CN101805935A

CN101805935A - 一种新型抗静电腈纶及抗静电腈纶的制备方法

Info

Publication number: CN101805935A
Application number: CN 201010140562
Authority: CN
Inventors: 尹璐; 李江; 王彪; 王华平
Original assignee: Donghua University
Current assignee: Donghua University
Priority date: 2010-04-07
Filing date: 2010-04-07
Publication date: 2010-08-18
Anticipated expiration: 2030-04-07
Also published as: CN101805935B

Abstract

本发明涉及一种新型抗静电腈纶，该腈纶含有碳纳米管和炭黑，其中碳纳米管的重量百分数是1％-15％，炭黑的重量百分数是1％-3％，聚丙烯腈的重量百分数范围为82％-98％。本发明还涉及一种抗静电腈纶的制造方法，采用湿法纺丝方法纺成腈纶纤维，凝固浴含有碳纳米管，其中碳纳米管占凝固浴的重量百分数为20％～25％。本发明还提供了另一种抗静电腈纶的制造方法，采用湿法纺丝方法纺成腈纶纤维，凝固浴依次包括第一凝固浴和含抗静电剂的第二凝固浴两部分，所述的第一凝固浴为含重量百分比为10％聚丙烯腈的水溶液，温度为-5℃～10℃，所述的含抗静电剂的第二凝固浴是含有抗静电剂的水溶液，温度为-5℃～10℃，所述的抗静电剂占第二凝固浴的45wt％～55wt％，所述的抗静电剂是碳纳米管。

Description

一种新型抗静电腈纶及抗静电腈纶的制备方法

技术领域

本发明涉及一种新型抗静电腈纶及抗静电腈纶的制备方法，本发明利用现有的湿法纺丝技术，对尚处于凝胶态的腈纶初生纤维进行快速改性处理，获得抗静电纤维。

背景技术

抗静电腈纶的制备，一般是通过对腈纶进行抗静电改性来实现的，通常采用以下几种方法：(1)纤维表面处理法：纤维的表面抗静电处理一般采用能导电的金属盐或具有抗静电性能的表面活性剂，采用喷淋、浸渍、涂覆等方法对纤维及其织物进行表面处理。(2)化学改性法：利用化学的方法表面接枝抗静电基团。(3)共混改性法：在纺丝原液中添加抗静电剂(炭黑或碳纳米管等)，共混纺丝可制成耐久性抗静电腈纶。

共混改性法所需抗静电剂有着特定的要求，并且添加量多，可纺性变差，纤维力学性能等物理性能受影响，若减少抗静电剂添加量，可纺性提高但抗静电效果变差。

对纤维或织物进行表面处理，在其表面喷洒或浸渍抗静电剂，经过洗涤后抗静电剂易从纤维或织物表面脱落，影响其抗静电效果的持久性。

表面接枝工艺复杂成本较高，难以工业化应用。

发明内容

本发明利用现有的湿法纺丝技术，对尚处于凝胶态的腈纶初生纤维进行快速改性处理，获得抗静电纤维。本发明使用的抗静电剂是碳纳米管浆液或碳纳米管和炭黑的浆液。碳纳米管以其优异的导电性能和力学性能，在保证了腈纶具有良好的抗静电性的前提下，又大大提高了纤维的强度，保证了腈纶改性后的质量；改善了目前某些改性方法使纤维可纺性降低，和纤维力学性能等质量方面的下降等缺点。

本发明的一种新型抗静电腈纶，该腈纶含有碳纳米管和炭黑，其中碳纳米管的重量百分数是1％-15％，炭黑的重量百分数是1％-3％，聚丙烯腈的重量百分数范围为82％-98％。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种新型抗静电腈纶，所述的碳纳米管直径为1～100nm，长度为2～10微米，碳纳米管的管壁数为1～70；所述的炭黑电阻率为0.1～10Ω·cm，密度1.80～1.85g/cm³，炭黑的粒径为20～200nm；所述的聚丙烯腈的数均分子量为5～10万。

