CN1696360A - 一种微波屏蔽纤维及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微波屏蔽纤维及其制造方法。它具有皮芯体积比为2∶8－6∶4的皮芯结构；皮层料重量百分比为：皮层聚合物49－89.8％，导电粉料10－50％，偶联剂0.2－1％；芯层料重量百分比为：芯层聚合物13－79.7％、微波吸收剂20－85％；增容剂0.3－2％。其制造方法是：1.按所述皮层料配方均匀混料，在180－290℃温度下，经双螺杆挤出造粒，制造微波屏蔽纤维皮层料；2.按所述芯层料配方均匀混料，在180－280℃温度下，经双螺杆挤出造粒，制造微波屏蔽纤维芯层料；3.将上述1、2步所得的皮层料和芯层料，按所述皮芯体积比，用皮芯复合纺丝机纺制卷绕丝；再在70－100℃温度下，拉伸2－4倍即得微波屏蔽纤维。

Description

一种微波屏蔽纤维及其制造方法

技术领域

本发明涉及功能性化学纤维及其制造方法技术，具体为一种微波屏蔽纤维及其制造方法。其IPC主分类号拟为Int.C1⁷ D01F 10/00。

背景技术

随着电子科技的快速发展，使用微波源的器具越来越多，如微波炉和微波仪器等。有关微波等电磁波对人体的危害日益引起人们的关注。研究表明，对人体危害较大，较难防护的电磁波主要有微波辐射、X-射线辐射等。相应地，有关对电磁波有效屏蔽的研究也成为人们日益关注的重要研究课题。对于电磁波屏蔽纤维已不少专利文献报道，例如，中国专利CN1361315就报道了一种防辐射多功能织物。它是以天然纤维和合成纤维为主要基材，把导电、导磁、发射远红外和释氧物质，加工成纳米颗粒，再借助分散剂进行分散制成涂料涂覆在基材上而制得。这种把几种功能材料混合制成涂料涂覆在织物表面的工艺方法，会使多种功能物质相互干扰，影响电磁波的屏蔽效果，而且涂覆和涂层织物手感差，不耐水洗，容易脱落，屏蔽效果也不持久。中国专利CN2416573报道了一种抗静电、电磁屏蔽多功能织物。其特征在于其基材的表面均匀地涂覆有高导电率的导电膜层，但它只能屏蔽无线电波，不能吸收微波。特开昭61-102411报道了一种具有X-射线屏蔽功能的粘胶纤维。它的配方中含有40～80％平均粒径在1μm以下的硫酸钡，经湿法纺丝工艺而制成，但它仅具有单一的X-射线屏蔽功能。中国专利CN1089314A则报道了一种多功能电磁辐射屏蔽纤维及其制造方法。其特征是该纤维由成纤聚合物(A)和(B)与其各自的功能性添加物，X-射线物质、射电和紫外线辐射吸收剂，以及改善两者之间混溶性的助剂构成。它虽具有X-射线、射电和紫外线辐射的屏蔽功能，但不具有微波吸收功能。有关包括微波屏蔽功能在内并同时具有多种电磁波吸收屏蔽功能纤维的文献尚未见公开报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是提供了一种微波屏蔽纤维及其制造方法技术。它具有良好的微波、静电、无线电波和X-射线等综合吸收屏蔽功能，同时手感好，适于服用，可耐水洗，具有功能持久性。

本发明解决所述微波屏蔽纤维的技术问题的技术方案是：设计一种微波屏蔽纤维，它具有皮芯结构，皮芯体积比为2∶8-6∶4；其皮层料的重量百分比配方为：皮层聚合物49-89.8％，导电粉料10-50％，偶联剂0.2-1％；其芯层料的重量百分比配方为：芯层聚合物13-79.7％、微波吸收剂20-85％；增容剂0.3-2％。

本发明解决所述微波屏蔽纤维制造方法的技术问题的技术方案是：一种微波屏蔽纤维的制造方法，该方法按下列工艺进行：

1.制造微波屏蔽纤维皮层料：按所述皮层料的配方把皮层聚合物、导电粉料和偶联剂均匀混合后，在180-290℃温度下，经双螺杆挤出，造粒，获得所述微波屏蔽纤维皮层料；

