CN86106302A - 制备耐久性抗静电聚丙烯纤维的方法 - Google Patents

Abstract

本发明是制造具有海岛型结构的耐久性抗静电聚丙烯纤维的方法。该方法使用聚乙二醇酯类作抗静电剂，在纺制丙纶纤维时。只要对螺杆纺丝温度和冷却风温工艺条件作少许改动，以普通螺杆纺丝机即可实现。抗静电剂加入量小于总重量的3％。制得之丙纶纤维，比纯丙纶纤维抗静电性好，体积比电阻可降低三～四个数量级，且水洗多次抗静电性能不变，纤维染色性能好，并可保持纯丙纶纤维的物理化学性能不降低。

Description

本发明涉及制造具有海岛型结构的耐久性抗静电聚丙烯纤维的方法。

有关制造具有抗静电性质的纤维及织物的方法，归纳起来有如下四类：（1）对织物表面进行抗静电处理。一般是将织物与抗静电剂共浴，浸轧织物后送去烘干，再进行热定型。该方法抗静电物质附在织物表面，经摩擦、洗涤后容易失去，因此抗静电效果不佳。（2）化学改性。是采用接技或镶嵌共聚等方法，对纤维进行改性，改善纤维的吸湿性和抗静电性。该方法虽可使纤维抗静性具有一定的耐久性，但其方法较复杂，工艺条件要求严格。（3）复合纺丝和共混纺丝。复合纺丝是将导电组分与成纤高聚物流体分别输入同一个特制的复合喷丝组件中，并在其中的适当部位汇合，从而纺制成抗静电纤维，其结构一般是芯-鞘型，如图1所示，芯（1）为抗静电组分，鞘（2）为成纤高聚物。该方法所需设备较多，喷丝组件结构制造复杂，工艺控制麻烦。共混纺丝方法则较为简单，只须将抗静电剂与成纤高聚物混合，并熔融纺丝。但据现有报导的一种以碳黑为抗静电剂的共混纺丝中，因碳黑颗粒粗大，不与成纤高聚物相容，所以纺丝条件苛刻，可纺性差。（4）混纺或交织纺。将少量导电纤维如碳纤维、金属纤维、与不导电的纤维如涤纶、锦纶等混纺或交织成抗静电织物。其织物抗静电效果好，但需对导电纤维另加制备，工艺要求严格，且在混纺、交织时，一般的织机很难适应，织物的色泽、手感不好，应用范围窄。

在已有技术中，对制造抗静电纤维的文献、资料和产品中，还没有发现有关制造海岛型抗静电丙纶纤维的报导和实例。

抗静电剂及其在纤维中的形态结构，赋于纤维以导电性或放电性，至关重要，这是解决纤维本身不吸湿、易产生静电的根本方法之一。这方面国内外研究、报道的很多。于1979年公布的美国专利U.S.4165303中，介绍了用于涤纶和锦纶的聚乙二醇酯类抗静电剂。其中一例是采用0.1克分子，分子量为6000的聚乙二醇和0.06克分子36碳的脂肪酸二聚物，在240℃下加热，反应5小时，最后使体系处于200毫米汞柱真空下一小时，以除尽水份。用其作为抗静电剂与锦纶66共混纺丝，制得的锦纶66抗静电纤维，测得其比电阻为10¹²（欧姆）数量级。但该专利没有介绍具体纺丝的条件，而可纺性的好坏是关系到该种抗静电纤维性能的一个重要条件。

对于抗静电纤维的制备而言，还必须解决加入的抗静电剂对纤维可纺性的影响，对纤维结构的影响，对织物物化性能、染色性能的影响等问题，必要时应对纺丝工艺进行调整。对于具有海岛结构的抗静电纤维，国内外报道的很少。1981年公布的日本专利JP81-58008中，介绍了日本可乐丽公司制造的含海岛结构的涤纶复合纤维。其导电组分为碳黑，纤维的截面结构如图2所示，中间的海岛结构部分由导电性的“岛”成分（1）（碳黑+成纤高聚物酰胺，聚乙烯、聚乙二醇等）和成纤高聚物的“海”成分（2）所组成，“岛”与“海”的成分为非相容性的，而“海”成分与构成非导电层的高聚物（3）为相容性的。其中“岛”成分的数量要有5根以上，在纤维轴方向上呈连续状态，但也可以不完全连续，甚至可成网络状。该纤维具有耐久性导电性质，效果优于芯-鞘型，在外加电压一千伏时，比电阻为10⁷数量级，比芯-鞘型小1～2个数量级。但该方法工艺复杂，不易工业化。

本发明目的在于提供一种工艺简单，利用现有设备就能制造具有海岛型结构的抗静电性能优良的聚丙烯纤维的方法，减低丙纶丝在纺织过程及服用上的静电作用和危害以及织物的吸尘作用。