本发明还提供了一种抗静电腈纶的制造方法，采用湿法纺丝方法纺成腈纶纤维，腈纶纺丝原液从喷丝孔挤压出形成细流，经过凝固浴凝固成型为初生纤维，进入拉伸和水洗至后处理工序得到腈纶纤维，所述的凝固浴含有碳纳米管，其中碳纳米管占凝固浴的重量百分数为20％～25％。

如上所述的一种新型抗静电腈纶，所述的碳纳米管直径为1～100nm，长度为2～10微米，碳纳米管的管壁数为1～70，所述的聚丙烯腈的数均分子量为5～10万。

如上所述的一种新型抗静电腈纶，所述的凝固浴还含有炭黑，其中炭黑占凝固浴的重量百分数为5％～10％。

如上所述的一种新型抗静电腈纶，所述的炭黑电阻率为0.1～10Ω·cm，密度1.80～1.85g/cm³，炭黑的粒径为20～200nm。

本发明还提供了另一种抗静电腈纶的制造方法，采用湿法纺丝方法纺成腈纶纤维，腈纶纺丝原液从喷丝孔挤压出形成细流，经过凝固浴凝固成型为初生纤维，进入拉伸和水洗至后处理工序得到腈纶纤维，所述的凝固浴依次包括第一凝固浴和含抗静电剂的第二凝固浴两部分，所述的第一凝固浴为含重量百分比为10％聚丙烯腈的水溶液，温度为-5℃～10℃，所述的含抗静电剂的第二凝固浴是含有抗静电剂的水溶液，温度为-5℃～10℃，所述的抗静电剂占第二凝固浴的45wt％～55wt％，所述的抗静电剂是碳纳米管。

如上所述的一种新型抗静电腈纶，所述的抗静电剂还包含有炭黑，在抗静电剂中碳纳米管的重量百分数为65％～75％，炭黑的重量百分数为25％～35％。

如上所述的一种新型抗静电腈纶，所述的炭黑电阻率在0.1～10Ω·cm，密度1.80～1.85g/cm3，炭黑的粒径为20～200nm。

本发明的有益效果是：

和现有技术相比本发明的特点是，采用湿法纺丝在线改性方法，制造抗静电腈纶。本发明的一种抗静电腈纶的制造方法，首先制备腈纶纺丝原液，然后将原液从喷丝孔压出形成细流，原液细流经过凝固浴成为初生纤维，此时将初生纤维导入抗静电剂浴槽进行凝胶渗透，使抗静电剂充分分散于初生纤维，对其进行快速改性，最后进行后处理。

本发明的一种新型抗静电腈纶，可纺性好，纤维的导电性能得到了很好的改善，同时又增加了纤维的强度，提高了力学性能，提高了抗静电腈纶的质量。

本发明的一种抗静电腈纶的制造方法，对尚处于凝胶态的腈纶初生纤维进行快速改性处理，获得抗静电纤维。简化抗静电腈纶制造工艺，节省生产时间，易于工业化生产。

本发明的另一种抗静电腈纶的制造方法，工艺简单，抗静电剂可以很好地分散于初生纤维表面，使可纺性得到很好地改善，纤维抗静电效果持久。

碳纳米管以其优异的导电性能和力学性能，在保证了腈纶具有良好的抗静电性的前提下，又大大提高了纤维的强度，保证了腈纶改性后的质量；改善了目前某些改性方法使纤维可纺性降低，和纤维力学性能等质量方面的下降等缺点。

附图说明

图1为一种抗静电腈纶加工工艺的示意图

图2为另一种抗静电腈纶加工工艺的示意图

其中1、抗静电剂调配槽 2、计量泵 3、抗静电剂槽 4、循环泵 5、滤器6、含有抗静电剂的凝固浴 7、旋转辊筒 8、第一凝固浴 9、第二凝固浴

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

其中，所述的碳纳米管直径为1～100nm，长度为2～10微米，碳纳米管的管壁数为1～70；所述的炭黑电阻率为0.1～10Ω·cm，密度1.80～1.85g/cm³，炭黑的粒径为20～200nm；所述的聚丙烯腈的数均分子量为5～10万。

