TW201446851A - 一種聚合物/塡料/金屬複合纖維及其製備方法 - Google Patents
一種聚合物/塡料/金屬複合纖維及其製備方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TW201446851A TW201446851A TW103113454A TW103113454A TW201446851A TW 201446851 A TW201446851 A TW 201446851A TW 103113454 A TW103113454 A TW 103113454A TW 103113454 A TW103113454 A TW 103113454A TW 201446851 A TW201446851 A TW 201446851A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- metal
- polymer
- filler
- composite fiber
- alloy
- Prior art date
Links
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F8/00—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof
- D01F8/18—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from other substances
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
- D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
- D01D5/12—Stretch-spinning methods
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F1/00—General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
- D01F1/02—Addition of substances to the spinning solution or to the melt
- D01F1/09—Addition of substances to the spinning solution or to the melt for making electroconductive or anti-static filaments
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F1/00—General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
- D01F1/02—Addition of substances to the spinning solution or to the melt
- D01F1/10—Other agents for modifying properties
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F8/00—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof
- D01F8/04—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from synthetic polymers
- D01F8/06—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from synthetic polymers with at least one polyolefin as constituent
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F8/00—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof
- D01F8/04—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from synthetic polymers
- D01F8/12—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from synthetic polymers with at least one polyamide as constituent
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F8/00—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof
- D01F8/04—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from synthetic polymers
- D01F8/14—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from synthetic polymers with at least one polyester as constituent
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
- D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
- D10B2101/00—Inorganic fibres
- D10B2101/20—Metallic fibres
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Artificial Filaments (AREA)
- Multicomponent Fibers (AREA)
Abstract
本發明涉及一種聚合物/填料/金屬複合纖維,其包括含有金屬短纖維和填料的聚合物纖維,金屬短纖維作為分散相分佈在聚合物纖維中,並沿著聚合物纖維軸平行分佈,填料分散在聚合物纖維內並分佈在金屬短纖維之間;所述填料在所述聚合物加工溫度下不發生熔融;所述金屬為低熔點金屬,選自單組分金屬和金屬合金中的至少一種,其熔點在20~480℃,並且其熔點同時低於所述聚合物加工溫度;金屬短纖維和聚合物纖維體積比為0.01:100~20:100;填料和聚合物的重量比為0.1:100~30:100。本發明複合纖維在降低體積電阻率的同時,降低斷絲機率,纖維表面光滑。製備方法簡單,生產成本較低,易於工業化大批量生產。
Description
本發明涉及合成纖維領域,進一步地說,本發明涉及一種聚合物/填料/金屬的複合纖維及其製備方法,並且涉及相應的聚合物/填料/金屬共混物。
相較天然纖維,合成纖維具有價格低廉,密度低和吸濕率低等特性,廣泛應用於日常生產生活的紡織服裝類、編織袋等領域。但是合成纖維的電絕緣性能好,電阻率高,在使用過程中易產生靜電,對工業生產和人民生活都會帶來危害。並且隨著高科技的發展,靜電以及靜電吸附塵埃是導致現代電子設備運轉故障、電路短路、信號丟失、誤碼、成品率低的直接原因之一。在石油、化工、精密機械、煤礦、食品、醫藥等行業均對靜電的防護有特殊的要求。因此,開發具有優越電性能的纖維從而減少靜電帶來的危害成為十分迫切的課題。
碳奈米管是由碳六元環組成的類似捲曲石墨的奈米級管狀結構。由於碳奈米管具有優異的電學和力學性能,因此被廣泛用於聚合物基複合材料或複合纖維領域。但是由於奈米粒子自身的高表面能導致碳奈米管具有嚴重
的團聚效應,從而增加了奈米粒子的填充量和成本。同時,大量的奈米粒子填充給纖維的生產也造成了困難。如何降低碳奈米管用量,減少生產困難是極待解決的問題。
採用複合導電填料技術加入第三組分是有效提高纖維導電效率,降低碳奈米管含量的有效方法。專利CN102409421A公開了一種製備聚丙烯/奈米二氧化錫/碳奈米管複合纖維的製備方法。該技術雖然降低了複合纖維的電阻率,但是加入的第三組分同樣為奈米粒子,增加了加工原料的難度,纖維表面粗糙,手感差,力學性能下降,生產中容易斷絲等現象。
近年來,國內外聚合物/低熔點金屬複合材料領域出現新的發展。低熔點金屬以高電導率、易加工等特性作為一種新的填料被廣泛應用於聚合物的複合材料領域。專利CN102021671A公開了一種聚合物/低熔點金屬複合導線及其製造方法,同時專利CN102140707A公開了一種皮芯複合電磁遮罩纖維及其製備方法。上述兩項技術利用皮芯複合技術製備聚合物包覆低熔點金屬導線或纖維的方法。但是該技術中需要特殊的複合紡絲機,且作為纖維的芯層金屬比重加大,雖然保證了纖維較低電阻率,但是需要大量添加金屬,增加了生產成本。
為了能夠以簡便和低成本的方法製備具有低體積電阻率和良好手感(纖維表面光滑)的複合纖維,提出本發明。
本發明的第一目的是提供一種聚合物/填料/金屬複合纖維,該複合纖維具有良好的抗靜電性能和手感。
於是本發明聚合物/填料/金屬複合纖維包括含有金屬短纖維和填料的聚合物纖維,其微觀結構為金屬短纖維作為分散相分佈在聚合物纖維中,而且作為分散相的金屬短纖維沿著聚合物纖維軸平行分佈,填料分散在聚合物纖維內,分佈在金屬短纖維之間;所述聚合物為熱塑性樹脂;所述填料在所述聚合物加工溫度下不發生熔融;所述金屬為低熔點金屬,選自單組分金屬和金屬合金中的至少一種,其熔點在20~480℃,並且其熔點同時低於所述聚合物的加工溫度。
本發明的第二目的是提供上述聚合物/填料/金屬複合纖維的製備方法,該方法採用原位法製備聚合物/填料/金屬複合纖維,即在聚合物纖維製備過程中作為分散相的低熔點金屬由金屬顆粒拉伸變形成金屬短纖維的製備方法。
於是本發明製備聚合物/填料/金屬複合纖維的方法,包括如下步驟:步驟一、按給定量將所述包括所述聚合物、填料與金屬在內的組分進行熔融共混,得到聚合物/填料/金屬共混物;步驟二、將步驟一中所得聚合物/填料/金屬共混物在紡絲設備上紡絲,得到聚合物/填料/金屬複合原絲;步驟三、將步驟二中所得聚合物/填料/金屬複合
原絲在低於所採用的聚合物熔點的溫度,且高於或等於所採用的金屬熔點的溫度範圍內加熱拉伸得到聚合物/填料/金屬複合纖維。
本發明的第三目的是提供一種透過上述製備方法之步驟一所製得的聚合物/填料/金屬共混物。
於是本發明聚合物/填料/金屬共混物,其微觀形態為所述金屬作為分散相均勻分佈在作為連續相的聚合物基體中,所述填料分散在所述金屬的顆粒之間,其中所述聚合物為熱塑性樹脂;所述填料在所述聚合物加工溫度下不發生熔融;所述金屬選自單組分金屬和金屬合金中的至少一種並且其熔點在20~480℃,並且其熔點同時低於所述聚合物的加工溫度。
