一种白色聚酯复合导电纤维的制造方法

技术领域

本发明涉及导电纤维领域，具体涉及一种白色聚酯复合导电纤维的制造方法。

背景技术

导电纤维是差别化纤维中比较重要的一种。一般合成纤维在生产以及使用过程中很容易积蓄电荷，由于自身电阻大很难将电荷传导出去，容易产生静电。静电的存在，使衣物更易吸尘，从而严重影响到高精密仪器、生物医药、食品等行业的生产，同时也增加了易燃易爆场所发生火灾、爆炸的可能性。传统的抗静电纤维主要依靠吸收环境中的水分使自身电阻降低进而将电荷传导出去，这就造成传统的抗静电纤维对环境依赖性很大。导电纤维依靠自身电晕效果或自由电子移动来释放静电，环境湿度对导电纤维抗静电效果影响很小，也使得导电纤维应用更加广泛。导电纤维主要应用于合成纤维抗静电、电磁屏蔽、传感器等领域。

在众多导电纤维中，以炭黑制成的抗静电织物历史最悠久且成本最低，但由于炭黑的颜色较深，布面效果呈现黑色条纹感，且常因置放的时间过久或银纺丝时需要高温抽丝而失去导电效果，其防尘性能和舒适性能也很难达到高性能要求。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种白色聚酯复合导电纤维的制造方法。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

一种白色聚酯复合导电纤维的制造方法，包括以下步骤：

(1)制备导电母粒：

将改性聚酯树脂、分散剂、抗氧剂混合在双螺杆挤出机内，通过熔融挤出、冷却造粒后，得到导电母粒；

(2)制备导电纤维：

将步骤(1)得到的导电母粒导入挤出机内，经过熔融形成纺丝熔体，然后经过纺丝箱体内的纺丝头喷丝，喷丝后经过丝条冷却器的冷却后进入至卷绕装置，形成导电纤维。

优选地，所述改性聚酯树脂的制备方法包括：

S1.钼酸锶的预处理：

称取钼酸锶在去离子水内分散，投入少量乙烯基硅烷偶联剂，室温条件以及超声作用下，处理3-6h，然后离心出钼酸锶，冲洗和干燥后，得到钼酸锶预处理物；

其中，钼酸锶、乙烯基硅烷偶联剂与去离子水的质量比是1:0.1-0.3:10-20；

S2.改性钼酸锶的制备：

分别称取4-乙烯基吡啶、2-巯基苯胺与N,N-二甲基甲酰胺混合，充分溶解，然后投入钼酸锶预处理物，搅拌混合均匀，之后投入光引发剂，在紫外光的辐照条件下进行结合反应，经过过滤、洗涤和干燥后，最终得到表面包覆有聚合物的改性钼酸锶；

其中，4-乙烯基吡啶、2-巯基苯胺与N,N-二甲基甲酰胺的质量比是1.21-1.38:1.34-1.56:50-100，钼酸锶预处理物与N,N-二甲基甲酰胺的质量比是1:20-40；

S3.改性聚酯树脂的制备：

称取聚酯树脂混合在N,N-二甲基甲酰胺中，加入含有环氧基的有机硅单体，充分搅拌形成树脂混合液，其中，聚酯树脂、含有环氧基的有机硅单体与N,N-二甲基甲酰胺的质量比是1:0.05-0.1:20；然后称取改性钼酸锶分散在N,N-二甲基甲酰胺内，充分混合形成改性钼酸锶溶液，其中，改性钼酸锶与N,N-二甲基甲酰胺的质量比是1:10-20；将改性钼酸锶溶液加入至树脂混合液内，同时升温至55-65℃，搅拌3-6h后，除去溶剂，即得到改性聚酯树脂；其中，改性钼酸锶溶液与树脂混合液的质量比是1:5-10。

优选地，所述钼酸锶的粒径大小为200-500nm。

优选地，所述乙烯基硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷中的至少一种。

优选地，所述光引发剂为苯甲酰甲酸甲酯；所述光引发剂的加入量是所述钼酸锶预处理物质量的3％-5％，所述紫外光的波长为365nm，辐射功率10-50mW/cm

优选地，所述含有环氧基的有机硅单体包括γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三乙氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷中的任意一种。

