[发明专利]一种碳纳米管抗静电腈纶纤维及其制备方法

说明书

本发明公开了一种碳纳米管抗静电腈纶纤维及其制备方法。本发明采用抗静电介质和浆液共混的方法生产出抗静电腈纶，在制备抗静电腈纶时，采用偶联剂，配合分散剂，对初级碳纳米管溶液进行处理，所制备的碳纳米管溶液具有良好的分散稳定性，将经过分散改性的碳纳米管溶液添加到纺丝原液中，生产出碳纳米管腈纶纤维。本发明的生产工艺简单，所得到的腈纶纤维具有较高的抗静电性；另外，纤维的强度、强力、上色率等指标能达到常规腈纶的指标，应用领域更加广泛。

技术领域

本发明属于腈纶纤维及其制备技术领域，具体的说，涉及一种以硫氰酸钠水溶液为纺丝溶剂采用湿法纺丝工艺制造的碳纳米管抗静电腈纶纤维及其制备方法。

背景技术

抗静电纤维(腈纶)的加工，分为如下3种方法：传统的抗静电腈纶主要采用两种方法，生产过程中上油工序和基布后续浸轧法，这两种方法均属于纤维表面处理方法。抗静电效果会随着纤维使用使用时间的推移而衰减。

常规的腈纶纤维，由于它的疏水性和绝缘性，其静电现象严重，产品易受沾污和洗尘；穿着时使人体有不舒适的感觉，局部会引起皮肤炎症和血液值升高；衣裙容易缠腿；在低湿度条件下，静电还能引起火灾。这些严重限制了腈纶在很多领域的应用。在腈纶生产工艺中，引入上油工序，上油的目的是为了减少摩擦力和静电效应，使纤维具有柔软性和平滑的手感，使后加工能顺利进行。其中上油工序中，选择不同的油剂会有不同的效果。油剂附着在纤维表面，随着纤维织物使用时间的延续，由于油剂的挥发，纤维的抗静电效果会持续减弱。

普通腈纶在标准状态下的体积比电阻为10¹⁴Ω·cm。一般认为，纤维的体积电阻小于10¹⁰Ω·cm时即可达到抗静电效果。通过改性可以将腈论的体积比电阻降至10⁸～10¹⁰Ω·cm以下，这种纤维称为抗静电腈纶。

石墨烯及碳纳米管自2004年由英国曼彻斯特大学安德烈海姆和康斯坦丁诺沃肖洛夫在石墨剥离实验中发现至今一直被广泛研究。碳纳米管具有独特的蜂窝状六边形晶格结构，理想状态的碳纳米管是稳定碳六边形构成的平面，其厚度为0.34nm约为一个原子层厚度，是世界上最薄的二维材料。碳纳米管独特的结构铸就其良好的性能，例如导电性能-石墨烯片层上每个C原子与其它三个C原子相连，C原子上本应该有4个价电子，其中三个电子在SP2杂化轨道上，另一个则位于Pz轨道，Pz轨道上相邻的价电子垂直于碳纳米管平面形成大π键而且π电子晶面内自由移动，因此碳纳米管具有良好的导电性。碳纳米管其多重起伏的折皱结构使其比表面积丰富，单层碳纳米管比表面积可达2630m²/g。

目前，尚未见将碳纳米管和腈纶浆液共混制造出抗静电性能优异腈纶纤维的相关文献报道。

发明内容

本发明针对现有腈纶纤维静电现象严重，产品易受沾污和洗尘等不足，提供了一种碳纳米管抗静电腈纶纤维及其制备方法。

本发明采用抗静电介质和浆液共混的方法生产出抗静电腈纶。该生产工艺简单，所得到的腈纶纤维具有较高的抗静电性；另外，纤维的强度、强力、上色率等指标能达到常规腈纶的指标，应用领域更加广泛。本发明制备抗静电腈纶时，采用偶联剂，配合分散剂，对初级碳纳米管溶液进行处理，所制备的碳纳米管溶液具有良好的分散稳定性，将经过分散改性的碳纳米管溶液添加到纺丝原液中，生产出碳纳米管腈纶纤维。

以下是本发明具体的技术方案。

本发明提供了一种碳纳米管抗静电腈纶纤维的制备方法，包括：

(1)首先将分散剂加入到溶剂中，搅拌均匀后，缓慢加入0.4wt％碳纳米管溶液，进行充分预分散，使碳纳米管表面获得充分润湿，碳纳米管获得充分分散，溶液中碳纳米管颗粒粒径≤1.0μm；其中，所述分散剂和碳纳米管溶液的重量比为(20％-50％):1；