本發明之功效是由於體系中填料的存在,共混過程中體系的黏度提高很大,在相同剪切速率的條件之下,體系受到更大的剪切作用,從而使低熔點金屬在高分子材料基體中分散粒徑變小,另一方面,也降低了金屬顆粒碰撞後重新發生合併的概率,使金屬顆粒的粒徑變得更小,金屬顆粒數量更多,金屬顆粒之間距離更小,所以在金屬顆粒原位地變形為金屬纖維時,使短纖維直徑更小,短纖維之間距離更短;另外,在導電填料(例如碳奈米管)的情況下,分散在金屬纖維之間的導電填料也起到連接作用;從而實現在較低金屬填充量的情況下提高纖維抗靜電性能的目的。本發明的方法是在現有普通纖維生產設備上實現,從而使製備方法具有良好的適用性和較低設備成本。
以下將就本發明內容進行詳細說明:
本發明的一種聚合物/填料/金屬複合纖維,包括含有填料和金屬短纖維的聚合物纖維,其微觀結構為金屬短纖維作為分散相分佈在聚合物纖維中,而且作為分散相的金屬短纖維沿著聚合物纖維軸平行分佈;填料分散在聚合物纖維內,分佈在金屬短纖維之間。由於填料的存在使短纖維直徑更小,短纖維之間距離更短;另外,在導電填料(例如碳奈米管)的情況下,由於導電填料的存在也起到連接金屬短纖維的作用,更容易形成導電網路;使得所製備的複合纖維的抗靜電性能得到提高,並且保持纖維良好的手感。
在本發明範圍內,所述“平行分佈”是指金屬短纖維沿著聚合物纖維軸的方向平行取向,但是由於複合纖維的製備工藝(例如拉伸工藝)所決定,有可能會有少部分金屬短纖維的取向與聚合物纖維軸的方向成一定角度,本發明中所述“平行分佈”也包括這樣的情況。
本發明的一種聚合物/填料/金屬複合纖維中,所述聚合物纖維的聚合物為熱塑性樹脂,優選為熔點在90~450℃的熱塑性樹脂,更優選為熔點為100~290℃的熱塑性樹脂。最優選自聚乙烯、聚丙烯、聚醯胺及聚酯等中的一種。其中所述的聚醯胺包括現有技術中任何種類的可紡絲聚醯胺,優選尼龍6、尼龍66、尼龍11或尼龍12。所述的聚酯可以為現有技術中任何可紡絲的聚酯,優選聚對
苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚對苯二甲酸丙二醇酯(PTT)。
本發明的一種聚合物/填料/金屬複合纖維中所述的填料為在所述聚合物加工溫度下不發生熔融的填料。本發明中對所述填料的形狀沒有任何限制,可以為任何形狀的填料,可以為球形或類球形、橢球形、線形、針形、纖維形、棒狀、片狀等;這些填料的尺寸沒有任何限制,只要可以分散在聚合物基體中並小於最終製備的纖維的直徑即可,優選在其三維尺寸中至少一維尺寸小於500μm,優選小於300μm的填料;更優選現有技術中奈米級的填料,即在0維、1維或2維可以達到奈米尺寸的填料,優選1維或2維尺寸可以達到奈米尺寸的填料。其中0維奈米級填料即直徑優選在奈米級的球形或類球形的填料;1維奈米材料即徑向尺寸在奈米級的線形、針形、纖維形等形狀的填料;2維奈米材料即厚度為奈米級的片狀填料。所謂的奈米級尺寸,一般是指小於100nm的尺寸,但是現有技術中某些已知奈米級填料,比如碳奈米管,雖然其直徑尺寸從幾十奈米到幾百奈米之間,但是也慣常稱其為奈米級;又比如奈米硫酸鈣晶鬚一般平均直徑可在幾百奈米,但是也慣常稱其為奈米級。故本發明此處的奈米級尺寸的填料指現有技術中慣常認為的奈米級填料。所述的奈米級填料更優選在其三維尺寸中至少有一維尺寸小於100nm,最優選小於50nm。
本發明的聚合物/填料/金屬複合纖維中所述的
填料可以是導電填料和/或非導電填料。所述導電填料和非導電填料可以為現有技術中公開的各種導電填料和非導電填料。一般現有技術中採用粉體電阻率的指標來區分非導電填料和導電填料,其中粉體電阻率小於1×109Ω‧cm的填料稱為導電填料,粉體電阻率大於或等於1×109Ω‧cm的填料稱為非導電填料。
本發明所述聚合物/填料/金屬複合纖維中的導電填料優選為單組分金屬、金屬合金、金屬氧化物、金屬鹽、金屬氮化物、非金屬氮化物、金屬氫氧化物、導電聚合物、導電碳材料中的至少一種;更優選為金、銀、銅、鐵、金合金、銀合金、銅合金、鐵合金、二氧化鈦、三氧化二鐵、四氧化三鐵、氧化銀、氧化鋅、炭黑、碳奈米管、石墨烯和線性導電聚苯胺中的至少一種。
在一種實施方案中,本發明的聚合物/填料/金屬複合纖維中所述的填料是碳奈米管。所述碳奈米管為現有技術中各種碳奈米管,一般選自單壁碳奈米管、雙壁碳奈米管、多壁碳奈米管中的至少一種,優選自多壁碳奈米管。所述的碳奈米管的直徑為0.4~500nm、長度為0.1~1000μm、長徑比為0.25~2.5×106,優選為直徑為1~50nm、長度為1~50μm、長徑比為1~1×103。
本發明所述聚合物/填料/金屬複合纖維中的非導電填料優選為非導電的金屬鹽、金屬氮化物、非金屬氮化物、非金屬碳化物、金屬氫氧化物、金屬氧化物、非金屬氧化物、天然礦石中的至少一種;更優選為碳酸鈣、硫
酸鋇、硫酸鈣、氯化銀、氫氧化鋁、氫氧化鎂、氧化鋁、氧化鎂、二氧化矽、石棉、滑石、高嶺土、雲母、長石、矽灰石、蒙脫土中的至少一種。
在一種實施方案中,本發明的聚合物/填料/金屬複合纖維中所述的填料為蒙脫土。所述蒙脫土為現有技術中所公開的各種蒙脫土,一般包括現有技術中的非改性純蒙脫土和/或有機改性蒙脫土,優選為有機改性蒙脫土。
所述的非改性純蒙脫土可根據蒙脫土分散於水中的懸浮液的pH值不同而劃分的非酸性蒙脫土和酸性蒙脫土。本發明所述的非改性純蒙脫土優選鈉基非改性純蒙脫土、鈣基非改性純蒙脫土、鎂基非改性純蒙脫土、酸性鈣基非改性純蒙脫土、鋁基非改性純蒙脫土、鈉鈣基非改性純蒙脫土、鈣鈉基非改性純蒙脫土、鈉鎂基非改性純蒙脫土、鎂鈉基非改性純蒙脫土、鈉鋁基非改性純蒙脫土、鋁鈉基非改性純蒙脫土、鎂鈣基非改性純蒙脫土、鈣鎂基非改性純蒙脫土、鈣鋁基非改性純蒙脫土、鋁鈣基非改性純蒙脫土、鎂鋁基非改性純蒙脫土、鋁鎂基非改性純蒙脫土、鈣鎂鋁基非改性純蒙脫土、鎂鈣鋁基非改性純蒙脫土、鈉鎂鈣基非改性純蒙脫土、鈣鎂鈉基非改性純蒙脫土中至少一種。
所述的有機改性蒙脫土選自使用陽離子表面活性劑與黏土片層間的可交換性陽離子進行離子交換反應後得到的有機改性蒙脫土和/或使用改性劑與黏土表面活性羥基進行接枝反應後得到的有機改性蒙脫土,優選有機季銨
鹽改性蒙脫土、季鏻鹽改性蒙脫土、有機矽改性蒙脫土、矽氧烷改性蒙脫土、胺類改性蒙脫土中至少一種。
本發明的聚合物/填料/金屬複合纖維中填料和聚合物纖維的重量比為0.1:100~30:100,優選為0.5:100~10:100,更優選為1:100~2:100。
本發明的一種聚合物/填料/金屬複合纖維中所述金屬短纖維的金屬為低熔點金屬,即熔點在20~480℃,優選為100~250℃,更優選為120~230℃的單組分金屬和金屬合金中的至少一種,並且其熔點同時低於所述聚合物加工溫度。
優選地,作為所述金屬的單組分金屬為鎵、銫、銣、銦、錫、鉍、鎘、鉛元素的單質金屬;作為所述金屬的金屬合金為鎵、銫、銣、銦、錫、鉍、鎘、鉛元素中兩種以上的金屬合金,例如錫鉍合金,或者為鎵、銫、銣、銦、錫、鉍、鎘、鉛元素中的至少一種與銅、銀、金、鐵、鋅元素中的至少一種的金屬合金,或者為鎵、銫、銣、銦、錫、鉍、鎘、鉛元素中的至少一種與銅、銀、金、鐵、鋅元素中的至少一種和選自矽元素和碳元素中的至少一種形成的合金。
本發明的聚合物/填料/金屬複合纖維中金屬短纖維和聚合物纖維的體積比為0.01:100~20:100,優選為0.1:100~4:100,更優選為0.5:100~2:100。
本發明的一種聚合物/填料/金屬複合纖維中,所述分散在聚合物纖維中的金屬短纖維的直徑優選小於或等
於12mm,更優選為小於或等於8mm,最優選為小於或等於3mm。
本發明的聚合物/填料/金屬複合纖維的製備方法包括以下步驟:
步驟一、按給定量將包括所述聚合物、所述填料與所述金屬在內的組分進行熔融共混,得到聚合物/填料/金屬共混物。
其中所述熔融共混採用通常熱塑性樹脂熔融共混的加工條件。
所得的聚合物/填料/金屬共混物的微觀形態為:金屬作為分散相均勻分佈在作為連續相的聚合物基體(熱塑性樹脂)中。填料分散在金屬顆粒之間,由於體系中填料的存在,共混體系的黏度提高很大,在相同剪切速率的條件之下,體系受到更大的剪切作用,從而使低熔點金屬在聚合物基體中分散粒徑變小,另一方面,也降低了金屬顆粒碰撞後重新發生合併的概率,使金屬顆粒的粒徑變得更小,金屬顆粒數量更多,金屬顆粒之間距離更小。
步驟二、將步驟一中所得聚合物/填料/金屬共混物在紡絲設備上紡絲,得到聚合物/填料/金屬複合原絲。
其中所述紡絲設備是現有技術中通用的紡絲設備,在所採用的熱塑性樹脂紡絲的通常紡絲條件下,採用通常的噴絲和收捲速度來紡絲。通常,收捲速度越快,得到的複合纖維直徑越細,其中金屬短纖維直徑越小,導致
最後得到的複合纖維的電性能越好。
步驟三、將步驟二中所得的聚合物/填料/金屬複合原絲在低於所採用的聚合物熔點的溫度和高於或等於所述低熔點金屬熔點的溫度範圍內加熱拉伸得到聚合物/填料/金屬複合纖維。
其中加熱拉伸的拉伸倍率採用通常拉伸倍率即可,優選大於或等於2倍,更優選為大於或等於5倍,最優選為大於或等於10倍。隨著拉伸倍率的提高,金屬短纖維的直徑變小,複合纖維的電性能提高,同時由於體系中填料的存在,在步驟一中所得聚合物/填料/金屬共混物的分散相金屬顆粒的粒徑變得更小,金屬顆粒數量更多,金屬顆粒之間距離更小,所以經過步驟二和步驟三後所製備的複合纖維中金屬短纖維直徑更小,金屬短纖維之間距離更短,使複合纖維的電性能更好。
本發明所述聚合物/填料/金屬複合纖維的製備方法的步驟一中將所述聚合物、填料與金屬熔融共混所採用的方法就是橡塑加工中通常的熔融共混法,共混溫度即熱塑性樹脂的通常加工溫度,即應該在既保證所採用的熱塑性樹脂和金屬完全熔融又不會使所採用的熱塑性樹脂分解的範圍內選擇。此外,根據加工需要,可在共混物料中適量加入熱塑性樹脂加工的常規助劑。在共混過程中可以將所述熱塑性樹脂、填料與金屬等各組分通過計量加料等方式同時加入熔融共混設備中進行熔融共混;也可以先通過通用的混合設備,預先將所述各個組分混合均勻,然後
再經過橡塑共混設備熔融共混。
在製備方法的步驟一中所使用的橡塑共混設備可以是開煉機、密煉機、單螺杆擠出機、雙螺杆擠出機或轉矩流變儀等。所述的物料混合設備選自現有技術中的高速攪拌機,捏合機等等機械混合設備。
在製備方法的步驟一的原料中還可含有塑膠加工領域中常用的助劑。比如抗氧劑,增塑劑及其它加工助劑等。這些常用的助劑用量為常規用量,或根據實際情況的要求來進行適當的調整。
本發明製備複合纖維的方法中步驟三的加熱拉伸是保證得到本發明的聚合物/填料/金屬複合纖維的必要條件,步驟一中由於體系中填料的存在,共混體系的黏度提高很大,在相同剪切速率的條件之下,體系受到更大的剪切作用,從而使低熔點金屬在聚合物基體中分散粒徑變小,另一方面,也降低了金屬顆粒碰撞後重新發生合併的概率,使金屬顆粒的粒徑變得更小,金屬顆粒數量更多,金屬顆粒之間距離更小,這是得到本發明的聚合物/填料/金屬複合纖維的保證。這樣所製備的聚合物/填料/金屬複合纖維的微觀形態為:金屬短纖維作為分散相分佈在聚合物纖維中,而且作為分散相的金屬短纖維沿著聚合物纖維軸平行分佈;填料分散在金屬短纖維之間,由於填料的存在使短纖維直徑更小,短纖維之間距離更短;另外,在導電填料(例如碳奈米管)的情況下,導電填料額外起到連接作用,更容易形成導電網路;使得製得纖維的抗靜電性能