实施例1

如附图1所示，是一种抗静电腈纶加工工艺的示意图，采用湿法纺丝方法纺成腈纶纤维，所述的聚丙烯腈的数均分子量为5～10万，碳纳米管依次经过抗静电剂调配槽1、计量泵2，再由循环泵4以及滤器5到达凝固浴6，再回流到抗静电剂槽3并继续由循环泵4输送，构成抗静电剂循环系统。腈纶纺丝原液从喷丝孔挤压出形成细流，经过带有旋转滚筒7的含有碳纳米管的凝固浴6凝固成型为初生纤维，其中碳纳米管占凝固浴的重量百分数为20％，碳纳米管直径为1nm，长度为2微米，碳纳米管的管壁数为1，进入拉伸和水洗至后处理工序得到腈纶纤维。制得的腈纶纤维中碳纳米管含量为1％，其断裂强度为5.2CN/dtex，纤维体电阻率为3.12×10⁶Ω·cm。

实施例2

如附图1所示，是一种抗静电腈纶加工工艺的示意图，采用湿法纺丝方法纺成腈纶纤维，所述的聚丙烯腈的数均分子量为5～10万，碳纳米管和炭黑依次经过抗静电剂调配槽1、计量泵2，再由循环泵4以及滤器5到达凝固浴6，再回流到抗静电剂槽3并继续由循环泵4输送，构成抗静电剂循环系统。腈纶纺丝原液从喷丝孔挤压出形成细流，经过带有旋转滚筒7的含有碳纳米管和炭黑的凝固浴6凝固成型为初生纤维，其中碳纳米管占凝固浴的重量百分数为25％，碳纳米管直径为20nm，长度为4微米，碳纳米管的管壁数为10，炭黑占凝固浴的重量百分数为8％，所述的炭黑电阻率为0.1Ω·cm，密度1.80～1.85g/cm³，炭黑的粒径为20nm，进入拉伸和水洗至后处理工序得到腈纶纤维。制得的腈纶纤维中碳纳米管含量为5％，其断裂强度为7.6CN/dtex，纤维体电阻率为1.5×10⁵Ω·cm。

实施例3

如附图2所示，是一种抗静电腈纶加工工艺的示意图，采用湿法纺丝方法纺成腈纶纤维，所述的聚丙烯腈的数均分子量为5～10万，腈纶纺丝原液从喷丝孔挤压出形成细流，经过凝固浴和旋转滚筒7凝固成型为初生纤维，所述的凝固浴依次包括第一凝固浴8和含抗静电剂的第二凝固浴9两部分，碳纳米管依次经过抗静电剂调配槽1、计量泵2，再由循环泵4以及滤器5到达第二凝固浴9，再回流到抗静电剂槽3并继续由循环泵4输送，构成抗静电剂循环系统。所述的第一凝固浴为含重量百分比为10％聚丙烯腈的水溶液，温度为-5℃，所述的含抗静电剂的第二凝固浴是含有抗静电剂的水溶液，温度为-5℃，所述的抗静电剂占第二凝固浴的45wt％，所述的抗静电剂是碳纳米管。碳纳米管直径为40nm，长度为6微米，碳纳米管的管壁数为30。初生纤维进入拉伸和水洗至后处理工序得到腈纶纤维，制得的腈纶纤维中碳纳米管含量为10％，其断裂强度为8.0CN/dtex，纤维体电阻率为3.8×10⁴Ω·cm。

