胺按照如下方法制备：
(1)将聚苯胺、去离子水和氨水混合，然后在水浴加热条件下搅拌10-13h，接着抽滤得到滤饼，将滤饼烘干备用；
(2)将烘干的滤饼和质子酸溶液混合，在水浴加热条件下搅拌10-13h，接着抽滤得到滤饼，将滤饼烘干备用，得到改性聚苯胺。
通过采用上述技术方案，本申请通过将质子酸掺杂在聚苯胺中，使得聚苯胺的导电性增强，得到了改性聚苯胺。
作为优选，所述质子酸溶液的组分包括硫酸、高氯酸中的一种。
通过采用上述技术方案，优选了质子酸的类型，有助于改善改性聚苯胺的导电性能。
第二方面，本申请提供一种超弹复合型导电毛条的制备方法，采用如下的技术方案。
一种超弹复合型导电毛条的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚对苯二甲酸乙二醇酯、阻燃树脂、导电聚合物粉体、增韧剂、增塑剂、黏连剂混合，在175-195℃加热后得到基体；
(2)将基体拉伸为片材，然后采用磁控溅射法将铜锡镍合金溅射到基体表面，得到混合体；(3)对混合体进行熔融，以得到的熔体为原料进行喷丝加工，得到超弹复合型导电毛条。
通过采用上述技术方案，本申请先制备了含有阻燃树脂的基体，然后将铜锡镍合金溅射到基体表面得到混合体，再通过熔融和喷丝加工得到了具有一定阻燃能力的超弹复合型导电毛条。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请将磷系阻燃剂引入了聚酯共聚体系中，得到了阻燃树脂，再通过阻燃树脂代替相关技术中的聚对苯二甲酸乙二醇酯，制备了超弹复合型导电毛条。使用本申请的超弹复合型导电毛条制成的可穿戴加热织物即使发生加热元件起火的现象，也能够发挥阻燃效果，减缓火焰的蔓延，有助于减小消防隐患。
2、本申请中优选阻燃填料的组分还包括纳米氧化锌，纳米氧化锌除了发挥阻燃作用外，还能够提高超弹复合型导电毛条的吸水率，有利于静电荷的快速逸散，改善了超弹复合型导电毛条的抗静电性能。
具体实施方式
以下结合实施例、制备例和对比例对本申请作进一步详细说明，本申请涉及的原料均可通过市售获得。
阻燃树脂的制备例
以下以制备例1为例说明。
制备例1
本制备例中，阻燃树脂按照以下方法制备：
(1)将2-羧乙基苯基次磷酸、对苯二甲酸、乙二醇、催化剂按照混合，得到混合体；对苯二甲酸与乙二醇的重量比为1:1.4，2-羧乙基苯基次磷酸的重量为对苯二甲酸的6％；催化剂的用量以对苯二甲酸的重量为基准，具体为420ppm；
(2)在248℃对混合体进行加热，等待出水量到达理论值的80％之后，升温至276℃，继续加热至特性黏度到达0.66后停止加热，得到阻燃树脂。
如表1，制备例1-5的不同之处在于2-羧乙基苯基次磷酸的用量占对苯二甲酸的重量的百分比不同。
表1 2-羧乙基苯基次磷酸的用量占对苯二甲酸的重量的百分比
| 样本 | 制备例1 | 制备例2 | 制备例3 | 制备例4 | 制备例5 |
| 2-羧乙基苯基次磷酸的用量占比/％ | 6 | 8 | 10 | 12 | 14 |
制备例6
本制备例与制备例3的不同之处在于，阻燃树脂的组分还包括阻燃填料，阻燃填料选用氢氧化镁，氢氧化镁的用量为对苯二甲酸重量的4％，阻燃填料在制备阻燃树脂的步骤(1)中与2-羧乙基苯基次磷酸、对苯二甲酸、乙二醇、催化剂共同混合。
制备例7
本制备例与制备例6的不同之处在于，阻燃填料由纳米氧化锌和氢氧化镁混合而成，氧化锌和氢氧化镁的用量均为对苯二甲酸重量的4％。
改性聚苯胺的制备例
以下以制备例8为例说明。
制备例8
本制备例中，改性聚苯胺按照以下方法制备：
(1)将500g聚苯胺、1L去离子水和0.15L氨水混合，然后在40℃水浴加热条件下搅拌12h，接着抽滤得到滤饼，将滤饼烘干备用；
(2)将500g烘干的滤饼和1L质子酸溶液混合，在40℃水浴加热条件下搅拌12h，接着抽滤得到滤饼，将滤饼在50℃烘干，得到改性聚苯胺；本步骤中，质子酸溶液选用1mol/L的硫酸溶液。
制备例9
本制备例与制备例8的不同之处在于，质子酸溶液选用2mol/L的高氯酸溶液。
实施例
实施例1-5
以下以实施例1为例进行说明。
实施例1
本实施例中，超弹复合型导电毛条按照以下步骤制备：