得到提高,並且保持纖維良好的手感;同時,由於金屬短纖維排列分布在聚合物纖維內部,保護金屬短纖維不受彎曲、拉伸、折疊、磨損以及洗滌時的損害,解決了金屬層表面易氧化、易脫落或者金屬粉末易團聚,從而導致抗靜電效果下降的問題;並且由於金屬的加入,解決了聚合物/填料複合纖維紡絲困難的問題,紡絲過程十分順利,斷絲情況大量減少。
尤其特別是,在現有技術中,製備導電纖維時,隨著拉伸倍率提高,導電填料之間的距離增大,原有的導電網路被拉伸破壞。因此,在導電填料不變的條件下,現有技術中的導電纖維隨著拉伸倍數的提高,雖然纖維的斷裂強度也提高,但電性能是呈下降趨勢。在本發明中,金屬在適當的溫度下拉伸,金屬的長度會隨著拉伸越來越長,而且在垂直纖維軸向的平面上,隨著拉伸倍數的提高,金屬纖維的距離是不斷減小的;另外,在導電填料(例如碳奈米管)的情況下,導電填料也有連接作用,更容易形成導電網路。這種特殊的結構導致本發明的複合纖維隨著拉伸倍數的提高,其內部導電網路得到不斷完善,從而使本發明的複合纖維的電性能不斷提高。由此,本發明的複合纖維隨著纖維拉伸倍率提高斷裂強度提高的同時,其電性能不僅沒有受到影響,反而也隨之提高,從而實現了使本發明的複合纖維的力學性能和電性能同時提高的目的。
本發明提出採用通用紡絲設備製備抗靜電聚合物/填料/金屬複合纖維,大幅度降低成本,並且有廣泛的適
用性。本發明所述的聚合物/填料/金屬複合纖維所選用的低熔點金屬可改善造粒過程的加工性和紡絲過程中的纖維的紡絲性能,提高生產效率,節約生產成本;並且可通過選擇熔點相差範圍大的熱塑性樹脂與金屬搭配來擴寬生產條件,易於生產。
本發明之其他的特徵及功效,將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現,其中:圖1是實施例5所製備的聚合物/碳奈米管/金屬複合纖維的奈米X射線斷層掃描成像(Nano-CT)照片。採用透射模式,圖中黑色長條形物質為金屬纖維,灰白色的圓柱狀物質是聚合物纖維。金屬纖維沿著複合纖維拉伸方向平行排列分布。
下面結合實施例進一步描述本發明。本發明的範圍不受這些實施例的限制,本發明的範圍在所附的申請專利範圍中提出。
實施例中實驗資料用以下儀器設備及測定方法測定:
(1)金屬短纖維的直徑和長度的測試方法為,利用化學溶劑從複合纖維中去除聚合物基體後,利用環境掃描電子顯微鏡(XL-30場發射環境掃描電子顯微鏡,美國FEI公司生產)觀察測定。
(2)複合纖維的拉伸斷裂強度及斷裂伸長率測試標準為GB/T 14337-2008。
(3)複合纖維的體積電阻率測試方法如下:1、選取2cm左右長度的複合纖維,在兩端用導電膠帶黏附金屬鋁箔作為測試電極,測量電極內端間的複合纖維的長度t;2、用光學顯微鏡測量複合纖維的直徑d;3、使用上海精密儀器儀錶公司的PC-68高阻儀測量纖維體積電阻Rv;4、根據如下公式計算纖維試樣的體積電阻率ρv,。測量10根纖維後取平均值。
本實施例的聚合物為聚丙烯(中石化寧波鎮海煉化,牌號Z30S,熔點為167℃),金屬合金為錫鉍合金(北京三禾鼎鑫高新科技發展有限公司,熔點138℃),碳奈米管(北京天奈科技,牌號FT-9000,平均直徑11nm,平均長度10μm,多壁碳奈米管)。錫鉍合金與聚丙烯的體積比為0.5:100,碳奈米管與聚丙烯的重量比為2:100,加入適量的抗氧劑1010(瑞士汽巴嘉基生產)、抗氧劑168(瑞士汽巴嘉基生產)以及硬脂酸鋅(市售);其中以聚丙烯為100重量份數計,抗氧劑1010為0.5份,抗氧劑168為0.5份,硬脂酸鋅為1份。
按照上述的聚合物、碳奈米管和金屬合金的原料以及配比在高速攪拌機中混合均勻。之後用德國HAAKE公司PolymLab雙螺杆擠出機擠出造粒,擠出機各段溫度
為:190℃,200℃,210℃,210℃,210℃,200℃(機頭溫度)。將粒料加入毛細管流變儀(英國瑪律文RH70型毛細管流變儀)中在200℃下紡絲得到複合原絲,柱塞速度為5mm/min,收捲速度為60m/min。將複合原絲在150℃條件下拉伸(美國INSTRON公司的3326型萬能材料試驗機)至原長的5倍後得到聚合物/碳奈米管/金屬複合纖維,進行各項測試,測試結果列於表1。
用掃描電子顯微鏡觀測,複合纖維中金屬短纖維的直徑為1.87μm以下。長度為大於或等於6μm。紡絲過程中很少出現斷絲現象,得到的纖維表面光滑。
除金屬合金與聚合物的體積比按1:100外,其餘均與實施例1相同,所得聚合物/碳奈米管/金屬複合纖維,進行各項測試,測試結果列於表1。用掃描電子顯微鏡觀測,複合纖維中金屬短纖維的直徑為2.15μm以下。長度為大於或等於7.6μm。紡絲過程中很少出現斷絲現象,得到的纖維表面光滑。
除金屬合金與聚合物的體積比按2:100外,其餘均與實施例1相同,所得聚合物/碳奈米管/金屬複合纖維,進行各項測試,測試結果列於表1及表2。用掃描電子顯微鏡觀測,複合纖維中金屬短纖維的直徑為3.46μm以下。長度為大於或等於9μm。紡絲過程中很少出現斷絲現象,得到的纖維表面光滑。
除不加入金屬合金外,其餘均與實施例1相同,所得聚丙烯/碳奈米管纖維,進行各項測試,測試結果列於表1及表2。紡絲過程中大量出現斷絲現象,並且得到的纖維表面粗糙。
除將複合原絲在150℃下拉伸至原長的10倍外,其餘均與實施例3相同,所得聚合物/碳奈米管/金屬複合纖維,進行各項測試,測試結果列於表1及表2。用掃描電子顯微鏡觀測,複合纖維中金屬短纖維的直徑為1.45μm以下。長度為大於或等於9μm。紡絲過程中很少出現斷絲現象,得到的纖維表面光滑。
除不加入金屬合金外,其餘均與實施例4相同,所得聚丙烯/碳奈米管纖維,進行各項測試,測試結果列於表1及表2。紡絲過程中大量出現斷絲現象,並且得到的纖維表面粗糙。
除將複合原絲在150℃下拉伸至原長的15倍外,其餘均與實施例3相同,所得聚丙烯/碳奈米管/金屬複合纖維,進行各項測試,測試結果列於表1及表2。用掃描電子顯微鏡觀測,複合纖維中金屬短纖維的直徑為0.8μm以下。長度為大於或等於6μm。紡絲過程中很少出現斷絲現象,得到的纖維表面光滑。
除不加入金屬合金外,其餘均與實施例5相同,所得聚丙烯/碳奈米管纖維,進行各項測試,測試結果列於表1及表2。紡絲過程中大量出現斷絲現象,並且得到的纖維表面粗糙。
除碳奈米管與聚丙烯的重量比為1:100外,其餘均與實施例3相同,所得聚合物/碳奈米管/金屬複合纖維,進行各項測試,測試結果列於表1。
用掃描電子顯微鏡觀測,複合纖維中金屬短纖維的直徑為2.46μm以下。長度為大於或等於5μm。紡絲過程中很少出現斷絲現象,得到的纖維表面光滑。
除碳奈米管與聚丙烯的重量比為4:100外,其餘均與實施例3相同,所得聚合物/碳奈米管/金屬複合纖維,進行各項測試,測試結果列於表1。
用掃描電子顯微鏡觀測,複合纖維中金屬短纖維的直徑為1.46μm以下。長度為大於或等於7μm。紡絲過程中很少出現斷絲現象,得到的纖維表面光滑。
除不加入金屬合金外,其餘均與實施例6相同,所得聚丙烯/碳奈米管纖維,進行各項測試,測試結果列於表1。紡絲過程中大量出現斷絲現象,並且得到的纖維表面粗糙。
本實施例的聚合物為聚丙烯(中石化寧波鎮海煉化,牌號Z30S,熔點為167℃),金屬合金為錫鉍合金(熔點138℃),奈米二氧化鈦(日本石原二氧化鈦FT-3000,平均直徑270nm,平均長度5.15μm),錫鉍合金與聚丙烯的體積比為2:100,二氧化鈦與聚丙烯的重量比為10:100,加入適量的抗氧劑1010(瑞士汽巴嘉基生產)、抗氧劑168(瑞士汽巴嘉基生產)以及硬脂酸鋅(市售);其中以聚丙烯為100重量份數計,抗氧劑1010為0.5份,抗氧劑168為0.5份,硬脂酸鋅為1份。
按照上述的聚合物、二氧化鈦和金屬合金的原料以及配比在高速攪拌機中混合均勻。之後用德國HAAKE公司PolymLab雙螺杆擠出機擠出造粒,擠出機各段溫度為:190℃,200℃,210℃,210℃,210℃,200℃(機頭溫度)。將粒料加入毛細管流變儀中在200℃下紡絲得到複合原絲,柱塞速度為5mm/min,收捲速度為60m/min。將複合原絲在150℃條件下拉伸至原長的15倍後得到聚合物/二氧化鈦/金屬複合纖維,進行各項測試,測試結果列於表1。用掃描電子顯微鏡觀測,複合纖維中金屬短纖維的直徑為2.46μm以下。長度為大於或等於5.9μm。紡絲過程中很少出現斷絲現象,得到的纖維表面光滑。
除不加入金屬合金外,其餘均與實施例8相同,所得聚丙烯/二氧化鈦纖維,進行各項測試,測試結果列於
表1。紡絲過程中大量出現斷絲現象,並且得到的纖維表面粗糙。
除二氧化鈦與聚丙烯的重量比為30:100外,其餘均與實施例8相同,所得聚合物/二氧化鈦/金屬複合纖維,進行各項測試,測試結果列於表1。用掃描電子顯微鏡觀測,複合纖維中金屬短纖維的直徑為4.66μm以下。長度為大於或等於5.3μm。紡絲過程中很少出現斷絲現象,得到的纖維表面光滑。
除不加入金屬合金外,其餘均與實施例9相同,所得聚丙烯/二氧化鈦纖維,進行各項測試,測試結果列於表1。紡絲過程中大量出現斷絲現象,並且得到的纖維表面粗糙。
本實施例的聚合物為聚丙烯(中石化寧波鎮海煉化,牌號Z30S,熔點為167℃),金屬合金為錫鉍合金(熔點138℃),奈米二氧化鈦(日本石原二氧化鈦FT-3000,平均直徑270nm,平均長度5.15μm),錫鉍合金與聚丙烯的體積比為1:100,二氧化鈦與聚丙烯的重量比為10:100,加入適量的抗氧劑1010(瑞士汽巴嘉基生產)、抗氧劑168(瑞士汽巴嘉基生產)以及硬脂酸鋅(市售);其中以聚丙烯為100重量份數計,抗氧劑1010為0.5份,抗氧劑168為0.5份,硬脂酸鋅為1份。
按照上述的聚合物、二氧化鈦和金屬合金的原料以及配比在高速攪拌機中混合均勻。之後用德國HAAKE公司PolymLab雙螺杆擠出機擠出造粒,擠出機各段溫度為:190℃,200℃,210℃,210℃,210℃,200℃(機頭溫度)。將粒料加入毛細管流變儀中在200℃下紡絲得到複合原絲,柱塞速度為5mm/min,收捲速度為60m/min。將複合原絲在150℃條件下拉伸至原長的5倍後得到聚合物/二氧化鈦/金屬複合纖維,進行各項測試,測試結果列於表1。用掃描電子顯微鏡觀測,複合纖維中金屬短纖維的直徑為4.46μm以下。長度為大於或等於5μm。紡絲過程中很少出現斷絲現象,得到的纖維表面光滑。
除不加入金屬合金外,其餘均與實施例10相同,所得聚丙烯/二氧化鈦纖維,進行各項測試,測試結果列於表1。紡絲過程中大量出現斷絲現象,並且得到的纖維表面粗糙。
除二氧化鈦與聚丙烯的重量比為30:100外,其餘均與實施例10相同,所得聚合物/二氧化鈦/金屬複合纖維,進行各項測試,測試結果列於表1。用掃描電子顯微鏡觀測,複合纖維中金屬短纖維的直徑為4.66μm以下。長度為大於或等於5μm。紡絲過程中很少出現斷絲現象,得到的纖維表面光滑。
除不加入金屬合金外,其餘均與實施例11相同,所得聚丙烯/二氧化鈦纖維,進行各項測試,測試結果列於表1。紡絲過程中大量出現斷絲現象,並且得到的纖維表面粗糙。