优选地，所述聚酯树脂为聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯中的任意一种。

优选地，步骤(1)中，分散剂为硬脂酸镁或硬脂酸钙，加入量是改性聚酯树脂质量的0.5％-1％。

优选地，步骤(1)内，抗氧剂为受阻酚类抗氧剂1024，加入量是改性聚酯树脂质量的0.2％-0.8％。

优选地，步骤(1)内，双螺杆挤出机的螺杆长径比为1:20-30，螺杆转速为300-600r/min，料筒温度区间为180-260℃。

优选地，步骤(2)内，纺丝速度为1000-3000m/min，纺丝温度为220-280℃；丝条冷却器的吹风速度为0.6-1m/s，风温为25-30℃。

本发明的有益效果为：

1、在本发明中，对于市场上的导电纤维的原料进行了一系列优化改进，解决了传统的导电纤维中，主要依赖活性炭或石墨烯等一些黑色的材料维持导电性，产生的颜色较深且单一，相容性差，对于纤维舒适性以及力学性能有一定的限制性的问题。

2、本发明通过选用了颜色较浅的改性材料，对聚酯树脂进行了改进，改进后的聚酯树脂不仅颜色浅，容易添加其他颜色，而且导电性能好、抗静电效果佳，在力学表现上也更胜一筹，即使经过多次洗涤仍然能够保持性能基本不变。

3、聚酯树脂的改性过程，主要是使用改性钼酸锶作为改性剂，同时还加入了含有环氧基的有机硅单体作为辅助改性剂。改性钼酸锶是以乙烯基处理后的钼酸锶，参与至4-乙烯基吡啶与2-巯基苯胺的点击反应(Click chemistry)中，最终得到表面包覆有聚合物的改性钼酸锶，该表面聚合物中包含有巯基与双键的点击生成物、吡啶基团以及还有部分苯胺基团，同时兼具导电高分子和苯胺功能基团的结构特性。然后利用辅助改性剂含有环氧基的有机硅单体与聚酯树脂之间产生结合和交联，从而得到改性聚酯树脂。

4、本发明中，选用的固体颗粒为钼酸锶纳米材料，本身呈现白色或者半透明的颜色，且需要加入的量并不是很多，所以颜色显浅。同时，钼酸锶属于白钨矿结构晶体，常呈近于八面体状的四方双锥，同时属于电光材料，所以其本身具有较大的比表面积且具有一定的导电性，具有优秀的应用潜力。

5、本发明中，钼酸锶经过乙烯基硅烷偶联剂处理的好处在于：第一能够更加均匀地分散在溶剂内，第二能够参与至S2过程4-乙烯基吡啶、2-巯基苯胺的点击反应，从而也使得生成的聚合物更均匀地包覆在钼酸锶表面。

6、本发明中，加入含有环氧基的有机硅单体有两个作用，第一个作用是能够将聚酯树脂在溶剂中分散均匀，第二个作用是与含有苯胺基团的改性钼酸锶结合，环氧基与氨基结合的过程，使得改性钼酸锶分散至聚酯树脂内。

具体实施方式

为了更清楚的说明本发明，对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

本发明所使用的钼酸锶(SrMoO

以下实施例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有已知方法得到。

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

一种白色聚酯复合导电纤维的制造方法，包括以下步骤：

(1)制备导电母粒：

将改性聚酯树脂、分散剂、抗氧剂混合在双螺杆挤出机内，通过熔融挤出、冷却造粒后，得到导电母粒；

其中，分散剂为硬脂酸镁，加入量是改性聚酯树脂质量的0.8％；抗氧剂为受阻酚类抗氧剂1024，加入量是改性聚酯树脂质量的0.5％。

双螺杆挤出机的螺杆长径比为1:25，螺杆转速为500r/min，料筒温度区间为180-260℃。

(2)制备导电纤维：

将步骤(1)得到的导电母粒导入挤出机内，经过熔融形成纺丝熔体，然后经过纺丝箱体内的纺丝头喷丝，喷丝后经过丝条冷却器的冷却后进入至卷绕装置，形成导电纤维；

其中，纺丝速度为3000m/min，纺丝温度为260℃；丝条冷却器的吹风速度为0.8m/s，风温为25-30℃。

其中，所述改性聚酯树脂的制备方法包括：

S1.钼酸锶的预处理：

称取钼酸锶在去离子水内分散，投入少量乙烯基硅烷偶联剂，室温条件以及超声作用下，处理4h，然后离心出钼酸锶，冲洗和干燥后，得到钼酸锶预处理物；

其中，钼酸锶的粒径大小为200-500nm，乙烯基硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷；钼酸锶、乙烯基硅烷偶联剂与去离子水的质量比是1:0.2:15；