(1)将60kg聚对苯二甲酸乙二醇酯、30kg制备例1的阻燃树脂、40kg导电聚合物粉体、10kg增韧剂、10kg增塑剂、10kg黏连剂混合，在180℃加热4h后得到基体；本步骤中，导电聚合物粉体由聚苯胺粉碎后得到，增韧剂为杜仲胶，增塑剂为邻苯二甲酸二戊酯，黏连剂选用丁苯橡胶；
(2)将基体拉伸为片材，然后采用磁控溅射法将8kg铜锡镍合金溅射到基体表面，得到混合体；
(3)对混合体进行加热熔融，以得到的熔体为原料进行喷丝加工，得到超弹复合型导电毛条。
本实施例中，铜锡镍合金参照公开号CN114875514A的中国专利的制备例1进行制备。
如表2,实施例1-5的不同之处主要在于混合体的组分配比不同。
表2混合体的组分配比
实施例6-11
如表3，实施例6-11与实施例3的不同之处在于，阻燃树脂的制备例不同。
表3阻燃树脂的制备例
| 样本 | 实施例3 | 实施例6 | 实施例7 | 实施例8 | 实施例9 | 实施例10 | 实施例11 |
| 制备例 | 制备例1 | 制备例2 | 制备例3 | 制备例4 | 制备例5 | 制备例6 | 制备例7 |
实施例12
本实施例与实施例3的不同之处在于，黏连剂由丁苯橡胶和聚乙二醇按照4:1的重量比混合而成。
实施例13
本实施例与实施例3的不同之处在于，导电聚合物粉体由制备例8的改性聚苯胺粉碎后得到。
实施例14
本实施例与实施例13的不同之处在于，改性聚苯胺按照制备例9的方法制备。
对比例
对比例1
一种超弹复合型导电毛条，按照以下步骤制备：
(1)将100kg聚对苯二甲酸乙二醇酯、50kg导电聚合物粉体、20kg增韧剂、50kg增塑剂、15kg黏连剂混合，在180℃加热4h后得到基体；本步骤中，导电聚合物粉体由聚苯胺粉碎后得到，增韧剂为杜仲胶，增塑剂为邻苯二甲酸二戊酯，黏连剂选用丁苯橡胶；
(2)将基体拉伸为片材，然后采用磁控溅射法将10kg铜锡镍合金溅射到基体表面，得到混合体；
(3)对混合体进行加热熔融，以得到的熔体为原料进行喷丝加工，得到超弹复合型导电毛条。
本对比例中，铜锡镍合金参照公开号CN114875514A的中国专利的制备例1进行制备。
对比例2
本对比例与对比例1的不同之处在于，黏连剂由丁苯橡胶和聚乙二醇按照4:1的重量比混合而成。
性能检测试验方法
阻燃效果测试：参照《GB/T 5454-1997纺织品燃烧性能试验氧指数法》测试各实施例和对比例的超弹复合型导电毛条的极限氧指数，计算各实施例的极限氧指数与对比例1的极限氧指数之比R1，结果见表4。
抗静电效果测试：参照《GB/T 12703.5-2020纺织品静电性能试验方法第5部分旋转机械摩擦法》测定摩擦带电电压，然后计算各实施例的摩擦带电电压与对比例1的摩擦带电电压之比R2，结果见表4。
表4
| 样本 | R1/％ | R2/％ | 样本 | R1/％ | R2/％ |
| 实施例1 | 114.2 | 98.9 | 实施例9 | 117.8 | 98.8 |
| 实施例2 | 115.7 | 98.9 | 实施例10 | 119.4 | 98.4 |
| 实施例3 | 116.9 | 99.0 | 实施例11 | 121.7 | 96.5 |
| 实施例4 | 117.2 | 98.9 | 实施例12 | 116.7 | 87.8 |
| 实施例5 | 117.3 | 98.9 | 实施例13 | 116.8 | 94.4 |
| 实施例6 | 117.4 | 99.0 | 实施例14 | 116.8 | 92.1 |
| 实施例7 | 117.7 | 98.9 | 对比例1 | 100.0 | 100.0 |
| 实施例8 | 117.8 | 98.9 | 对比例2 | 101.3 | 98.6 |
结合实施例1-5和对比例1并结合表4可以看出，实施例1-5测得的R1值均大于对比例1，说明实施例1-5的超弹复合型导电毛条在检测过程中燃烧起火的时间相对较晚，因此与对比例1的毛条相比具有更好的阻燃性能，有助于减缓火焰的蔓延，在导电毛条应用于可穿戴加热织物中时降低了消防隐患。
结合对比例1和对比例2并结合表4可以看出，将对比例1的黏连剂部分替换为聚乙二醇后R2值发生下降，说明是聚乙二醇的吸湿性使得导电毛条吸收了水分，改善了导电毛条的抗静电效果。
结合实施例3和实施例6-9并结合表4可以看出，随着2-羧乙基苯基次磷酸用量的增加，R1值逐渐上升，但是R1值的变化率逐渐减小，在2-羧乙基苯基次磷酸的用量占对苯二甲酸的重量的百分比为8-12％时，已经能够取得较好的阻燃效果，继续增加用量对改善阻燃效果的作用有限。