本實施例的聚合物為聚丙烯(中石化寧波鎮海煉化,牌號Z30S,熔點為167℃),金屬合金為錫鉍合金(熔點138℃),銀粉(寧波晶鑫電子材料有限公司,高密度球形銀粉,平均粒徑500nm,熔點960℃),錫鉍合金與聚丙烯的體積比為2:100,銀粉與聚丙烯的重量比為10:100,加入適量的抗氧劑1010(瑞士汽巴嘉基生產)、抗氧劑168(瑞士汽巴嘉基生產)以及硬脂酸鋅(市售);其中以聚丙烯為100重量份數計,抗氧劑1010為0.5份,抗氧劑168為0.5份,硬脂酸鋅為1份。
按照上述的聚合物、銀粉和金屬合金的原料以及配比在高速攪拌機中混合均勻。之後用德國HAAKE公司PolymLab雙螺杆擠出機擠出造粒,擠出機各段溫度為:190℃,200℃,210℃,210℃,210℃,200℃(機頭溫度)。將粒料加入毛細管流變儀中在200℃下紡絲得到複合原絲,柱塞速度為5mm/min,收捲速度為60m/min。將複合原絲在150℃條件下拉伸至原長的15倍後得到聚合物/銀粉/金屬複合纖維,進行各項測試,測試結果列於表1。用掃描電子顯微鏡觀測,複合纖維中金屬短纖維的直徑為3.46μm以下。長度為大於或等於7.0μm。紡絲過程中很少出現
斷絲現象,得到的纖維表面光滑。
除不加入金屬合金外,其餘均與實施例12相同,所得聚丙烯/銀粉纖維,進行各項測試,測試結果列於表1。紡絲過程中大量出現斷絲現象,並且得到的纖維表面粗糙。
本實施例的聚合物為聚丙烯(中石化寧波鎮海煉化,牌號Z30S,熔點為167℃),金屬合金為錫鉍合金(熔點138℃),銀粉(寧波晶鑫電子材料有限公司,高密度球形銀粉,平均粒徑500nm,熔點960℃),錫鉍合金與聚丙烯的體積比為1:100,銀粉與聚丙烯的重量比為10:100,加入適量的抗氧劑1010(瑞士汽巴嘉基生產)、抗氧劑168(瑞士汽巴嘉基生產)以及硬脂酸鋅(市售);其中以聚丙烯為100重量份數計,抗氧劑1010為0.5份,抗氧劑168為0.5份,硬脂酸鋅為1份。
按照上述的聚合物、銀粉和金屬合金的原料以及配比在高速攪拌機中混合均勻。之後用德國HAAKE公司PolymLab雙螺杆擠出機擠出造粒,擠出機各段溫度為:190℃,200℃,210℃,210℃,210℃,200℃(機頭溫度)。將粒料加入毛細管流變儀中在200℃下紡絲得到複合原絲,柱塞速度為5mm/min,收捲速度為60m/min。將複合原絲在150℃條件下拉伸至原長的5倍後得到聚合物/銀粉/金屬複合纖維,進行各項測試,測試結果列於表1。用掃描
電子顯微鏡觀測,複合纖維中金屬短纖維的直徑為3.46μm以下。長度為大於或等於7μm。紡絲過程中很少出現斷絲現象,得到的纖維表面光滑。
除不加入金屬合金外,其餘均與實施例13相同,所得聚丙烯/銀粉纖維,進行各項測試,測試結果列於表1。紡絲過程中大量出現斷絲現象,並且得到的纖維表面粗糙。
本實施例的聚合物為聚丙烯(中石化寧波鎮海煉化,牌號Z30S,熔點為167℃),金屬合金為錫鉍合金(熔點138℃),不銹鋼纖維(北京金富邦有限公司,剪切短纖維,平均直徑8μm,熔點1350℃),錫鉍合金與聚丙烯的體積比為2:100,不銹鋼纖維與聚丙烯的重量比為10:100,加入適量的抗氧劑1010(瑞士汽巴嘉基生產)、抗氧劑168(瑞士汽巴嘉基生產)以及硬脂酸鋅(市售);其中以聚丙烯為100重量份數計,抗氧劑1010為0.5份,抗氧劑168為0.5份,硬脂酸鋅為1份。
按照上述的聚合物、不銹鋼和金屬合金的原料以及配比在高速攪拌機中混合均勻。之後用德國HAAKE公司PolymLab雙螺杆擠出機擠出造粒,擠出機各段溫度為:190℃,200℃,210℃,210℃,210℃,200℃(機頭溫度)。將粒料加入毛細管流變儀中在200℃下紡絲得到複合原絲,柱塞速度為5mm/min,收捲速度為60m/min。將複合
原絲在150℃條件下拉伸至原長的15倍後得到聚合物/不銹鋼/金屬複合纖維,進行各項測試,測試結果列於表1。用掃描電子顯微鏡觀測,複合纖維中金屬短纖維的直徑為2.46μm以下。長度為大於或等於8.0μm。紡絲過程中很少出現斷絲現象,得到的纖維表面光滑。
除不加入金屬合金外,其餘均與實施例14相同,所得聚丙烯/不銹鋼纖維複合纖維,進行各項測試,測試結果列於表1。紡絲過程中大量出現斷絲現象,並且得到的纖維表面粗糙。
本實施例的聚合物為聚丙烯(中石化寧波鎮海煉化,牌號Z30S,熔點為167℃),金屬合金為錫鉍合金(熔點138℃),不銹鋼纖維(北京金富邦有限公司,剪切短纖維,平均直徑8μm,熔點1350℃),錫鉍合金與聚丙烯的體積比為1:100,不銹鋼纖維與聚丙烯的重量比為10:100,加入適量的抗氧劑1010(瑞士汽巴嘉基生產)、抗氧劑168(瑞士汽巴嘉基生產)以及硬脂酸鋅(市售);其中以聚丙烯為100重量份數計,抗氧劑1010為0.5份,抗氧劑168為0.5份,硬脂酸鋅為1份。
按照上述的聚合物、不銹鋼和金屬合金的原料以及配比在高速攪拌機中混合均勻。之後用德國HAAKE公司PolymLab雙螺杆擠出機擠出造粒,擠出機各段溫度為:190℃,200℃,210℃,210℃,210℃,200℃(機頭溫度)。
將粒料加入毛細管流變儀中在200℃下紡絲得到複合原絲,柱塞速度為5mm/min,收捲速度為60m/min。將複合原絲在150℃條件下拉伸至原長的5倍後得到聚合物/不銹鋼/金屬複合纖維,進行各項測試,測試結果列於表1。用掃描電子顯微鏡觀測,複合纖維中金屬短纖維的直徑為7.46μm以下。長度為大於或等於7μm。紡絲過程中很少出現斷絲現象,得到的纖維表面光滑。
除不加入金屬合金外,其餘均與實施例15相同,所得聚丙烯/不銹鋼纖維複合纖維,進行各項測試,測試結果列於表1。紡絲過程中大量出現斷絲現象,並且得到的纖維表面粗糙。
本實施例的聚合物為聚丙烯(中石化寧波鎮海煉化,牌號Z30S,熔點為167℃),金屬合金為錫鉍合金(熔點138℃),聚苯胺(天津得旺邁特新材料科技有限公司,聚苯胺奈米線,平均直徑100nm,平均長度10μm),錫鉍合金與聚丙烯的體積比為2:100,聚苯胺與聚丙烯的重量比為10:100,加入適量的抗氧劑1010(瑞士汽巴嘉基生產)、抗氧劑168(瑞士汽巴嘉基生產)以及硬脂酸鋅(市售);其中以聚丙烯為100重量份數計,抗氧劑1010為0.5份,抗氧劑168為0.5份,硬脂酸鋅為1份。
按照上述的聚合物、聚苯胺和金屬合金的原料以及配比在高速攪拌機中混合均勻。之後用德國HAAKE公
司PolymLab雙螺杆擠出機擠出造粒,擠出機各段溫度為:190℃,200℃,210℃,210℃,210℃,200℃(機頭溫度)。將粒料加入毛細管流變儀中在200℃下紡絲得到複合原絲,柱塞速度為5mm/min,收捲速度為60m/min。將複合原絲在150℃條件下拉伸至原長的15倍後得到聚合物/聚苯胺/金屬複合纖維,進行各項測試,測試結果列於表1。用掃描電子顯微鏡觀測,複合纖維中金屬短纖維的直徑為3.46μm以下。長度為大於或等於7.5μm。紡絲過程中很少出現斷絲現象。
除不加入金屬合金外,其餘均與實施例16相同,所得聚丙烯/聚苯胺纖維,進行各項測試,測試結果列於表1。紡絲過程中大量出現斷絲現象。
本實施例的聚合物為聚丙烯(中石化寧波鎮海煉化,牌號Z30S,熔點為167℃),金屬合金為錫鉍合金(熔點138℃),聚苯胺(天津得旺邁特新材料科技有限公司,聚苯胺奈米線,平均直徑100nm,平均長度10μm),錫鉍合金與聚丙烯的體積比為1:100,聚苯胺與聚丙烯的重量比為10:100,加入適量的抗氧劑1010(瑞士汽巴嘉基生產)、抗氧劑168(瑞士汽巴嘉基生產)以及硬脂酸鋅(市售);其中以聚丙烯為100重量份數計,抗氧劑1010為0.5份,抗氧劑168為0.5份,硬脂酸鋅為1份。
按照上述的聚合物、聚苯胺和金屬合金的原料
以及配比在高速攪拌機中混合均勻。之後用德國HAAKE公司PolymLab雙螺杆擠出機擠出造粒,擠出機各段溫度為:190℃,200℃,210℃,210℃,210℃,200℃(機頭溫度)。將粒料加入毛細管流變儀中在200℃下紡絲得到複合原絲,柱塞速度為5mm/min,收捲速度為60m/min。將複合原絲在150℃條件下拉伸至原長的5倍後得到聚合物/聚苯胺/金屬複合纖維,進行各項測試,測試結果列於表1。用掃描電子顯微鏡觀測,複合纖維中金屬短纖維的直徑為6.46μm以下。長度為大於或等於5μm。紡絲過程中很少出現斷絲現象。
除不加入金屬合金外,其餘均與實施例17相同,所得聚丙烯/聚苯胺纖維,進行各項測試,測試結果列於表1。紡絲過程中大量出現斷絲現象。
本實施例的聚合物為聚丙烯(中石化寧波鎮海煉化,牌號Z30S,熔點為167℃),金屬合金為錫鉍合金(熔點138℃),蒙脫土(美國NanoCor,牌號I.44PSS)。錫鉍合金與聚丙烯的體積比為2:100,蒙脫土與聚丙烯的重量比為2:100,加入適量的抗氧劑1010(瑞士汽巴嘉基生產)、抗氧劑168(瑞士汽巴嘉基生產)以及硬脂酸鋅(市售);其中以聚丙烯為100重量份數計,抗氧劑1010為0.5份,抗氧劑168為0.5份,硬脂酸鋅為1份。
按照上述的聚合物、蒙脫土和金屬合金的原料
以及配比在高速攪拌機中混合均勻。之後用德國HAAKE公司PolymLab雙螺杆擠出機擠出造粒,擠出機各段溫度為:190℃,200℃,210℃,210℃,210℃,200℃(機頭溫度)。將粒料加入毛細管流變儀中在200℃下紡絲得到複合原絲,柱塞速度為5mm/min,收捲速度為60m/min。將複合原絲在150℃條件下拉伸至原長的15倍後得到聚合物/蒙脫土/金屬複合纖維,進行各項測試,測試結果列於表1。
用掃描電子顯微鏡觀測,複合纖維中金屬短纖維的直徑為1.46μm以下。長度為大於或等於6.5μm。紡絲過程中很少出現斷絲現象,得到的纖維表面光滑。
除不加入金屬合金外,其餘均與實施例18相同,所得聚丙烯/蒙脫土纖維,進行各項測試,測試結果列於表1。紡絲過程中大量出現斷絲現象,並且得到的纖維表面粗糙。
本實施例的聚合物為聚丙烯(中石化寧波鎮海煉化,牌號Z30S,熔點為167℃),金屬合金為錫鉍合金(北京三禾鼎鑫高新科技發展有限公司,熔點138℃),蒙脫土(美國NanoCor,牌號I.44PSS)。錫鉍合金與聚丙烯的體積比為0.5:100,蒙脫土與聚丙烯的重量比為2:100,加入適量的抗氧劑1010(瑞士汽巴嘉基生產)、抗氧劑168(瑞士汽巴嘉基生產)以及硬脂酸鋅(市售);其中以聚丙烯為100重量份數計,抗氧劑1010為0.5份,抗氧劑168
為0.5份,硬脂酸鋅為1份。
按照上述的聚合物、蒙脫土和金屬合金的原料以及配比在高速攪拌機中混合均勻。之後用德國HAAKE公司PolymLab雙螺杆擠出機擠出造粒,擠出機各段溫度為:190℃,200℃,210℃,210℃,210℃,200℃(機頭溫度)。將粒料加入毛細管流變儀中在200℃下紡絲得到複合原絲,柱塞速度為5mm/min,收捲速度為60m/min。將複合原絲在150℃條件下拉伸至原長的15倍後得到聚合物/蒙脫土/金屬複合纖維,進行各項測試,測試結果列於表1。