S2.改性钼酸锶的制备：

分别称取4-乙烯基吡啶、2-巯基苯胺与N,N-二甲基甲酰胺混合，充分溶解，然后投入钼酸锶预处理物，搅拌混合均匀，之后投入光引发剂，在紫外光的辐照条件下进行结合反应，紫外光的波长为365nm，辐射功率35mW/cm

其中，光引发剂为苯甲酰甲酸甲酯，光引发剂的加入量是所述钼酸锶预处理物质量的4％；4-乙烯基吡啶、2-巯基苯胺与N,N-二甲基甲酰胺的质量比是1.27:1.44:80，钼酸锶预处理物与N,N-二甲基甲酰胺的质量比是1:30；

S3.改性聚酯树脂的制备：

称取聚酯树脂混合在N,N-二甲基甲酰胺中，加入含有环氧基的有机硅单体，含有环氧基的有机硅单体为γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷，充分搅拌形成树脂混合液，其中，聚酯树脂、含有环氧基的有机硅单体与N,N-二甲基甲酰胺的质量比是1:0.07:20；然后称取改性钼酸锶分散在N,N-二甲基甲酰胺内，充分混合形成改性钼酸锶溶液，改性钼酸锶与N,N-二甲基甲酰胺的质量比是1:15；将改性钼酸锶溶液加入至树脂混合液内，改性钼酸锶溶液与树脂混合液的质量比是1:8，同时升温至60℃，搅拌4h后，除去溶剂，即得到改性聚酯树脂；其中，聚酯树脂为聚对苯二甲酸乙二酯，购买自市场，相对密度(25℃)为1.40g/cm

实施例2

一种白色聚酯复合导电纤维的制造方法，包括以下步骤：

(1)制备导电母粒：

将改性聚酯树脂、分散剂、抗氧剂混合在双螺杆挤出机内，通过熔融挤出、冷却造粒后，得到导电母粒；

其中，分散剂为硬脂酸钙，加入量是改性聚酯树脂质量的0.5％；抗氧剂为受阻酚类抗氧剂1024，加入量是改性聚酯树脂质量的0.2％。

双螺杆挤出机的螺杆长径比为1:20，螺杆转速为300r/min，料筒温度区间为180-260℃。

(2)制备导电纤维：

将步骤(1)得到的导电母粒导入挤出机内，经过熔融形成纺丝熔体，然后经过纺丝箱体内的纺丝头喷丝，喷丝后经过丝条冷却器的冷却后进入至卷绕装置，形成导电纤维；

其中，纺丝速度为1000m/min，纺丝温度为220℃；丝条冷却器的吹风速度为0.6m/s，风温为25-30℃。

其中，所述改性聚酯树脂的制备方法包括：

S1.钼酸锶的预处理：

称取钼酸锶在去离子水内分散，投入少量乙烯基硅烷偶联剂，室温条件以及超声作用下，处理3h，然后离心出钼酸锶，冲洗和干燥后，得到钼酸锶预处理物；

其中，钼酸锶的粒径大小为200-500nm，乙烯基硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷；钼酸锶、乙烯基硅烷偶联剂与去离子水的质量比是1:0.1:10；

S2.改性钼酸锶的制备：

分别称取4-乙烯基吡啶、2-巯基苯胺与N,N-二甲基甲酰胺混合，充分溶解，然后投入钼酸锶预处理物，搅拌混合均匀，之后投入光引发剂，在紫外光的辐照条件下进行结合反应，紫外光的波长为365nm，辐射功率10mW/cm

其中，光引发剂为苯甲酰甲酸甲酯，光引发剂的加入量是所述钼酸锶预处理物质量的3％；4-乙烯基吡啶、2-巯基苯胺与N,N-二甲基甲酰胺的质量比是1.21:1.34:50，钼酸锶预处理物与N,N-二甲基甲酰胺的质量比是1:20；

S3.改性聚酯树脂的制备：

称取聚酯树脂混合在N,N-二甲基甲酰胺中，加入含有环氧基的有机硅单体，含有环氧基的有机硅单体为γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三乙氧基硅烷，充分搅拌形成树脂混合液，其中，聚酯树脂、含有环氧基的有机硅单体与N,N-二甲基甲酰胺的质量比是1:0.05:20；然后称取改性钼酸锶分散在N,N-二甲基甲酰胺内，充分混合形成改性钼酸锶溶液，改性钼酸锶与N,N-二甲基甲酰胺的质量比是1:10；将改性钼酸锶溶液加入至树脂混合液内，改性钼酸锶溶液与树脂混合液的质量比是1:5，同时升温至55℃，搅拌3h后，除去溶剂，即得到改性聚酯树脂。其中，所述聚酯树脂为聚对苯二甲酸丙二酯，购买自市场，相对密度(25℃)为1.35g/cm

