CN110172749A - 一种抗静电聚芳酯纤维及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗静电聚芳酯纤维及其制备方法，包括重量份数的如下原料：1‑3份纳米级碳黑和97‑100份聚芳酯；本发明的抗静电聚芳酯纤维的电阻率为109‑1013Ω•cm，抗静电性能优异，可广泛应用于禁静电、禁火花、禁灰尘的场所，扩大了聚芳酯纤维的应用领域。
Description
技术领域
本发明涉及纤维材料制备技术领域，尤其涉及一种抗静电聚芳酯纤维及其制备方法。
背景技术
聚芳酯是在20世纪70年代中期随溶质型液晶聚酰胺之后新兴起来的一类热致性液晶聚合物。将聚芳酯干燥后加热熔融，呈各向异性的液晶态聚芳酯流过喷丝孔时由于受到强剪切力作用，聚芳酯主链的芳族大分子链段发生二维取向，纤维的高二维取向结构在离开喷丝孔后能够很好的保持，原丝直接具有了相对稳定的二维取向结构，无需后牵伸或者低倍牵伸，经紧张热定型后，聚芳酯分子链间进一步缩聚同时纤维规整度、结晶度进一步提高，致使纤维的强度和模量大大提高。由于分子主链中基本由苯环构成，聚芳酯可以制备出高强高模，甚至是超高强超高模的热致性液晶纤维，可应用于飞艇等航空航天领域，也可应用于光纤、通信电缆、体育用品中起增强作用，还可作防护复合板材、安全帽以及耐高温高强度防护手套等。此外，还可作耐高温防酸、防碱的过滤材料。此纤维具有质轻、高强、耐热、耐磨，线膨胀系数低的特点，做成缆索后操作性能好，可用于替代钢丝缆索还可编制渔网。
聚芳酯主链中的全芳环长链赋予了纤维优异的力学性能，但聚芳酯纤维不吸水，静电很大，常温体积电阻率高达1016 Ω·m，不吸湿、不透气、易吸灰，限制了其应用。
发明内容
为了解决现有技术中聚芳酯纤维电阻率高、不吸湿、不透气、易吸灰的问题，本发明的目的是提供一种抗静电聚芳酯纤维，该抗静电聚芳酯纤维由聚芳酯中混合纳米级碳黑后制成；为此，本发明还将提供该抗静电聚芳酯纤维的制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一方面，提供一种抗静电聚芳酯纤维，包括重量份数的如下原料：1-3份纳米级碳黑和97-100份聚芳酯。
其中，所述的纳米级碳黑为纳米级乙炔碳黑。
其中，所述纳米级碳黑的相对密度为1.95，表观密度为0.2-0.3g/cm3，平均粒径为30-45nm，比表面积为55-70m2/g,含碳量大于99.5%，氢含量小于0.1%，氧含量0.07%-0.26%，pH值为5-7。
本发明的第二方面，提供上述抗静电聚芳酯纤维的制备方法，包括如下步骤：
S1，取1-3重量份的纳米级碳黑和97-100重量份的聚芳酯分别置于反应设备中，加热至60-70℃，搅拌，混合均匀后得到抗静电聚芳酯预混物；
S2，将S1获得的抗静电聚芳酯预混物进行真空干燥；
S3，将S2干燥后的抗静电聚芳酯预混物熔融、剪切混合、纺丝获得抗静电聚芳酯纤维。
其中，所述S1中的搅拌过程包括
S11，250-400转/min下搅拌45-60 min；
S12，300-400转/min下搅拌20-50 min。
其中，所述S2中真空干燥的过程包括
S21，充入氮气置换出干燥室内的空气；
S22，开启真空并升温至100-150℃，保温30min。
其中，所述S3中熔融的设备为单螺杆挤出机，熔融时进料区的温度为260-300℃，熔融区的温度为270-400℃，压缩区的温度为270-400℃。
其中，所述S3中剪切混合的设备为双螺杆挤出机，剪切混合时的温度为270-400℃。
其中，所述S3中纺丝的设备为纺丝箱，纺丝时的温度为270-400℃。
与现有技术相比，本发明实现的有益效果：本发明通过在聚芳酯中添加纳米级碳黑制成抗静电聚芳酯纤维，本发明的抗静电聚芳酯纤维的电阻率为109-1013Ω•cm，抗静电性能优异，可广泛应用于禁静电、禁火花、禁灰尘的场所，扩大了聚芳酯纤维的应用领域。
具体实施方式
实施例1
抗静电聚芳酯纤维的制备方法，包括如下步骤：
S1，称取100g 的纳米级乙炔碳黑与9.9kg的聚芳酯混合，加热体系至60℃，于250转/min条件下搅拌反应45min，于300转/min条件下搅拌反应20min，得到抗静电聚芳酯预混物；
S2，将S1得到的抗静电聚芳酯预混物在真空转鼓中干燥，先充入氮气置换出空气，开启真空并升温至100℃，保温30min；然后降温至室温，抽提至料仓中，获得干燥的抗静电聚芳酯预混物，预混物的含水率≤35ppm；
S3，将S2干燥后的抗静电聚芳酯预混物抽提至料仓中，再输送至单螺杆挤出机中加热熔融，熔融时的加热温度分别为：进料区260℃，熔融区360℃，压缩区340℃，随后由增压泵增压输送至双螺杆挤出机中，温度为340℃，再次增压后经过熔体过滤器过滤，计量泵输送至纺丝箱中纺丝牵伸卷绕成型，纺丝箱体温度与双螺杆挤出机温度一致，获得抗静电聚芳酯，电阻率为5.64×1013Ω•cm。