2.制造微波屏蔽纤维芯层料：按所述芯层料的配方把芯层聚合物、微波吸收剂、增容剂均匀混合后，在180-280℃温度下，经双螺杆挤出，造粒，获得所述微波屏蔽纤维芯层料；

3.制造皮芯复合微波屏蔽纤维：将上述1、2步所得的微波屏蔽纤维皮层料和芯层料，按所述的皮芯体积比，用皮芯复合纺丝机纺制出卷绕丝；再将卷绕丝在70-100℃温度下，拉伸2-4倍，即可得到所述的皮芯复合微波屏蔽纤维。

本发明的微波屏蔽纤维由于采用了皮芯复合结构，功能性物质导电粉料和微波吸收剂分别混合在微波屏蔽纤维的皮层和芯层，因而可以比较好地解决了两种不同作用机理的物质共混所造成的作用干扰问题，从而可以提高微波屏蔽纤维的实际屏蔽作用。其次，本发明微波屏蔽纤维的导电物质设计在纤维的皮层，有利于提高纤维的导电性能，提高其抗静电和屏蔽无线电波的作用；而微波吸收剂设计于微波屏蔽纤维的芯层，便于吸收微波，屏蔽X-射线。本发明的微波屏蔽纤维制造方法工艺简单，不需要特殊设备，适于工业化应用。经测定，本发明微波屏蔽纤维的微波反射衰减率为10db左右，纤维的X-射线屏蔽率可高达90％。

具体实施方式

本发明设计的一种微波屏蔽纤维，它具有皮芯结构，皮芯层的体积比为2∶8-6∶4；其皮层料的重量百分比配方为：皮层聚合物49-89.8％，导电粉料10-50％，偶联剂0.2-1％；其芯层料的重量百分比配方为：芯层聚合物13-79.7％、微波吸收剂20-85％；增容剂0.3-2％。

本发明所述的微波屏蔽纤维的制造方法是按下列工艺进行：

1.制造微波屏蔽纤维皮层料：按所述皮层料配方把皮层聚合物、导电粉料和偶联剂均匀混合后，在180-290℃温度下，经双螺杆挤出，造粒，获得所述微波屏蔽纤维皮层料；

2.制造微波屏蔽纤维芯层料：按所述芯层料配方把芯层聚合物、微波吸收剂、增容剂均匀混合后，在180-280℃温度下，经双螺杆挤出，造粒，获得所述微波屏蔽纤维芯层料；

3.制造皮芯复合微波屏蔽纤维：将上述1、2步所得的微波屏蔽纤维皮层料和芯层料，按所述的皮芯体积比，用皮芯复合纺丝机纺制出卷绕丝；再将卷绕丝在70-100℃温度下，拉伸2-4倍，即可得到所述皮芯复合微波屏蔽纤维。

本发明微波屏蔽纤维及其制造方法所述的皮、芯层料中使用的聚合物均为常规成纤聚合物：如聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚己内酰胺(PA-6)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，融熔指数为30-50的聚丙烯(PP)等中的一种。

本发明微波屏蔽纤维及其制造方法所述纤维皮层料中的导电粉料是碳黑、镍粉、铜粉、钴粉、铝粉等中的一种或多种。导电粉料的平均粒径为0.01-5.0μm。导电粉料优选导电性能良好的碳黑，市购的碳黑要求平均粒径为0.01-0.08μm，并且碳黑颗粒表面经过处理。

本发明微波屏蔽纤维及其制造方法所述在纤维皮层料中的偶联剂为γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷，N-β-(氨基乙基)-γ氨基丙基三甲氧基硅烷，γ-氨基丙基三乙氧基硅烷中的一种。

本发明微波屏蔽纤维及其制造方法所述纤维芯层料中的微波吸收剂为四氧化三铁，锶铁氧体、钡铁氧体、钕铁硼、镍铁硼中的一种或多种。微波吸收剂的平均粒径为0.05-1.5μm。所选微波吸收剂主要用于屏蔽微波，但同时兼具有屏蔽X-射线功能。

本发明微波屏蔽纤维及其制造方法所述纤维芯层料中的增容剂为三异硬脂酰基钛酸异丙酯，三(十二烷基苯磺酰基)钛酸异丙酯，三(二辛磷酰氧基)钛酸异丙酯，三(二辛基焦磷酰氧基)钛酸异丙酯、硬脂酸、硬脂酸锌、聚乙烯蜡中的一种或两种。