本发明采用分子量在10.000～25.000范围的聚乙二醇与过量的30个碳以下的高级脂肪酸，在酸性介质存在下，于80～150℃下反应8～20小时，制得聚乙二醇酯，即为抗静电剂。在产物中应有15～25%的高级脂肪酸盐。先将重量比小于3%的抗静电剂与聚丙烯混炼，然后即可在现有普通螺杆纺丝机上进行纺丝。在所进行的生产机实验中，可纺性能好，并可以降低纺丝温度，起到了部分节能作用。要控制丝室冷却吹风温度在10～30℃范围内。

由该法制得的聚丙烯纤维，结构为海岛型，其横断面和纵断面构造如图3，抗静电组分（1）为“岛”，其余为聚丙烯“海”。该纤维是靠放电及吸湿的机理来消除静电的。由于有效地控制了纺丝流体的流变性，加入的少量抗静电剂以“岛”的形式，较集中于丝的内层，而表层极少，致使抗静电剂不易损失，纤维具有耐久性抗静电性质。“岛”的直径极小，呈细长状，方向与纤维轴向基本一致，相互之间有较少量的交联。这已为电子显微镜照片所证实。当存在静电时，抗静电剂之间以微弱的电晕放电进行除电，降低了开始放电时的电压，致使纤维残留的带电量更少。由于抗静电剂本身属高聚物且直径极小，所以它比加入碳黑更能保持主体成纤高聚物的物理化学性质。经生产机实验验证，以丙纶变形纱为例，与普通丙纶变形纱相比，力学性质保持不变，而可纺性却比原来好，废丝率降低。在母粒染色时颜料分散性更好。纯丙纶的体积比电阻为10¹³（欧姆·厘米）数量级，抗静电丙纶变形纱为10⁹～10¹⁰（欧姆·厘米）数量级，降低了三～四个数量级。织物经二十次水洗后，仍保持其抗静电性能不变。

实施例：

抗静电剂制备：用分子量为18.000的聚乙二醇，加入过量的18碳脂肪酸，在硫酸介质存在下，80℃反应10小时，制得聚乙二醇18碳脂肪酸酯。其中有16%的18碳脂肪酸钠盐。

用此抗静电剂，以重量比2.5%加入到聚丙烯原料中进行混炼。物料在螺杆挤出机中熔融并通过喷丝口进行纺丝。控制丝室冷却吹风温度26℃，经牵伸卷绕后，即成耐久性抗静电丙纶变形纱。

纺丝过程顺利，废丝率降至3%左右。所得纤维对比测试结果如下：

指标    纯丙纶变形纱    抗静电丙纶变形纱

强度（克/分特）    2.44    2.57

初始模量（克/分特）    9.29    9.86

屈服应力（克/分特）    1.94    2.12

体积比电阻（欧姆·厘米） 7.56×10¹³3.57×10⁹～2.73×10¹⁰

附图说明：

图1抗静电复合纤维横截面结构示意图。1-抗静电组分“芯”，2-成纤高聚物“鞘”。

图2海岛型抗静电纤维横截面结构示意图。1-“岛”由导电组分碳黑构成，2-“海”由成纤高聚物构成，3-非导电层主体高聚物。

图3为本发明海岛型抗静电聚丙烯纤维结构示意图。1-“岛”由抗静电组分聚乙二醇酯构成，2-“海”为聚丙烯。（a）为纤维横截面结构，（b）为纤维纵断面结构。

Claims (9)

1、一种制备海岛型耐久性抗静电聚丙烯纤维的方法，抗静电剂为聚乙二醇酯，使用普通螺杆挤出机纺制聚丙烯纤维，其特征是以分子量在10.000～25.000之内的聚乙二醇与30个碳以下的脂肪酸进行反应制得聚乙二醇酯抗静电剂，纺丝冷却吹风温度为10～30℃。

2、根据权利要求1所述之聚乙二醇，其特征在于其分子量为18.000。

3、根据权利要求1所述的30碳以下的脂肪酸，其特征在于它可以是18碳脂肪酸。

4、根据权利要求1所述之抗静电聚乙二醇酯合成化学反应，其特征在于反应温度为80～150℃，反应时间8～20小时。

5、根据权利要求4所述之化学反应，其特征是反应温度可为80℃，反应时间为10小时。

6、根据权利要求1所述之抗静电剂聚乙二醇酯类，其特征在于抗静电剂中应含有15～25%的高级脂肪酸盐。

7、根据权利要求6所述的高级脂肪酸盐，其特征在于是16%的18碳脂肪酸钠盐。

8、根据权利要求1所述的抗静电剂，其特征在于其加入量小于总重量的3%。

9、根据权利要求8所述的抗静电剂加入量，其特征在于其加入量为总重量的2.5%。

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