專(zhuān)利名稱(chēng)：抗靜電、吸濕、可染皮芯型復(fù)合纖維及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種皮芯型復(fù)合纖維，尤其是不含有碳粉、碳納米管的純高聚物皮芯型復(fù)合纖維。
背景技術(shù)：
導(dǎo)電和抗靜電纖維是一種高科技、高附加值的高分子纖維材料，在民用、產(chǎn)業(yè)用、裝飾用和軍用等方面都有非常重要和廣泛的需求。目前高分子導(dǎo)電和抗靜電纖維主要有以下幾種(1)純導(dǎo)電高聚物纖維、(2)金屬纖維、(3)高聚物表面滲碳纖維、(4)碳素導(dǎo)電纖維、(5)共混導(dǎo)電或抗靜電纖維、(6)復(fù)合型導(dǎo)電纖維，這些纖維種類(lèi)均存在以下不同缺點(diǎn)

目前高分子導(dǎo)電和抗靜電纖維多以碳黑及碳納米管為導(dǎo)電介質(zhì)，再以某種高聚物為載體構(gòu)成共混物作為一種組分，以聚酯(PET、PBT等)、聚酰胺(PA6、PA66等)或聚丙烯(PP)等為另一組分，采用復(fù)合紡絲法紡制成3點(diǎn)式、4點(diǎn)式、皮芯式或“三明治”式等抗靜電復(fù)合纖維。該法生產(chǎn)的纖維雖有較好的導(dǎo)電和抗靜電性能，但由于碳黑(或所謂白碳黑)及碳納米管在紡絲過(guò)程中易于沉積，堵塞過(guò)濾器、紡絲組件，甚至堵塞熔體管路，惡化紡絲加工操作性。而且纖維為黑色，無(wú)法進(jìn)行染色。即使有使用所謂“白碳黑”作為導(dǎo)電介質(zhì)材料，以求解決染色問(wèn)題，但也無(wú)法避免上述紡絲加工性能不良的麻煩。也有專(zhuān)利為了解決染色難的問(wèn)題，提出了不以碳黑或碳納米管等作為導(dǎo)電介質(zhì)。如JP10-96118推出一種吸濕性?xún)?yōu)良的共聚酯材料及應(yīng)用它制造的吸濕性皮芯型復(fù)合纖維。其皮層可用PET、PBT、PA6、PA66等高聚物材料，而芯層使用了吸濕性共聚酯。芯層吸濕性共聚酯是由親水性化合物(A)及可阻礙結(jié)晶的單元(B)構(gòu)成。A+B＝(55％～90％)PET為最佳，A/B＝70/30～90/10(mol)。A物以M＝4000～10000的PEG最佳(考慮與PET的相容性及在PET中分散性)；B物是為降低A的結(jié)晶性，與A具有類(lèi)似構(gòu)造，但帶有可阻礙結(jié)晶的結(jié)構(gòu)單元。它可分散在A(yíng)中，也可與A嵌段化使用，經(jīng)共聚后可大大提高共聚物的吸濕性。帶有可阻礙結(jié)晶的結(jié)構(gòu)單元的側(cè)基可以是-CN、-F3CH3、-Cl3CH3、-NO2等，以-CN為最好。但該專(zhuān)利使用的芯層材料化學(xué)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，合成工藝?yán)щy。
JP2-99612中報(bào)道了一種皮層為PET，芯層為常溫下吸濕率＞10％的吸濕性樹(shù)脂的皮芯型纖維。但在織物精練及染色等熱處理時(shí)，由于芯部樹(shù)脂吸水后易膨脹，使纖維表面崩裂而溶于水流出，失去抗靜電性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服上述現(xiàn)有高分子導(dǎo)電和抗靜電纖維存在的幾種缺陷，從而實(shí)現(xiàn)了一種不含碳粉、碳納米管的純高聚物材料皮芯型復(fù)合纖維，具有優(yōu)良的吸濕性、抗靜電性及可染性等多種功能。
本發(fā)明的技術(shù)方案是利用一種具有優(yōu)良吸濕性能、可染性能及抗靜電性能的嵌段共聚醚酯高聚物為芯層，以其它可熔紡的高聚物為皮層紡制成皮芯型復(fù)合纖維，從而賦予纖維相應(yīng)的各項(xiàng)功能。
其中皮層組分為可熔體紡絲的成纖高聚物，選自聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、高溫高壓型陽(yáng)離子可染聚酯、常壓沸染型陽(yáng)離子染料可染聚酯、常壓沸染型分散染料可染聚酯、聚丙烯、聚酰胺6或聚酰胺66等其中的任何一種。