用掃描電子顯微鏡觀測,複合纖維中金屬短纖維的直徑為1.06μm以下。長度為大於或等於7.5μm。紡絲過程中很少出現斷絲現象,得到的纖維表面光滑。
除金屬合金與聚合物的體積比按1:100外,其餘均與實施例19相同,所得聚合物/蒙脫土/金屬複合纖維,進行各項測試,測試結果列於表1。
用掃描電子顯微鏡觀測,複合纖維中金屬短纖維的直徑為2.15μm以下。長度為大於或等於7.5μm。紡絲過程中很少出現斷絲現象,得到的纖維表面光滑。
除將複合原絲在150℃下拉伸至原長的5倍外,其餘均與實施例18相同,所得聚合物/蒙脫土/金屬複合纖維,進行各項測試,測試結果列於表1。
用掃描電子顯微鏡觀測,複合纖維中金屬短纖
維的直徑為3.01μm以下。長度為大於或等於6.5μm。紡絲過程中很少出現斷絲現象,得到的纖維表面光滑。
除不加入金屬合金外,其餘均與實施例21相同,所得聚丙烯/蒙脫土纖維,進行各項測試,測試結果列於表1。紡絲過程中大量出現斷絲現象,並且得到的纖維表面粗糙。
本實施例的聚合物為聚丙烯(中石化寧波鎮海煉化,牌號Z30S,熔點為167℃),金屬合金為錫鉍合金(熔點138℃),矽氧烷改性蒙脫土(美國NanoCor,牌號I.44PSS)。錫鉍合金與聚丙烯的體積比為0.5:100,蒙脫土與聚丙烯的重量比為2:100,加入適量的抗氧劑1010(瑞士汽巴嘉基生產)、抗氧劑168(瑞士汽巴嘉基生產)以及硬脂酸鋅(市售);其中以聚丙烯為100重量份數計,抗氧劑1010為0.5份,抗氧劑168為0.5份,硬脂酸鋅為1份。
按照上述的聚合物、蒙脫土和金屬合金的原料以及配比在高速攪拌機中混合均勻。之後用德國HAAKE公司PolymLab雙螺杆擠出機擠出造粒,擠出機各段溫度為:190℃,200℃,210℃,210℃,210℃,200℃(機頭溫度)。將粒料加入毛細管流變儀中在200℃下紡絲得到複合原絲,柱塞速度為5mm/min,收捲速度為60m/min。將複合原絲在150℃條件下拉伸至原長的5倍後得到聚合物/蒙脫土/金屬複合纖維,進行各項測試,測試結果列於表1。
用掃描電子顯微鏡觀測,複合纖維中金屬短纖維的直徑為1.66μm以下。長度為大於或等於5.5μm。紡絲過程中很少出現斷絲現象,得到的纖維表面光滑。
除金屬合金與聚合物的體積比按1:100外,其餘均與實施例22相同,所得聚合物/蒙脫土/金屬複合纖維,進行各項測試,測試結果列於表1。
用掃描電子顯微鏡觀測,複合纖維中金屬短纖維的直徑為2.45μm以下。長度為大於或等於6.5μm。紡絲過程中很少出現斷絲現象,得到的纖維表面光滑。
除將複合原絲在150℃下拉伸至原長的10倍外,其餘均與實施例21相同,所得聚合物/蒙脫土/金屬複合纖維,進行各項測試,測試結果列於表1。
用掃描電子顯微鏡觀測,複合纖維中金屬短纖維的直徑為1.67μm以下。長度為大於或等於8.5μm。紡絲過程中很少出現斷絲現象,得到的纖維表面光滑。
除不加入金屬合金外,其餘均與實施例24相同,所得聚丙烯/蒙脫土纖維,進行各項測試,測試結果列於表1。紡絲過程中大量出現斷絲現象,並且得到的纖維表面粗糙。
除蒙脫土與聚丙烯的重量比為0.5:100外,其餘
均與實施例18相同,所得聚合物/蒙脫土/金屬複合纖維,進行各項測試,測試結果列於表1。
用掃描電子顯微鏡觀測,複合纖維中金屬短纖維的直徑為0.9μm以下。長度為大於或等於7.9μm。紡絲過程中很少出現斷絲現象,得到的纖維表面光滑。
除不加入金屬合金外,其餘均與實施例25相同,所得聚丙烯/蒙脫土纖維,進行各項測試,測試結果列於表1。紡絲過程中大量出現斷絲現象,並且得到的纖維表面粗糙。
除蒙脫土與聚丙烯的重量比為4:100外,其餘均與實施例18相同,所得聚合物/蒙脫土/金屬複合纖維,進行各項測試,測試結果列於表1。
用掃描電子顯微鏡觀測,複合纖維中金屬短纖維的直徑為1.09μm以下。長度為大於或等於8.5μm。紡絲過程中很少出現斷絲現象,得到的纖維表面光滑。
除不加入金屬合金外,其餘均與實施例26相同,所得聚丙烯/蒙脫土纖維,進行各項測試,測試結果列於表1。紡絲過程中大量出現斷絲現象,並且得到的纖維表面粗糙。
除蒙脫土與聚丙烯的重量比為8:100外,其餘
均與實施例18相同,所得聚合物/蒙脫土/金屬複合纖維,進行各項測試,測試結果列於表1。
用掃描電子顯微鏡觀測,複合纖維中金屬短纖維的直徑為2.46μm以下。長度為大於或等於8.6μm。紡絲過程中很少出現斷絲現象,得到的纖維表面光滑。
除不加入金屬合金外,其餘均與實施例27相同,所得聚丙烯/蒙脫土纖維,進行各項測試,測試結果列於表1。紡絲過程中大量出現斷絲現象,並且得到的纖維表面粗糙。
本實施例的聚合物為聚丙烯(中石化寧波鎮海煉化,牌號Z30S,熔點為167℃),金屬合金為錫鉍合金(熔點138℃),奈米碳酸鈣(河南科力,牌號NLY-201,粒徑範圍30-50nm)。錫鉍合金與聚丙烯的體積比為2:100,碳酸鈣與聚丙烯的重量比為10:100,加入適量的抗氧劑1010(瑞士汽巴嘉基生產)、抗氧劑168(瑞士汽巴嘉基生產)以及硬脂酸鋅(市售);其中以聚丙烯為100重量份數計,抗氧劑1010為0.5份,抗氧劑168為0.5份,硬脂酸鋅為1份。
按照上述的聚合物、碳酸鈣和金屬合金的原料以及配比在高速攪拌機中混合均勻。之後用德國HAAKE公司PolymLab雙螺杆擠出機擠出造粒,擠出機各段溫度為:190℃,200℃,210℃,210℃,210℃,200℃(機頭溫度)。
將粒料加入毛細管流變儀中在200℃下紡絲得到複合原絲,柱塞速度為5mm/min,收捲速度為60m/min。將複合原絲在150℃條件下拉伸至原長的15倍後得到聚合物/碳酸鈣/金屬複合纖維,進行各項測試,測試結果列於表1。
用掃描電子顯微鏡觀測,複合纖維中金屬短纖維的直徑為2.06μm以下。長度為大於或等於7.8μm。紡絲過程中很少出現斷絲現象,得到的纖維表面光滑。
除不加入金屬合金外,其餘均與實施例28相同,所得聚丙烯/碳酸鈣纖維,進行各項測試,測試結果列於表1。紡絲過程中大量出現斷絲現象,並且得到的纖維表面粗糙。
除將碳酸鈣與聚丙烯的重量比為30:100外,其餘均與實施例24相同,所得聚合物/碳酸鈣/金屬複合纖維,進行各項測試,測試結果列於表1。
用掃描電子顯微鏡觀測,複合纖維中金屬短纖維的直徑為2.09μm以下。長度為大於或等於7.5μm。紡絲過程中很少出現斷絲現象,得到的纖維表面光滑。
除不加入金屬合金外,其餘均與實施例29相同,所得聚丙烯/碳酸鈣纖維,進行各項測試,測試結果列於表1。紡絲過程中大量出現斷絲現象,並且得到的纖維表面粗糙。
本實施例的聚合物為聚丙烯(中石化寧波鎮海煉化,牌號Z30S,熔點為167℃),金屬合金為錫鉍合金(熔點138℃),硫酸鈣晶鬚(鄭州博凱利,牌號奈米硫酸鈣晶鬚,平均直徑500nm)。錫鉍合金與聚丙烯的體積比為2:100,硫酸鈣與聚丙烯的重量比為10:100,加入適量的抗氧劑1010(瑞士汽巴嘉基生產)、抗氧劑168(瑞士汽巴嘉基生產)以及硬脂酸鋅(市售);其中以聚丙烯為100重量份數計,抗氧劑1010為0.5份,抗氧劑168為0.5份,硬脂酸鋅為1份。
按照上述的聚合物、硫酸鈣和金屬合金的原料以及配比在高速攪拌機中混合均勻。之後用德國HAAKE公司PolymLab雙螺杆擠出機擠出造粒,擠出機各段溫度為:190℃,200℃,210℃,210℃,210℃,200℃(機頭溫度)。將粒料加入毛細管流變儀中在200℃下紡絲得到複合原絲,柱塞速度為5mm/min,收捲速度為60m/min。將複合原絲在150℃條件下拉伸至原長的15倍後得到聚合物/硫酸鈣/金屬複合纖維,進行各項測試,測試結果列於表1。
用掃描電子顯微鏡觀測,複合纖維中金屬短纖維的直徑為3.06μm以下。長度為大於或等於8μm。紡絲過程中很少出現斷絲現象,得到的纖維表面光滑。
除不加入金屬合金外,其餘均與實施例30相同,所得聚丙烯/硫酸鈣纖維,進行各項測試,測試結果列
於表1。紡絲過程中大量出現斷絲現象,並且得到的纖維表面粗糙。
聚合物採用聚醯胺11(法國阿科瑪,牌號Natural D40,熔點為179℃),金屬合金為錫鉍合金(熔點138℃),碳奈米管(北京天奈科技,牌號FT-9000,平均直徑11nm,平均長度10μm,多壁碳奈米管)。金屬合金與聚合物的體積比為2:100,碳奈米管與聚合物的重量比為2:100,加入適量的抗氧劑1010(瑞士汽巴嘉基生產)、抗氧劑168(瑞士汽巴嘉基生產)以及硬脂酸鋅(市售);其中以聚醯胺11為100重量份數計,抗氧劑1010為0.5份,抗氧劑168為0.5份,硬脂酸鋅為1份。
按照上述的聚合物、碳奈米管和金屬合金的原料以及配比在高速攪拌機中混合均勻。之後用德國HAAKE公司PolymLab雙螺杆擠出機擠出造粒,擠出機各段溫度為:200℃,210℃,220℃,220℃,220℃,210℃(機頭溫度)。將粒料加入毛細管流變儀中在200℃下紡絲得到複合原絲,柱塞速度為5mm/min,收捲速度為60m/min。將複合原絲在170℃條件下拉伸至原長的15倍後得到聚合物/碳奈米管/金屬複合纖維,進行各項測試,測試結果列於表1。
用掃描電子顯微鏡觀測,複合纖維中金屬短纖維的直徑為1.40μm以下。長度為大於或等於8.1μm。紡絲過程中很少出現斷絲現象,得到的纖維表面光滑。
除不加入金屬合金外,其餘均與實施例31相同,聚醯胺/碳奈米管纖維測試結果列於表1。紡絲過程中大量出現斷絲現象,並且得到的纖維表面粗糙。
聚合物採用聚醯胺11(法國阿科瑪,牌號Natural D40,熔點為179℃),金屬合金為錫鉍合金(熔點138℃),矽氧烷改性蒙脫土(美國NanoCor,牌號I.44PSS)。金屬合金與聚合物的體積比為2:100,蒙脫土與聚合物的重量比為2:100,加入適量的抗氧劑1010(瑞士汽巴嘉基生產)、抗氧劑168(瑞士汽巴嘉基生產)以及硬脂酸鋅(市售);其中以聚醯胺11為100重量份數計,抗氧劑1010為0.5份,抗氧劑168為0.5份,硬脂酸鋅為1份。
按照上述的聚合物、蒙脫土和金屬合金的原料以及配比在高速攪拌機中混合均勻。之後用德國HAAKE公司PolymLab雙螺杆擠出機擠出造粒,擠出機各段溫度為:200℃,210℃,220℃,220℃,220℃,210℃(機頭溫度)。將粒料加入毛細管流變儀中在200℃下紡絲得到複合原絲,柱塞速度為5mm/min,收捲速度為60m/min。將複合原絲在170℃條件下拉伸至原長的15倍後得到聚合物/蒙脫土/金屬複合纖維,進行各項測試,測試結果列於表1。
用掃描電子顯微鏡觀測,複合纖維中金屬短纖維的直徑為1.90μm以下。長度為大於或等於5.1μm。紡絲過程中很少出現斷絲現象,得到的纖維表面光滑。
除不加入金屬合金外,其餘均與實施例32相同,聚醯胺/蒙脫土纖維測試結果列於表1。紡絲過程中大量出現斷絲現象,並且得到的纖維表面粗糙。
除將矽氧烷改性蒙脫土改為鈉基非改性純蒙脫土(浙江豐虹新材料股份有限公司)外,其餘均與實施例32相同,聚醯胺/蒙脫土/金屬纖維測試結果列於表1。
用掃描電子顯微鏡觀測,複合纖維中金屬短纖維的直徑為2.50μm以下。長度為大於或等於4.51μm。紡絲過程中很少出現斷絲現象,得到的纖維表面光滑。
