[发明专利]一种抗静电纤维的制备方法和应用

说明书

本发明属于新材料技术领域，涉及一种含有碳纳米管的抗静电纤维的制备方法。该方法通过高温熔喷制备得到聚合物纤维初生丝，再将聚合物纤维初生丝经过含有碳纳米管的水性浆料浸润，通过高温牵伸，在高温变形中利用高于玻璃化温度的软态聚合物将表面吸附的碳纳米管嵌入表面层基体中，从而获得具有表面含有碳纳米管的抗静电纤维。本发明的有益效果是，该技术方案只需表层少量碳纳米管，无需大量添加到整体纤维内部，大大降低碳纳米管的使用量，降低成本的同时还不改变纤维的外观颜色，改变了传统抗静电纤维黑色或深色的单调颜色。因此本发明具有低成本、工艺简单及产品多样等优势，具有显著的市场竞争力，具有重大产业化价值。

技术领域

本发明属于新材料技术领域，涉及一种抗静电纤维，特别涉及一种含有碳纳米管的抗静电纤维的制备方法和应用。

背景技术

纺织产品由于基体聚合物材料不导电，相互摩擦过程中极易产生静电，尤其在冬季空气干燥的环境中，静电聚集对穿戴者将造成不舒适。在工业领域，静电的聚集更有可能带来重大生产和安全事故，如电子、食品、化工等行业。消除纺织品静电最常用的方式是混纺抗静电纤维，其中抗静电纤维以金属纤维和内添加导电碳材料的聚合物纤维为主。内添加导电炭黑的聚合物纤维由于保持了原有的柔韧性，比金属纤维具有更好的舒适性和通用性，尤其在抗静电消费纺织品领域成为了一个巨大的行业分支。

碳纳米管是由单层石墨卷曲形成的一维管状纳米材料，具有导电性好、大长径比、结构稳定等众多优势，在树脂基体中添加具有比传统导电炭黑低得多的导电阈值，使用单壁碳纳米管时甚至可实现透明导电功能，是目前最优秀的导电填充材料之一。内添加改性是最常用的方式，中国发明专利201811186274.9公开了一种具有抗静电的腈纶纤维及其制备方法，其使用碳纳米管和导电炭黑添加进聚丙烯腈基体中，混合后依次通过预并条机-腈纶纤维预并条-粗纱-细纱-浸渍-烘干-络筒等工序后，得到具有抗静电功能的腈纶纤维。但由于碳纳米管巨大的长径比和表面积，形成强烈的机械缠绕和范德华作用力导致其难以分散。而且碳纳米管大表面积还将导致基体聚合物流动性急剧下降，难以胜任高速纺丝。现有化纤纺丝工艺要求添加碳纳米管后的纺丝原料依然保持优异的均一性，任何轻微的团聚和不均匀都将导致堵塞喷丝孔和断丝，严重影响了抗静电纤维的生产效率。因此，通过尝试特殊的纤维截面，降低碳纳米管等导电剂的添加量，以维持基体聚合物足够的可加工性。中国发明专利201711318298.0公开了一种抗静电复合涤纶纤维，其结构是抗静电网络层包覆涤纶纤维本体外表面，涤纶纤维本体的横截面呈圆形，中部开设有十字形孔，圆周方向上向外形成有多个凸起。该纤维具有优异的抗静电性能，同时具有良好的吸湿性、透气性。虽然也有报道尝试采用类似印染工艺直接将抗静电浆料附着在纤维表面，但由于纤维产品直径细，曲率大，且聚合物光滑表面，涂层难以形成稳定的附着。中国发明专利发明201910449401.8公开了一种碳纳米管(CNT)粘胶纤维的制造方法，由纤维素黄酸酯溶液、碳纳米管分散液接枝共混反应经过纺丝凝固再生而成。可见，采用涂层技术制备抗静电纤维依然具有很大挑战。正是由于这些技术难度，导致抗静电纤维成本一直居高不下，高效低成本制备技术依然是具有挑战性的研究。

发明内容

本发明公开了一种抗静电纤维的制备方法和应用，以解决现有技术的上述以及其他潜在问题中任一问题。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：一种抗静电纤维的制备方法，该方法通过高温熔喷制备得到聚合物纤维初生丝，经过含有碳纳米管的水性浆料浸润，通过高温牵伸，即得到抗静电纤维。

进一步地，所述聚合物可以是聚酯(涤纶)、聚酰胺(锦纶)和聚丙烯腈(腈纶)的任意一种。

进一步地，所述高温熔喷温度150-250℃，喷丝口直径0.1-2mm。

进一步地，所述碳纳米管水性浆料的组分为：

进一步，所述含有碳纳米管的水性浆料通过超声、纳米研磨、高压均质或高压射流的分散手段制备得到。