结合实施例7、实施例10并结合表4可以看出，实施例10测得的R1值大于实施例7，说明阻燃填料氢氧化镁的加入能够改善导电毛条的阻燃性能。
结合实施例10、实施例11并结合表4可以看出,实施例11测得的R1值大于实施例10，说明阻燃填料纳米氧化锌的加入能够改善导电毛条的阻燃性能。实施例11测得的R2值小于实施例10，说明纳米氧化锌减小了阻燃树脂的结晶度，使得阻燃树脂的结晶度低于聚对苯二甲酸乙二醇酯的结晶度，进而让导电毛条中的无定形区域增加，增强了导电毛条的吸湿性能，有利于静电荷的逸散，有助于改善导电毛条的抗静电效果。
结合实施例3、实施例12并结合表4可以看出，实施例12测得的R2值明显低于实施例3，说明在2-羧乙基苯基次磷酸降低阻燃树脂和导电毛条结晶度的基础上，聚乙二醇在无定形区域的分布进一步改善了导电毛条的吸湿效果，改善了导电毛条的抗静电性能。
结合实施例3、实施例13-14并结合表4可以看出，改性聚苯胺与聚苯胺相比具有更好的导电性能，从而增强了导电毛条的抗静电性能，且经过优选可以发现，高氯酸掺杂的聚苯胺的导电性能更好。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (10)
1.一种超弹复合型导电毛条，其特征在于，所述超弹复合型导电毛条由混合体经过熔融和喷丝加工后得到，所述混合体包括如下重量份的组分：聚对苯二甲酸乙二醇酯60-70份，阻燃树脂30-40份，导电聚合物粉体40-60份，增韧剂10-30份，增塑剂10-20份，铜锡镍合金8-12份，黏连剂 10-20份，所述阻燃树脂的组分包括2-羧乙基苯基次磷酸、对苯二甲酸、乙二醇的共聚物。
2.根据权利要求1所述的超弹复合型导电毛条，其特征在于，所述混合体包括如下重量份的组分：聚对苯二甲酸乙二醇酯62-68份，阻燃树脂32-38份，导电聚合物粉体45-55份，增韧剂15-25份，增塑剂12-18份，铜锡镍合金9-11份，黏连剂12-18份。
3.根据权利要求1所述的超弹复合型导电毛条，其特征在于，所述阻燃树脂按照以下方法制备：
（1）将2-羧乙基苯基次磷酸、对苯二甲酸、乙二醇、催化剂混合，得到混合体；
（2）在240-260℃对混合体进行加热，等待出水量到达理论值的76-82%之后，升温至270-280℃，继续加热至特性黏度到达0.63-0.68后停止加热，得到阻燃树脂。
4.根据权利要求3所述的超弹复合型导电毛条，其特征在于，所述2-羧乙基苯基次磷酸的用量为对苯二甲酸重量的8-12%。
5.根据权利要求3所述的超弹复合型导电毛条，其特征在于，所述阻燃树脂的组分还包括阻燃填料，所述阻燃填料在制备阻燃树脂的步骤（1）中与2-羧乙基苯基次磷酸、对苯二甲酸、乙二醇、催化剂共同混合，所述阻燃填料的组分包括氢氧化镁。
6.根据权利要求5所述的超弹复合型导电毛条，其特征在于，所述阻燃填料的组分还包括纳米氧化锌。
7.根据权利要求1所述的超弹复合型导电毛条，其特征在于，所述黏连剂包括聚乙二醇。
8.根据权利要求1所述的超弹复合型导电毛条，其特征在于，所述导电聚合物粉体的组分包括改性聚苯胺，所述改性聚苯胺按照如下方法制备：
（1）将聚苯胺、去离子水和氨水混合，然后在水浴加热条件下搅拌10-13h，接着抽滤得到滤饼，将滤饼烘干备用；
（2）将烘干的滤饼和质子酸溶液混合，在水浴加热条件下搅拌10-13h，接着抽滤得到滤饼，将滤饼烘干备用，得到改性聚苯胺。
9.根据权利要求8所述的超弹复合型导电毛条，其特征在于，所述质子酸溶液的组分包括硫酸、高氯酸中的一种。
10.根据权利要求1-9任一所述的超弹复合型导电毛条的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将聚对苯二甲酸乙二醇酯、阻燃树脂、导电聚合物粉体、增韧剂、增塑剂、黏连剂混合，在175-195℃加热后得到基体；
（2）将基体拉伸为片材，然后采用磁控溅射法将铜锡镍合金溅射到基体表面，得到混合体；
（3）对混合体进行熔融，以得到的熔体为原料进行喷丝加工，得到超弹复合型导电毛条。
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