实施例3

一种白色聚酯复合导电纤维的制造方法，包括以下步骤：

(1)制备导电母粒：

将改性聚酯树脂、分散剂、抗氧剂混合在双螺杆挤出机内，通过熔融挤出、冷却造粒后，得到导电母粒；

其中，分散剂为硬脂酸镁，加入量是改性聚酯树脂质量的1％；抗氧剂为受阻酚类抗氧剂1024，加入量是改性聚酯树脂质量的0.8％。

双螺杆挤出机的螺杆长径比为1:30，螺杆转速为600r/min，料筒温度区间为180-260℃。

(2)制备导电纤维：

将步骤(1)得到的导电母粒导入挤出机内，经过熔融形成纺丝熔体，然后经过纺丝箱体内的纺丝头喷丝，喷丝后经过丝条冷却器的冷却后进入至卷绕装置，形成导电纤维；

其中，纺丝速度为3000m/min，纺丝温度为280℃；丝条冷却器的吹风速度为1m/s，风温为25-30℃。

其中，所述改性聚酯树脂的制备方法包括：

S1.钼酸锶的预处理：

称取钼酸锶在去离子水内分散，投入少量乙烯基硅烷偶联剂，室温条件以及超声作用下，处理6h，然后离心出钼酸锶，冲洗和干燥后，得到钼酸锶预处理物；

其中，钼酸锶的粒径大小为200-500nm，乙烯基硅烷偶联剂为乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷；钼酸锶、乙烯基硅烷偶联剂与去离子水的质量比是1:0.3:20；

S2.改性钼酸锶的制备：

分别称取4-乙烯基吡啶、2-巯基苯胺与N,N-二甲基甲酰胺混合，充分溶解，然后投入钼酸锶预处理物，搅拌混合均匀，之后投入光引发剂，在紫外光的辐照条件下进行结合反应，紫外光的波长为365nm，辐射功率50mW/cm

其中，光引发剂为苯甲酰甲酸甲酯，光引发剂的加入量是所述钼酸锶预处理物质量的5％；4-乙烯基吡啶、2-巯基苯胺与N,N-二甲基甲酰胺的质量比是1.38:1.56:100，钼酸锶预处理物与N,N-二甲基甲酰胺的质量比是1:40；

S3.改性聚酯树脂的制备：

称取聚酯树脂混合在N,N-二甲基甲酰胺中，加入含有环氧基的有机硅单体，含有环氧基的有机硅单体为β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷，充分搅拌形成树脂混合液，其中，聚酯树脂、含有环氧基的有机硅单体与N,N-二甲基甲酰胺的质量比是1:0.1:20；然后称取改性钼酸锶分散在N,N-二甲基甲酰胺内，充分混合形成改性钼酸锶溶液，改性钼酸锶与N,N-二甲基甲酰胺的质量比是1:20；将改性钼酸锶溶液加入至树脂混合液内，改性钼酸锶溶液与树脂混合液的质量比是1:10，同时升温至65℃，搅拌6h后，除去溶剂，即得到改性聚酯树脂。其中，所述聚酯树脂为聚对苯二甲酸丁二酯，购买自市场，相对密度(25℃)为1.34g/cm

对比例1

一种白色聚酯复合导电纤维，其制造方法与实施例1的区别在于，将改性聚酯树脂替换为常规的聚酯树脂，聚酯树脂为聚对苯二甲酸乙二酯，购买自市场，相对密度(25℃)为1.40g/cm

其余步骤与实施例1相同。

对比例2

一种白色聚酯复合导电纤维，其制造方法与实施例1的区别在于，改性聚酯树脂的制备过程不同，本对比例中对于聚酯树脂的改性是直接将预处理后的钼酸锶与聚酯树脂复合，具体改性过程为：

S1.钼酸锶的预处理：

称取钼酸锶在去离子水内分散，投入少量乙烯基硅烷偶联剂，室温条件以及超声作用下，处理4h，然后离心出钼酸锶，冲洗和干燥后，得到钼酸锶预处理物；

其中，钼酸锶的粒径大小为200-500nm，乙烯基硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷；钼酸锶、乙烯基硅烷偶联剂与去离子水的质量比是1:0.2:15；

