[发明专利]一种低成本、防静电的涤纶及其制备方法

说明书

本发明公开了一种低成本、防静电的涤纶及其制备方法，通过选择特定DBP值的炭黑以特定比例与碳纳米管复配，形成了纳米复合结构，具有良好的导电性。再将其与对苯二甲酸、乙二醇进行原位共聚、熔融纺丝后，可制备具有长效防静电的复合涤纶纤维。本发明在仅添加微量碳纳米管和少量炭黑下，既可使传统涤纶呈现优异的防静电效果，并且产品可纺性好，性能稳定，成本低，工业化难度小，具有显著的实用价值。

技术领域

本发明属于纤维领域，尤其涉及一种低成本、防静电的涤纶及其制备方法。

背景技术

日常生活中，两种不同材质的物体接触后再分离，即可产生静电现象，这是由于一个物体失去一定电荷后带正电，而另一个物体得到电荷带负电，这些电荷难以简单中和，便会逐渐累积形成静电。日常生活中形成静电的最主要途径是摩擦、感应和传导三种。静电本身是一种非常常见的现象，但是当静电在积累并剧烈释放时，极易引发电路击穿、信息干扰、火灾、电击等现象，轻则使人体产生不适，增大灰尘吸附而使环境变脏，重则干扰电磁信号，引发头晕、头痛，击穿电子元器件，甚至引发爆炸和火灾。

消除静电的主要方法是提高材料的电导率，使多余电荷从物体表面传递出去或中和。目前常用的导电添加剂包括金属纤维、碳纤维、复合导电纤维、导电高分子、纳米碳颗粒等，从性价比角度考虑，炭黑这种具有多孔纳米碳结构的导电材料是最具竞争力的防静电添加材料。已有许多研究和报道证实炭黑可以有效提升高分子材料的防静电效果，然而，单一添加炭黑往往需要较高的添加量(大于5％)才能实现效果，而在这样大的添加量下，复合材料的力学性能很可能收到影响，并且由于炭黑团簇体的存在，将复合材料加工成纤维和薄膜等材料存在产品均一性差、强度低等缺陷。

碳纳米管是近年来最受热捧的导电添加材料之一，具有尺寸小、高长径比、高强度、高电导率、化学稳定性好和低密度的优点。碳纳米管是一种一维纳米碳材料，在沿纳米管方向电子可以快速运动，形成一维导电通路，因此将碳纳米管沿同一方向排列形成的碳纳米管纤维具有高强度、高电导率的特性，被认为是下一代电输送材料的最佳选择。同时，将碳纳米管分散于聚合物基体中，一维碳管可通过搭接、缠结等形式形成三维网络结构，从而有效提升聚合物基体的电导率。然而，由于碳纳米管比表面积大，具有超高的长径比，并且未修饰的碳纳米管之间具有强烈的范德华力作用，使得碳纳米管互相缠结，难以分离，形成团状或束状聚集体，从而呈现出较差的分散效果，制约了其性能的充分发挥。将碳纳米管羧化后，可使其表面带有丰富的含氧官能团，从而可以在水等溶剂中稳定分散，有助于其在复合材料中的分散性，然而羧化会破坏碳纳米管本身的规则结构，降低本征电导率，也不利于性能的发挥。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术不足，提供一种低成本、防静电的涤纶及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种低成本、防静电的涤纶，至少包括接枝有PET分子的碳纳米管、纳米炭黑和游离的PET分子，纳米炭黑附着于碳纳米管的表面；纳米炭黑包含高DBP值纳米炭黑和低DBP值纳米炭黑，低DBP值纳米炭黑的添加量是高DBP值纳米炭黑的3～5倍(质量比)，纳米炭黑与碳纳米管的质量比为1.2～2.4:0.04～0.2；碳纳米管在涤纶中的质量含量为0.04～0.2％。

进一步地，所述碳纳米管的缺陷位点处富集低DBP值纳米炭黑，所述碳纳米管为单壁或多壁碳管，长度为1～15微米。

进一步地，所述高DBP值纳米炭黑的DBP值为360～400，低DBP值纳米炭黑的DBP值为200～280。

一种低成本、防静电的涤纶的制备方法，包括以下步骤：

(1)将5质量份羧化碳管的水分散液、0.05-0.3质量份分子量调节剂、100质量份的对苯二甲酸加入46质量份的乙二醇中，高速(300～500rpm)搅拌混匀形成分散液。所述羧化碳管的碳氧比为2.5到6之间，羧化碳管水分散液的质量浓度为0.8％～4％；