实施例2
抗静电聚芳酯纤维的制备方法，包括如下步骤：
S1，称取200g 的纳米级乙炔碳黑与9.8kg的聚芳酯混合，加热体系至70℃，于400转/min条件下搅拌反应55min，于400转/min条件下搅拌反应30min，得到抗静电聚芳酯预混物；
S2，将S1得到的抗静电聚芳酯预混物在真空转鼓中干燥，先充入氮气置换出空气，开启真空并升温至120℃，保温30min；然后降温至室温，抽提至料仓中，获得干燥的抗静电聚芳酯预混物，预混物的含水率≤25ppm；
S3，将S2干燥后的抗静电聚芳酯预混物抽提至料仓中，再输送至单螺杆挤出机中加热熔融，熔融时的加热温度分别为：进料区260℃，熔融区360℃，压缩区340℃，随后由增压泵增压输送至双螺杆挤出机中，温度为340℃，再次增压后经过熔体过滤器过滤，计量泵输送至纺丝箱中纺丝牵伸卷绕成型，纺丝箱体温度与双螺杆挤出机温度一致，获得抗静电聚芳酯，电阻率为3.31×1011Ω•cm。
实施例3
抗静电聚芳酯纤维的制备方法，包括如下步骤：
S1，称取300g 的纳米级乙炔碳黑与9.7kg的聚芳酯混合，加热体系至80℃，于350转/min条件下搅拌反应60min，于400转/min条件下搅拌反应50min，得到抗静电聚芳酯预混物；
S2，将S1得到的抗静电聚芳酯预混物在真空转鼓中干燥，先充入氮气置换出空气，开启真空并升温至150℃，保温30min；然后降温至室温，抽提至料仓中，获得干燥的抗静电聚芳酯预混物，预混物的含水率≤20ppm；
S3，将S2干燥后的抗静电聚芳酯预混物抽提至料仓中，再输送至单螺杆挤出机中加热熔融，熔融时的加热温度分别为：进料区260℃，熔融区360℃，压缩区340℃，随后由增压泵增压输送至双螺杆挤出机中，温度为340℃，再次增压后经过熔体过滤器过滤，计量泵输送至纺丝箱中纺丝牵伸卷绕成型，纺丝箱体温度与双螺杆挤出机温度一致，获得抗静电聚芳酯，电阻率为9.42×109Ω•cm。
上述的具体实施方式只是示例性的，是为了更好地使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利包括范围的限制；只要是根据本专利所揭示精神的所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利包括的范围。
Claims (9)
1.一种抗静电聚芳酯纤维，其特征在于，包括重量份数的如下原料：1-3份纳米级碳黑和97-100份聚芳酯。
2.如权利要求1所述的抗静电聚芳酯纤维，其特征在于，所述的纳米级碳黑为纳米级乙炔碳黑。
3.如权利要求2所述的抗静电聚芳酯纤维，其特征在于，所述纳米级碳黑的相对密度为1.95，表观密度为0.2-0.3g/cm3，平均粒径为30-45nm，比表面积为55-70m2/g,含碳量大于99.5%，氢含量小于0.1%，氧含量0.07%-0.26%，pH值为5-7。
4.一种权利要求1-3任一项所述抗静电聚芳酯纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，取1-3重量份的纳米级碳黑和97-100重量份的聚芳酯分别置于反应设备中，加热至60-70℃，搅拌，混合均匀后得到抗静电聚芳酯预混物；
S2，将S1获得的抗静电聚芳酯预混物进行真空干燥；
S3，将S2干燥后的抗静电聚芳酯预混物熔融、剪切混合、纺丝获得抗静电聚芳酯纤维。
5.如权利要求4所述的抗静电聚芳酯纤维的制备方法，其特征在于，所述S1中的搅拌过程包括
S11，250-400转/min下搅拌45-60 min；
S12，300-400转/min下搅拌20-50 min。
6.如权利要求4所述的抗静电聚芳酯纤维的制备方法，其特征在于，所述S2中真空干燥的过程包括
S21，充入氮气置换出干燥室内的空气；
S22，开启真空并升温至100-150℃，保温30min。
7.如权利要求4所述的抗静电聚芳酯纤维的制备方法，其特征在于，所述S3中熔融的设备为单螺杆挤出机，熔融时进料区的温度为260-300℃，熔融区的温度为270-400℃，压缩区的温度为270-400℃。
8.如权利要求4所述的抗静电聚芳酯纤维的制备方法，其特征在于，所述S3中剪切混合的设备为双螺杆挤出机，剪切混合时的温度为270-400℃。
9.如权利要求4所述的抗静电聚芳酯纤维的制备方法，其特征在于，所述S3中纺丝的设备为纺丝箱，纺丝时的温度为270-400℃。
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| CN107653512A (zh) * | 2017-11-06 | 2018-02-02 | 广西小草信息产业有限责任公司 | 一种抗静电纤维及其制备方法 |
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