除不加入金屬合金外,其餘均與實施例33相同,聚醯胺/蒙脫土纖維測試結果列於表1。紡絲過程中大量出現斷絲現象,並且得到的纖維表面粗糙。
聚合物採用聚醯胺11(法國阿科瑪,牌號Natural D40,熔點為179℃),金屬合金為錫鉍合金(熔點138℃),奈米二氧化鈦(日本石原二氧化鈦FT-3000,平均直徑270nm,平均長度5.15μm)。金屬合金與聚合物的體積比為2:100,二氧化鈦與聚合物的重量比為10:100,加入適量的抗氧劑1010(瑞士汽巴嘉基生產)、抗氧劑168(瑞士汽巴嘉基生產)以及硬脂酸鋅(市售);其中以聚醯胺11為100重量份數計,抗氧劑1010為0.5份,抗氧劑
168為0.5份,硬脂酸鋅為1份。
按照上述的聚合物、二氧化鈦和金屬合金的原料以及配比在高速攪拌機中混合均勻。之後用德國HAAKE公司PolymLab雙螺杆擠出機擠出造粒,擠出機各段溫度為:200℃,210℃,220℃,220℃,220℃,210℃(機頭溫度)。將粒料加入毛細管流變儀中在200℃下紡絲得到複合原絲,柱塞速度為5mm/min,收捲速度為60m/min。將複合原絲在170℃條件下拉伸至原長的15倍後得到聚合物/二氧化鈦/金屬複合纖維,進行各項測試,測試結果列於表1。
用掃描電子顯微鏡觀測,複合纖維中金屬短纖維的直徑為1.30μm以下。長度為大於或等於7.1μm。紡絲過程中很少出現斷絲現象,得到的纖維表面光滑。
除不加入金屬合金外,其餘均與實施例34相同,聚醯胺/二氧化鈦纖維測試結果列於表1。紡絲過程中大量出現斷絲現象,並且得到的纖維表面粗糙。
聚合物採用聚醯胺11(法國阿科瑪,牌號Natural D40,熔點為179℃),金屬合金為錫鉍合金(熔點138℃),奈米碳酸鈣(河南科力,牌號NLY-201,粒徑範圍30-50nm)。金屬合金與聚合物的體積比為2:100,碳酸鈣與聚合物的重量比為10:100,加入適量的抗氧劑1010(瑞士汽巴嘉基生產)、抗氧劑168(瑞士汽巴嘉基生產)以及
硬脂酸鋅(市售);其中以聚醯胺11為100重量份數計,抗氧劑1010為0.5份,抗氧劑168為0.5份,硬脂酸鋅為1份。
按照上述的聚合物、碳酸鈣和金屬合金的原料以及配比在高速攪拌機中混合均勻。之後用德國HAAKE公司PolymLab雙螺杆擠出機擠出造粒,擠出機各段溫度為:200℃,210℃,220℃,220℃,220℃,210℃(機頭溫度)。將粒料加入毛細管流變儀中在200℃下紡絲得到複合原絲,柱塞速度為5mm/min,收捲速度為60m/min。將複合原絲在170℃條件下拉伸至原長的15倍後得到聚合物/碳酸鈣/金屬複合纖維,進行各項測試,測試結果列於表1。
用掃描電子顯微鏡觀測,複合纖維中金屬短纖維的直徑為1.50μm以下。長度為大於或等於7.1μm。紡絲過程中很少出現斷絲現象,得到的纖維表面光滑。
除不加入金屬合金外,其餘均與實施例35相同,聚醯胺/碳酸鈣纖維測試結果列於表1。紡絲過程中大量出現斷絲現象,並且得到的纖維表面粗糙。
從表2中資料可以看出,相對於未含有低熔點金屬的聚合物/填料複合纖維,相應的本發明的聚合物/填料/低熔點金屬複合纖維在相同的原絲拉伸倍率條件下具有更大的拉伸強度和更大的斷裂伸長率。這些資料說明,相對於聚合物/填料複合纖維,少量低熔點金屬的加入可以實現聚合物/填料/金屬複合纖維的拉伸斷裂強度、斷裂伸長率和體積電阻率的同時提高。
惟以上所述者,僅為本發明之較佳實施例而已,當不能以此限定本發明實施之範圍,即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾,皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
Claims (41)
- 一種聚合物/填料/金屬複合纖維,其包括含有金屬短纖維和填料的聚合物纖維,其微觀結構為金屬短纖維作為分散相分佈在聚合物纖維中,而且作為分散相的金屬短纖維沿著聚合物纖維軸平行分佈,填料分散在聚合物纖維內,分佈在金屬短纖維之間;所述聚合物為熱塑性樹脂;所述填料在所述聚合物加工溫度下不發生熔融;所述金屬為低熔點金屬,選自單組分金屬和金屬合金中的至少一種,其熔點在20~480℃,並且其熔點同時低於所述聚合物的加工溫度。
- 根據請求項1所述的聚合物/填料/金屬複合纖維,其中,所述的金屬短纖維和聚合物纖維的體積比為0.01:100~20:100,優選為0.1:100~4:100,更優選為0.5:100~2:100。
- 根據請求項1或2所述的聚合物/填料/金屬複合纖維,其中,所述的金屬熔點在100~250℃,優選在120~230℃。
- 根據請求項1-3中任一項所述的聚合物/填料/金屬複合纖維,其中,作為所述金屬的單組分金屬為鎵、銫、銣、銦、錫、鉍、鎘、鉛元素的單質金屬;作為所述金屬的金屬合金為鎵、銫、銣、銦、錫、鉍、鎘、鉛元素中兩種以上的金屬合金,或者為鎵、銫、銣、銦、錫、鉍、鎘、鉛元素中的至少一種與銅、銀、金、鐵、鋅元素中的至少一種的金屬合金,或者為鎵、銫、銣、銦、錫、 鉍、鎘、鉛元素中的至少一種與銅、銀、金、鐵、鋅元素中的至少一種和選自矽元素和碳元素中的至少一種形成的合金。
- 根據請求項1-4中任一項所述的聚合物/填料/金屬複合纖維,其中,所述的金屬短纖維的直徑小於或等於12mm,優選小於或等於8mm,更優選小於或等於3mm。
- 根據請求項1-5中任一項所述的聚合物/填料/金屬複合纖維,其中,所述的聚合物為熔點在90~450℃,優選在100~290℃的熱塑性樹脂。
- 根據請求項6所述的聚合物/填料/金屬複合纖維,其中,所述的聚合物選自聚乙烯、聚丙烯、聚醯胺、聚酯中的一種。
- 根據請求項1-7中任一項所述的聚合物/填料/金屬複合纖維,其中,所述的填料與聚合物的重量比為0.1:100~30:100,優選為0.5:100~10:100,更優選為1:100~2:100。
- 根據請求項1-8中任一項所述的聚合物/填料/金屬複合纖維,其中,所述填料的三維尺寸中的至少一維尺寸小於500μm,優選小於300μm。
- 根據請求項1-9中任一項所述的聚合物/填料/金屬複合纖維,其中,所述填料是非導電填料和/或導電填料。
- 根據請求項10所述的聚合物/填料/金屬複合纖維,其中,所述非導電填料為非導電的金屬鹽、金屬氮化物、非金屬氮化物、非金屬碳化物、金屬氫氧化物、金屬氧 化物、非金屬氧化物、天然礦石中的至少一種。
- 根據請求項10所述的聚合物/填料/金屬複合纖維,其中,所述非導電填料為碳酸鈣、硫酸鋇、硫酸鈣、氯化銀、氫氧化鋁、氫氧化鎂、氧化鋁、氧化鎂、二氧化矽、石棉、滑石、高嶺土、雲母、長石、矽灰石、蒙脫土中的至少一種。
- 根據請求項12所述的聚合物/填料/金屬複合纖維,其中,所述蒙脫土為非改性純蒙脫土和有機改性蒙脫土中的至少一種。
- 根據請求項13所述的聚合物/填料/金屬複合纖維,其中,所述的有機改性蒙脫土選自有機季銨鹽改性蒙脫土、季鏻鹽改性蒙脫土、有機矽改性蒙脫土、矽氧烷改性蒙脫土、胺類改性蒙脫土中至少一種。
- 根據請求項10所述的聚合物/填料/金屬複合纖維,其中,所述的導電填料為單組分金屬、金屬合金、金屬氧化物、金屬鹽、金屬氮化物、非金屬氮化物、金屬氫氧化物、導電聚合物、導電碳材料中的至少一種。
- 根據請求項10所述的聚合物/填料/金屬複合纖維,其中,所述的導電填料為金、銀、銅、鐵、金合金、銀合金、銅合金、鐵合金、二氧化鈦、三氧化二鐵、四氧化三鐵、氧化銀、氧化鋅、炭黑、碳奈米管、石墨烯和線性導電聚苯胺中的至少一種。
- 根據請求項9-16中任一項所述的聚合物/填料/金屬複合纖維,其中,所述的填料為奈米級填料。
- 根據請求項17所述的聚合物/填料/金屬複合纖維,其中,所述的奈米級填料的三維尺寸中的至少一維尺寸小於100nm,優選小於50nm。
- 根據請求項16所述的聚合物/填料/金屬複合纖維,其中,所述的碳奈米管選自單壁碳奈米管、雙壁碳奈米管、多壁碳奈米管中的至少一種。
- 根據請求項1-19中任一項所述的聚合物/填料/金屬複合纖維,其中,所述複合纖維由包括如下步驟的方法製備:步驟一、按給定量將所述包括所述聚合物、填料與金屬在內的組分進行熔融共混,得到聚合物/填料/金屬共混物;步驟二、將步驟一中所得聚合物/填料/金屬共混物在紡絲設備上紡絲,得到聚合物/填料/金屬複合原絲;步驟三、將步驟二中所得聚合物/填料/金屬複合原絲在低於所採用的聚合物熔點的溫度,且高於或等於所採用的低熔點金屬熔點的溫度範圍內加熱拉伸得到聚合物/填料/金屬複合纖維。
- 根據請求項20所述的聚合物/填料/金屬複合纖維,其中,所述步驟三所述的加熱拉伸的拉伸倍率大於或等於2倍,優選為大於或等於5倍,更優選為大於或等於10倍。
- 一種製備根據請求項1-19任一項所述的聚合物/填料/金屬複合纖維的方法,包括如下步驟:步驟一、按給定量將所述包括所述聚合物、填料與 金屬在內的組分進行熔融共混,得到聚合物/填料/金屬共混物;步驟二、將步驟一中所得聚合物/填料/金屬共混物在紡絲設備上紡絲,得到聚合物/填料/金屬複合原絲;步驟三、將步驟二中所得聚合物/填料/金屬複合原絲在低於所採用的聚合物熔點的溫度,且高於或等於所採用的金屬熔點的溫度範圍內加熱拉伸得到聚合物/填料/金屬複合纖維。
- 根據請求項22所述的方法,其中,步驟三所述的加熱拉伸的拉伸倍率大於或等於2倍,優選為大於或等於5倍,更優選為大於或等於10倍。
- 一種聚合物/填料/金屬共混物,其微觀形態為所述金屬作為分散相均勻分佈在作為連續相的聚合物基體中,所述填料分散在所述金屬的顆粒之間,其中所述聚合物為熱塑性樹脂;所述填料在所述聚合物加工溫度下不發生熔融;所述金屬選自單組分金屬和金屬合金中的至少一種並且其熔點在20~480℃,並且其熔點同時低於所述聚合物的加工溫度。
- 根據請求項24所述的聚合物/填料/金屬共混物,其中,所述的金屬和聚合物的體積比為0.01:100~20:100,優選為0.1:100~4:100,更優選為0.5:100~2:100。
- 根據請求項24或25所述的聚合物/填料/金屬共混物,其中,所述的金屬熔點在100~250℃,優選在120~230℃。
- 根據請求項24-26中任一項所述的聚合物/填料/金屬共混物,其中,作為所述金屬的單組分金屬為鎵、銫、銣、銦、錫、鉍、鎘、鉛元素的單質金屬;作為所述金屬的金屬合金為鎵、銫、銣、銦、錫、鉍、鎘、鉛元素中兩種以上的金屬合金,或者為鎵、銫、銣、銦、錫、鉍、鎘、鉛元素中的至少一種與銅、銀、金、鐵、鋅元素中的至少一種的金屬合金,或者為鎵、銫、銣、銦、錫、鉍、鎘、鉛元素中的至少一種與銅、銀、金、鐵、鋅元素中的至少一種和選自矽元素和碳元素中的至少一種形成的合金。
- 根據請求項24-27中任一項所述的聚合物/填料/金屬共混物,其中,所述的聚合物為熔點在90~450℃,優選在100~290℃的熱塑性樹脂。
- 根據請求項28所述的聚合物/填料/金屬共混物,其中,所述的聚合物選自聚乙烯、聚丙烯、聚醯胺、聚酯中的一種。
- 根據請求項24-29中任一項所述的聚合物/填料/金屬共混物,其中,所述的填料與聚合物的重量比為0.1:100~30:100,優選為0.5:100~10:100,更優選為1:100~2:100。