本发明微波屏蔽纤维及其制造方法所述皮芯体积比为2∶8-6∶4；但皮芯比为3∶7-5∶5更为理想。如果纤维的皮层比例过大，芯层比例太小，纤维芯层的微波吸收性能就降低；反之，如果纤维的皮层比例过小，芯层比例太大，这虽然有利于纤维微波吸收性能的增加，但会影响纤维的纺丝性能，实用工艺性不良，因此要求皮芯层体积比控制在所述的范围内。

本发明微波屏蔽纤维制造方法使用常规设备，工艺简单，操作容易，成本低廉，便于工业化推广应用。

以下给出本发明的几个具体实施例：

实施例1：

取干燥后的聚对苯二甲酸乙二醇酯89.8份(重量，下同)，平均粒径为0.01μm并经表面处理的碳黑粉料10份，γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷0.2份，经充分混合后，在290℃下经双螺杆挤出，造粒，制造出纤维皮层料；取聚对苯二甲酸乙二醇酯13份，平均粒径为0.6μm的锶铁氧体磁粉占85份，聚乙烯蜡0.5份，三异硬脂酰基钛酸异丙酯1.5份，经充分混合后，在280℃下经双螺杆挤出，造粒，制造出纤维芯层料；将所得皮芯料充分烘干后，按2∶8的纤维皮芯体积比用皮芯复合纺丝机纺制出卷绕丝；再将卷绕丝在100℃温度下拉伸3倍，得到皮芯复合微波屏蔽纤维成品丝。经测定，所得纤维的微波反射衰减率是10db，X-射线屏蔽率为91％。

实施例2：

取融熔指数50的聚丙烯49份，平均粒径为5μm的铜粉料50份，γ-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷1份，经充分混合后，在190℃下经双螺杆挤出，造粒，制造出纤维皮层料；取融熔指数50的聚丙烯59.4份，平均粒径为1μm的钡铁氧体磁粉占40份，三(十二烷基苯磺酰基)钛酸异丙酯0.6份，经充分混合后，在195℃下经双螺杆挤出，造粒，制造出纤维芯层料；将皮芯料充分烘干后，按纤维的皮、芯体积比为5∶5在皮芯复合纺丝机纺制出卷绕丝；再将卷绕丝在70℃温度下拉伸4倍，得到皮芯复合微波屏蔽成品丝。经测定，所得纤维的微波反射衰减率是8db，X-射线屏蔽率81％。

实施例3：

取融熔指数30的聚丙烯59.2份，平均粒径为1μm的镍粉40份，N-β-(氨基乙基)-γ氨基丙基三甲氧基硅烷0.8份，经充分混合后，在180℃下经双螺杆挤出，造粒，制造出纤维皮层料；取融熔指数30的聚丙烯49份，钡铁氧体磁粉占20份，平均粒径为0.8μm的钕铁硼磁粉占30份，三(十二烷基苯磺酰基)钛酸异丙酯1份，经充分混合后，在190℃下经双螺杆挤出，造粒，制造出纤维芯层料；然后按纤维的皮、芯体积比为3∶7进行纺丝，再将卷绕丝在75℃温度下拉伸3倍，即可得到所述的微波屏蔽纤维。经测定，所得纤维的微波反射衰减率是7db，X-射线屏蔽率86％。

实施例4：

取干燥后的聚己内酰胺69.4份，平均粒径为3μm的铝粉料30份，γ-氨基丙基三乙氧基硅烷0.6份，经充分混合后，在250℃下经双螺杆挤出，造粒，制造出纤维皮层料；取聚己内酰胺38.5份，平均粒径为1.3μm的锶铁氧体磁粉占30份，四氧化三铁磁粉占30份，三(二辛基焦磷酰氧基)钛酸异丙酯1.5份，经充分混合后，在250℃下经双螺杆挤出，造粒，制造出纤维芯层料；将皮芯料充分烘干后，按纤维皮、芯体积比为4∶6在皮芯复合纺丝机纺制出卷绕丝，再将卷绕丝在95℃温度下拉伸2倍，得到皮芯复合成品丝；经测定，所得纤维的微波反射衰减率是9db，X-射线屏蔽率89％。