实施例4

如附图2所示，是一种抗静电腈纶加工工艺的示意图，采用湿法纺丝方法纺成腈纶纤维，所述的聚丙烯腈的数均分子量为5～10万，腈纶纺丝原液从喷丝孔挤压出形成细流，经过凝固浴和旋转滚筒7凝固成型为初生纤维，所述的凝固浴依次包括第一凝固浴8和含抗静电剂的第二凝固浴9两部分，碳纳米管和炭黑依次经过抗静电剂调配槽1、计量泵2，再由循环泵4以及滤器5到达第二凝固浴9，再回流到抗静电剂槽3并继续由循环泵4输送，构成抗静电剂循环系统。所述的第一凝固浴为含重量百分比为10％聚丙烯腈的水溶液，温度为10℃，所述的含抗静电剂的第二凝固浴是含有抗静电剂的水溶液，温度为10℃，所述的抗静电剂占第二凝固浴的55wt％，所述的抗静电剂是碳纳米管和炭黑。其中碳纳米管的重量百分数为75％，炭黑的重量百分数为25％。碳纳米管直径为100nm，长度为10微米，碳纳米管的管壁数为70，所述的炭黑电阻率为10Ω·cm，密度1.80～1.85g/cm³，炭黑的粒径为200nm。初生纤维进入拉伸和水洗至后处理工序得到腈纶纤维，制得的腈纶纤维中碳纳米管含量为15％，其断裂强度为8.8CN/dtex，纤维体电阻率为1.3×10³Ω·cm。

Claims

1.一种新型抗静电腈纶，其特征是：该腈纶含有碳纳米管和炭黑，其中碳纳米管的重量百分数是1％-15％，炭黑的重量百分数是1％-3％，聚丙烯腈的重量百分数范围为82％-98％。

2.如权利要求1所述的一种新型抗静电腈纶，其特征在于，所述的碳纳米管直径为1～100nm，长度为2～10微米，碳纳米管的管壁数为1～70；所述的炭黑电阻率为0.1～10Ω·cm，密度1.80～1.85g/cm³，炭黑的粒径为20～200nm；所述的聚丙烯腈的数均分子量为5～10万。

3.一种抗静电腈纶的制造方法，采用湿法纺丝方法纺成腈纶纤维，腈纶纺丝原液从喷丝孔挤压出形成细流，经过凝固浴凝固成型为初生纤维，进入拉伸和水洗至后处理工序得到腈纶纤维，其特征是：所述的凝固浴含有碳纳米管，其中碳纳米管占凝固浴的重量百分数为20％～25％。

4.如权利要求3所述的一种新型抗静电腈纶，其特征在于，所述的碳纳米管直径为1～100nm，长度为2～10微米，碳纳米管的管壁数为1～70，所述的聚丙烯腈的数均分子量为5～10万。

5.如权利要求3所述的一种新型抗静电腈纶，其特征在于，所述的凝固浴还含有炭黑，其中炭黑占凝固浴的重量百分数为5％～10％。

6.如权利要求4所述的一种新型抗静电腈纶，其特征在于，所述的炭黑电阻率为0.1～10Ω·cm，密度1.80～1.85g/cm³，炭黑的粒径为20～200nm。

7.一种抗静电腈纶的制造方法，采用湿法纺丝方法纺成腈纶纤维，腈纶纺丝原液从喷丝孔挤压出形成细流，经过凝固浴凝固成型为初生纤维，进入拉伸和水洗至后处理工序得到腈纶纤维，其特征是：所述的凝固浴依次包括第一凝固浴和含抗静电剂的第二凝固浴两部分，所述的第一凝固浴为含重量百分比为10％聚丙烯腈的水溶液，温度为-5℃～10℃，所述的含抗静电剂的第二凝固浴是含有抗静电剂的水溶液，温度为-5℃～10℃，所述的抗静电剂占第二凝固浴的45wt％～55wt％，所述的抗静电剂是碳纳米管。

8.如权利要求7所述的一种新型抗静电腈纶，其特征在于，所述的碳纳米管直径为1～100nm，长度为2～10微米，碳纳米管的管壁数为1～70，所述的聚丙烯腈的数均分子量为5～10万。

9.如权利要求7所述的一种新型抗静电腈纶，其特征在于，所述的抗静电剂还包含有炭黑，在抗静电剂中碳纳米管的重量百分数为65％～75％，炭黑的重量百分数为25％～35％。

10.如权利要求9所述的一种新型抗静电腈纶，其特征在于，所述的炭黑电阻率在0.1～10Ω·cm，密度1.80～1.85g/cm3，炭黑的粒径为20～200nm。