- 根據請求項24-30中任一項所述的聚合物/填料/金屬共混物,其中,所述填料的三維尺寸中的至少一維尺寸小於500μm,優選小於300μm。
- 根據請求項24-31中任一項所述的聚合物/填料/金屬共 混物,其中,所述填料是非導電填料和/或導電填料。
- 根據請求項32所述的聚合物/填料/金屬共混物,其中,所述非導電填料為非導電的金屬鹽、金屬氮化物、非金屬氮化物、非金屬碳化物、金屬氫氧化物、金屬氧化物、非金屬氧化物、天然礦石中的至少一種。
- 根據請求項32所述的聚合物/填料/金屬共混物,其中,所述非導電填料為碳酸鈣、硫酸鋇、硫酸鈣、氯化銀、氫氧化鋁、氫氧化鎂、氧化鋁、氧化鎂、二氧化矽、石棉、滑石、高嶺土、雲母、長石、矽灰石、蒙脫土中的至少一種。
- 根據請求項34所述的聚合物/填料/金屬共混物,其中,所述蒙脫土為非改性純蒙脫土和有機改性蒙脫土中的至少一種。
- 根據請求項35所述的聚合物/填料/金屬共混物,其中,所述的有機改性蒙脫土選自有機季銨鹽改性蒙脫土、季鏻鹽改性蒙脫土、有機矽改性蒙脫土、矽氧烷改性蒙脫土、胺類改性蒙脫土中至少一種。
- 根據請求項32所述的聚合物/填料/金屬共混物,其中,所述的導電填料為單組分金屬、金屬合金、金屬氧化物、金屬鹽、金屬氮化物、非金屬氮化物、金屬氫氧化物、導電聚合物、導電碳材料中的至少一種。
- 根據請求項32所述的聚合物/填料/金屬共混物,其中,所述的導電填料為金、銀、銅、鐵、金合金、銀合金、銅合金、鐵合金、二氧化鈦、三氧化二鐵、四氧化三鐵、 氧化銀、氧化鋅、炭黑、碳奈米管、石墨烯和線性導電聚苯胺中的至少一種。
- 根據請求項32-38中任一項所述的聚合物/填料/金屬共混物,其中,所述的填料為奈米級填料。
- 根據請求項39所述的聚合物/填料/金屬共混物,其中,所述的奈米級填料的三維尺寸中的至少一維尺寸小於100nm,優選小於50nm。
- 根據請求項38所述的聚合物/填料/金屬共混物,其中,所述的碳奈米管選自單壁碳奈米管、雙壁碳奈米管、多壁碳奈米管中的至少一種。
Applications Claiming Priority (10)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201310128099.9A CN104099682B (zh) | 2013-04-12 | 2013-04-12 | 一种聚合物/碳纳米管/金属复合纤维及其制备方法 |
??201310128266.X | 2013-04-12 | ||
CN201310127922.4A CN104099680B (zh) | 2013-04-12 | 2013-04-12 | 一种聚合物/非导电填料/金属复合纤维及其制备方法 |
??201310127994.9 | 2013-04-12 | ||
CN201310128266.XA CN104099684B (zh) | 2013-04-12 | 2013-04-12 | 一种聚合物/填料/金属复合纤维及其制备方法 |
??201310128099.9 | 2013-04-12 | ||
CN201310127994.9A CN104099681B (zh) | 2013-04-12 | 2013-04-12 | 一种聚合物/蒙脱土/金属复合纤维及其制备方法 |
??201310128100.8 | 2013-04-12 | ||
CN201310128100.8A CN104099683B (zh) | 2013-04-12 | 2013-04-12 | 一种聚合物/导电填料/金属复合纤维及其制备方法 |
??201310127922.4 | 2013-04-12 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW201446851A true TW201446851A (zh) | 2014-12-16 |
TWI647263B TWI647263B (zh) | 2019-01-11 |
Family
ID=51688944
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW103113454A TWI647263B (zh) | 2013-04-12 | 2014-04-11 | Polymer/filler/metal composite fiber and preparation method thereof |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10787754B2 (zh) |
EP (1) | EP2985370B1 (zh) |
JP (1) | JP6434492B2 (zh) |
KR (1) | KR101917257B1 (zh) |
CA (1) | CA2909301C (zh) |
ES (1) | ES2981960T3 (zh) |
TW (1) | TWI647263B (zh) |
WO (1) | WO2014166420A1 (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114311888A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-04-12 | 苏州赛伍应用技术股份有限公司 | 一种防草垫及其制备方法和应用 |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017214326A1 (en) * | 2016-06-08 | 2017-12-14 | The Regents Of The University Of California | Scalable method of producing polymer-metal nanocomposite materials |
US20180080148A1 (en) * | 2016-09-16 | 2018-03-22 | Paul K. Westerhoff | Electrospun polymeric porous fibers containing nanomaterials |
US11124901B2 (en) * | 2017-11-27 | 2021-09-21 | First Step Holdings, Llc | Composite fabric, method for forming composite fabric, and use of a composite matter fabric |
CN108034251A (zh) * | 2017-12-02 | 2018-05-15 | 浙江大学自贡创新中心 | 一种高抗冲柔性防护材料 |
JP7272276B2 (ja) | 2017-12-15 | 2023-05-12 | 住友電気工業株式会社 | 絶縁材用樹脂組成物、絶縁材、絶縁電線及びケーブル |
CN109056118B (zh) * | 2018-07-26 | 2020-12-11 | 嘉兴学院 | 一种石墨烯纤维及其制备方法 |
CN113668135B (zh) * | 2021-08-11 | 2023-08-29 | 海安启弘纺织科技有限公司 | 一种具有防水凉感功能经编面料的制备方法及其产品 |
WO2023244278A1 (en) * | 2022-06-12 | 2023-12-21 | Cnpc Usa Corporation | Preparation of degradable polyester composites and use thereof |
CN115301213B (zh) * | 2022-08-08 | 2023-10-13 | 江苏索普化工股份有限公司 | 聚苯胺/蒙脱土/木炭复合吸附材料及其制备方法、应用 |
CN115850966A (zh) * | 2022-11-25 | 2023-03-28 | 郑州博凯利生态工程有限公司 | 一种高耐磨纳米复合纤维刹车片填充母料及制备方法 |
Family Cites Families (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3001265A (en) * | 1957-03-25 | 1961-09-26 | Du Pont | Flat low melting point metal filament having an oriented synthetic resin sheath |
US4639396A (en) * | 1984-07-19 | 1987-01-27 | Princeton Polymer Laboratories | Thermoplastics-metal fiber threads |
JP2797529B2 (ja) | 1989-10-06 | 1998-09-17 | 東洋紡績株式会社 | 芯鞘型複合繊維の製造方法 |
JPH07328421A (ja) * | 1994-06-06 | 1995-12-19 | Nippon Shokubai Co Ltd | 無機化合物微粒子、その製造方法およびその用途 |
KR100337267B1 (ko) * | 1994-12-27 | 2002-10-25 | 주식회사 효성 | 보온성섬유의제조방법 |
JPH09111135A (ja) * | 1995-10-23 | 1997-04-28 | Mitsubishi Materials Corp | 導電性ポリマー組成物 |
JPH10140420A (ja) | 1996-11-07 | 1998-05-26 | Japan Exlan Co Ltd | 無機微粒子含有繊維とその製造方法 |
US7285591B2 (en) * | 2003-03-20 | 2007-10-23 | The Trustees Of The University Of Pennsylvania | Polymer-nanotube composites, fibers, and processes |
JP2004316029A (ja) * | 2003-04-17 | 2004-11-11 | Kanebo Ltd | 導電性繊維の製法およびそれによって得られる導電性繊維、並びにそれを用いた導電性繊維構造体 |
ES2298852T3 (es) * | 2003-12-12 | 2008-05-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Hibrido de metal-material sintetico y cuerpo moldealdo fabricado a partir del mismo. |