实施例5：

取干燥后的聚对苯二甲酸丁二醇酯79.6份，平均粒径为2μm的钴粉料20份，γ-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷0.4份，经充分混合后，在265℃下经双螺杆挤出，造粒。制造出纤维皮层料；取聚对苯二甲酸丁二醇酯28.6份，平均粒径为1.2μm的镍铁硼磁粉占70份，三异硬脂酰基钛酸异丙酯1.0份，硬脂酸锌0.4份，经充分混合后，在255℃下经双螺杆挤出，造粒。制造出纤维芯层料；然后按纤维的皮、芯体积比为6∶4进行纺丝，再将卷绕丝在90℃温度下拉伸3倍后处理，即可得到所述的微波屏蔽纤维。经测定，所得纤维的微波反射衰减率是8db，X-射线屏蔽率85％。

实施例6：

取干燥后的聚对苯二甲酸丙二醇酯59.2，平均粒径为2μm的铝粉料20份，平均粒径为1μm的镍粉料20份，γ-氨基丙基三乙氧基硅烷0.8份，经充分混合后，在250℃下经双螺杆挤出，造粒，制造出纤维皮层料；取干燥后的聚对苯二甲酸丙二醇酯79.4份，平均粒径为1.5μm的锶铁氧体磁粉占20份，硬脂酸0.6份，经充分混合后，在250℃下经双螺杆挤出，造粒，制造出纤维芯层料；然后按实施例4方法进行纺丝和后处理，即可得到所述的微波屏蔽纤维。经测定，所得纤维的微波反射衰减率是6db，X-射线屏蔽率79％。

实施例7：

取干燥后的聚己内酰胺69.1份，平均粒径为0.08μm并表面经处理的碳黑粉料10份，钴粉料20份，N-β-(氨基乙基)-γ氨基丙基三甲氧基硅烷0.9份，经充分混合后，在250℃下经双螺杆挤出，造粒，制造出纤维皮层料；取干燥后的聚己内酰胺69.2份，平均粒径为1.4μm的钕铁硼磁粉占30份，三(十二烷基苯磺酰基)钛酸异丙酯0.8份，经充分混合后，在250℃下经双螺杆挤出，造粒，制造出纤维芯层料；然后按实施例4方法进行纺丝和后处理，即可得到所述的微波屏蔽纤维。经测定，所得纤维的微波反射衰减率是7db，X-射线屏蔽率76％。

Claims (4)

1.一种微波屏蔽纤维，它具有皮芯结构，皮芯体积比为2∶8-6∶4；其皮层料的重量百分比配方为：皮层聚合物49-89.8％，导电粉料10-50％，偶联剂0.2-1％；其芯层料的重量百分比配方为：芯层聚合物13-79.7％、微波吸收剂20-85％；增容剂0.3-2％。

2.一种权利要求1所述微波屏蔽纤维的制造方法，该制造方法包括：

(1)制造微波屏蔽纤维皮层料：按权利要求1所述皮层料配方把皮层聚合物、导电粉料和偶联剂均匀混合后，在180-290℃温度下，经双螺杆挤出，造粒，获得所述微波屏蔽纤维皮层料；

(2)制造微波屏蔽纤维芯层料：按权利要求1所述芯层料配方把芯层聚合物、微波吸收剂、增容剂均匀混合后，在180-280℃温度下，经双螺杆挤出，造粒，获得所述微波屏蔽纤维芯层料；

(3)制造皮芯复合微波屏蔽纤维：将上述(1)、(2)步所得的微波屏蔽纤维皮层料和芯层料，按权利要求1所述的皮芯体积比，用皮芯复合纺丝机纺制出卷绕丝；再将卷绕丝在70-100℃温度下，拉伸2-4倍，得到皮芯复合微波屏蔽纤维。

3.根据权利要求1所述的微波屏蔽纤维，其特征在于所述的皮芯体积比为3∶7-5∶5。

4.根据权利要求1或2所述的微波屏蔽纤维，其特征在于所述的导电粉料是碳黑，其平均粒径为0.01-0.08μm，且碳黑颗粒表面经过处理。