S2.改性聚酯树脂的制备：

称取聚酯树脂混合在N,N-二甲基甲酰胺中，充分搅拌形成树脂混合液，其中，聚酯树脂与N,N-二甲基甲酰胺的质量比是1:20；然后称取钼酸锶预处理物分散在N,N-二甲基甲酰胺内，充分混合形成钼酸锶预处理物溶液，钼酸锶预处理物与N,N-二甲基甲酰胺的质量比是1:15；将钼酸锶预处理物溶液加入至树脂混合液内，钼酸锶预处理物溶液与树脂混合液的质量比是1:8，同时升温至60℃，搅拌4h后，除去溶剂，即得到改性聚酯树脂；其中，聚酯树脂为聚对苯二甲酸乙二酯，购买自市场，相对密度(25℃)为1.40g/cm

对比例3

一种白色聚酯复合导电纤维，其制造方法与实施例1的区别在于，改性聚酯树脂的制备过程不同，本对比例中对于聚酯树脂的改性是直接将改性钼酸锶与聚酯树脂复合，具体改性过程为：

S1.钼酸锶的预处理：

称取钼酸锶在去离子水内分散，投入少量乙烯基硅烷偶联剂，室温条件以及超声作用下，处理4h，然后离心出钼酸锶，冲洗和干燥后，得到钼酸锶预处理物；

其中，钼酸锶的粒径大小为200-500nm，乙烯基硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷；钼酸锶、乙烯基硅烷偶联剂与去离子水的质量比是1:0.2:15；

S2.改性钼酸锶的制备：

分别称取4-乙烯基吡啶、2-巯基苯胺与N,N-二甲基甲酰胺混合，充分溶解，然后投入钼酸锶预处理物，搅拌混合均匀，之后投入光引发剂，在紫外光的辐照条件下进行结合反应，紫外光的波长为365nm，辐射功率35mW/cm

其中，光引发剂为苯甲酰甲酸甲酯，光引发剂的加入量是所述钼酸锶预处理物质量的4％；4-乙烯基吡啶、2-巯基苯胺与N,N-二甲基甲酰胺的质量比是1.27:1.44:80，钼酸锶预处理物与N,N-二甲基甲酰胺的质量比是1:30；

S3.改性聚酯树脂的制备：

称取聚酯树脂混合在N,N-二甲基甲酰胺中，充分搅拌形成树脂混合液，其中，聚酯树脂与N,N-二甲基甲酰胺的质量比是1:20；然后称取改性钼酸锶分散在N,N-二甲基甲酰胺内，充分混合形成改性钼酸锶溶液，改性钼酸锶与N,N-二甲基甲酰胺的质量比是1:15；将改性钼酸锶溶液加入至树脂混合液内，改性钼酸锶溶液与树脂混合液的质量比是1:8，同时升温至60℃，搅拌4h后，除去溶剂，即得到改性聚酯树脂；其中，聚酯树脂为聚对苯二甲酸乙二酯，购买自市场，相对密度(25℃)为1.40g/cm

对比例4

一种白色聚酯复合导电纤维，其制造方法与实施例1的区别在于，改性聚酯树脂的制备过程不同，本对比例中对于聚酯树脂的改性是直接将环氧基的有机硅单体与聚酯树脂复合，具体改性过程为：

称取聚酯树脂混合在N,N-二甲基甲酰胺中，加入含有环氧基的有机硅单体，含有环氧基的有机硅单体为γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷，充分搅拌形成树脂混合液，其中，聚酯树脂、含有环氧基的有机硅单体与N,N-二甲基甲酰胺的质量比是1:0.07:20；将树脂混合液升温至60℃，搅拌4h后，除去溶剂，即得到改性聚酯树脂；其中，聚酯树脂为聚对苯二甲酸乙二酯，购买自市场，相对密度(25℃)为1.40g/cm

实验例

为了能够更加清楚地说明本发明的内容，将实施例1、对比例1-4制备得到的白色聚酯复合导电纤维的性能进行一系列的检测比较，通过检测结果进行对比各纤维的性能优劣。

检测结果如下表1所示。

表1不同方式得到的聚酯复合导电纤维性能比较

其中，上表1中，断裂强度的检测参考GB/T 14337；

电阻率是使用纤维比电阻测试仪进行检测；

洗涤是参考GB/T 3921的标准洗涤，皂液5g/L，洗涤温度40℃，浴比为50:1，洗涤次数30次。

从表1能够看出，实施例1制备的导电纤维具有更高强度的同时，电阻率保持在较低水平，而经过洗涤30次后，强度和电阻率的变化率也更小，说明其不仅导电性能好、力学性能佳，还具有更好的耐洗性，经过多次洗涤仍然能够保持较好的性能。对比例4的导电性优于对比例，猜测原因可能是含有导电的聚苯胺基团，所以导电性能优于对比例1。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。