CA2496072C (en) * | 2004-02-18 | 2007-08-07 | Kuraray Co., Ltd. | Conductive polyvinyl alcohol fiber |
JP2006022130A (ja) | 2004-07-06 | 2006-01-26 | Idemitsu Kosan Co Ltd | 熱伝導性樹脂組成物及びその製造方法 |
WO2006023860A2 (en) | 2004-08-23 | 2006-03-02 | General Electric Company | Thermally conductive composition and method for preparing the same |
KR100963673B1 (ko) * | 2007-10-23 | 2010-06-15 | 제일모직주식회사 | 열전도성 수지 복합재 및 이를 이용한 성형품 |
CN102186928A (zh) | 2008-08-15 | 2011-09-14 | 英威达技术有限公司 | 阻燃聚合物复合材料、纤维、毯及各自的制备方法 |
BRPI0920776B1 (pt) * | 2008-10-14 | 2018-07-10 | Y.G.K Co., Ltd. | Linha de pesca |
KR101297156B1 (ko) * | 2008-12-10 | 2013-08-21 | 제일모직주식회사 | 고성능 emi/rfi 차폐용 수지 복합재 |
KR20110078416A (ko) * | 2009-12-31 | 2011-07-07 | 주식회사 효성 | 십자형 전도성 복합섬유 및 그 제조방법 |
CN102140707B (zh) | 2010-12-21 | 2013-05-29 | 东华大学 | 一种皮芯复合电磁屏蔽纤维及其制备方法 |
CN102021671B (zh) | 2010-12-31 | 2012-04-11 | 中国纺织科学研究院 | 一种高分子/金属复合导线及其制造方法 |
CN102409421B (zh) | 2011-12-20 | 2013-07-03 | 中原工学院 | 一种碳纳米管/纳米ato/聚丙烯导电纤维的制备方法 |
-
2014
- 2014-04-11 ES ES14782688T patent/ES2981960T3/es active Active
- 2014-04-11 TW TW103113454A patent/TWI647263B/zh active
- 2014-04-11 KR KR1020157031983A patent/KR101917257B1/ko active IP Right Grant
- 2014-04-11 CA CA2909301A patent/CA2909301C/en active Active
- 2014-04-11 EP EP14782688.7A patent/EP2985370B1/en active Active
- 2014-04-11 WO PCT/CN2014/075168 patent/WO2014166420A1/zh active Application Filing
- 2014-04-11 JP JP2016506774A patent/JP6434492B2/ja active Active
- 2014-04-11 US US14/783,813 patent/US10787754B2/en active Active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114311888A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-04-12 | 苏州赛伍应用技术股份有限公司 | 一种防草垫及其制备方法和应用 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR101917257B1 (ko) | 2018-11-09 |
EP2985370A4 (en) | 2017-09-20 |
JP2016519725A (ja) | 2016-07-07 |
WO2014166420A1 (zh) | 2014-10-16 |
EP2985370A1 (en) | 2016-02-17 |
CA2909301A1 (en) | 2014-10-16 |
EP2985370B1 (en) | 2024-05-15 |
US20160122908A1 (en) | 2016-05-05 |
US10787754B2 (en) | 2020-09-29 |
CA2909301C (en) | 2019-02-05 |
ES2981960T3 (es) | 2024-10-14 |
JP6434492B2 (ja) | 2018-12-05 |
TWI647263B (zh) | 2019-01-11 |
KR20150140776A (ko) | 2015-12-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI647263B (zh) | Polymer/filler/metal composite fiber and preparation method thereof | |
CN104099684B (zh) | 一种聚合物/填料/金属复合纤维及其制备方法 | |
Chen et al. | Synergistic effect of carbon nanotubes and carbon black on electrical conductivity of PA6/ABS blend | |
JP5770962B2 (ja) | ポリマーマトリックス中に埋封された配向ナノ繊維 | |
CN104099683B (zh) | 一种聚合物/导电填料/金属复合纤维及其制备方法 | |
Strååt et al. | Conducting bicomponent fibers obtained by melt spinning of PA6 and polyolefins containing high amounts of carbonaceous fillers | |
EP1910220A1 (en) | Nanocomposite polymers | |
JP2010209162A (ja) | カーボンナノチューブ分散体 | |
Wei et al. | Facile fabrication of PVA composite fibers with high fraction of multiwalled carbon nanotubes by gel spinning | |
Liang et al. | Electrical properties of percolative polystyrene/carbon nanofiber composites | |
Dintcheva et al. | Effect of the nanotube aspect ratio and surface functionalization on the morphology and properties of multiwalled carbon nanotube polyamide‐based fibers | |
Su et al. | Enhanced compatibilization and orientation of polyvinyl alcohol/gelatin composite fibers using carbon nanotubes | |
Wang et al. | Preparation and characterization of CNTs/PE micro‐nanofibers | |
CN104099680B (zh) | 一种聚合物/非导电填料/金属复合纤维及其制备方法 | |
Lugoloobi et al. | Rigid and conductive lightweight regenerated cellulose/carbon nanotubes/acrylonitrile–butadiene–styrene nanocomposites constructed via a Pickering emulsion process | |
Oran et al. | Multi-walled carbon nanotube/acrylonitrile butadiene styrene nanocomposite filaments for fused deposition modelling type 3D printing | |
JP2003342476A (ja) | 導電性樹脂材料 | |
Zargar et al. | Effect of organoclay on the rheology, morphology, thermal and mechanical properties of nanocomposite fibers based on polypropylene/poly (trimethylene terephthalate)/organoclay | |
Sharma et al. | Carbon nanotube composites: critical issues | |
Quijano | Mechanical, electrical and sensing properties of melt-spun polymer fibers filled with carbon nanoparticles | |
CN104099682A (zh) | 一种聚合物/碳纳米管/金属复合纤维及其制备方法 | |
Ucar et al. | Nanocomposite Fibers with Carbon Nanotubes, Silver, and Polyaniline | |
Li | Liquid-Solid Phase Separation Control of Polymer/Nano-Carbon Interaction and Blending for Composite Manufacturing | |
Lin | Experimental investigation of toughening carbon fibre/epoxy composites with graphene/phenoxy fibres | |
Verma | Design, fabrication and characterization of PVA/Nanocarbon composite fibers |