芯層組分為A-B嵌段共聚醚酯高聚物，選自聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯-聚乙二醇、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯-聚丁二醇、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯-聚丙二醇、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯-聚乙二醇、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯-聚丁二醇、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯-聚丙二醇、聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯-聚乙二醇、聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯-聚丁二醇或者聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯-聚丙二醇等其中的任何一種。
皮芯型抗靜電復(fù)合纖維的制造方法為將上述皮層和芯層材料采用復(fù)合紡絲設(shè)備，用2臺(tái)螺桿擠出機(jī)分別熔融皮、芯層高聚物，將高聚物熔體經(jīng)計(jì)量泵計(jì)量后輸送到復(fù)合紡絲組件擠出，熔體絲條冷卻、上油、卷繞再拉伸、定型后得到皮芯型復(fù)合纖維。
皮芯型抗靜電復(fù)合纖維可以采用常規(guī)低速紡絲-拉伸(UDY-DT)、高速紡絲-拉伸(POY-DT)、高速紡絲-假捻變形(POY-DTY)、紡-牽聯(lián)合一步法(FDY)等加工工藝制成牽伸絲，也可以采用POY-DTY加工工藝制成假捻絲，以滿(mǎn)足不同的需求。
該皮芯型復(fù)合纖維的皮/芯比例(質(zhì)量比)在94/6～60/40范圍內(nèi)。芯層含量過(guò)高，雖吸濕性能、可染性能及抗靜電性能更加優(yōu)異，但是紡絲過(guò)程的可操作性惡化，纖維強(qiáng)度下降，不能滿(mǎn)足紡織加工要求；芯層含量過(guò)低，則得不到應(yīng)有的吸濕、抗靜電等功能性。該復(fù)合纖維的規(guī)格及物理機(jī)械性能完全可以滿(mǎn)足紡織加工的要求。
纖維可紡長(zhǎng)、短纖維，用作機(jī)織物、針織物或非織造布，具有良好的吸濕性、干爽手感和高染色牢度。適用于內(nèi)褲、襯衫、女式外套、外衣、襯里、窗簾、壁紙、褥單、被罩、填充棉以及電子、醫(yī)藥等高純靜環(huán)境工作服等用途。
具體實(shí)施例方式
下面將通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，顯然本發(fā)明不僅僅局限于下述實(shí)施例。
實(shí)施例1皮芯型復(fù)合纖維是利用2個(gè)螺桿，控制各自的溫度，分別熔融構(gòu)成皮-芯的高溫高壓型陽(yáng)離子可染聚酯(CDP)(A)、PBT-PEG共聚醚酯(B)2種原料，經(jīng)各自的熔體管路輸送到紡絲箱體，再由計(jì)量泵將熔體按規(guī)定定量地送入皮芯型復(fù)合紡絲組件擠出、冷卻、上油、卷繞后得到皮-芯型復(fù)合纖維的原絲，原絲再經(jīng)拉伸定型便可得到成品皮芯型纖維。紡絲溫度275℃，卷繞速度可在2200m/min范圍內(nèi)調(diào)整，拉伸溫度80℃，定型溫度156℃，拉伸倍數(shù)2.5倍。該纖維的平衡回潮率為2.5％，可染任何顏色。表1是在標(biāo)準(zhǔn)溫、濕度條件下不同皮/芯(B/A)比例纖維染色前與染色后的比電阻值的比較。
表1 復(fù)合纖維的比電阻值(MΩ·cm) 可見(jiàn)，皮芯型復(fù)合纖維的比電阻值可以達(dá)到107Ω·cm，且隨芯層含量的增加，比電阻值下降。染色后纖維的比電阻值較染色前更優(yōu)，表明該皮芯纖維能夠經(jīng)受染整加工的高溫處理，具有耐久抗靜電性。皮芯復(fù)合纖維的規(guī)格為75dtex/36f或125dtex/36f等，斷裂強(qiáng)度大于3.0cN/dtex，斷裂伸長(zhǎng)為20％～25％，完全可以滿(mǎn)足紡織加工的要求。皮芯型復(fù)合纖維織物同樣具有良好的抗靜電性能，織物的初始摩擦靜電壓僅為0.14kV，半衰期為3.4s，并且靜電衰減的速度很快，10s后靜電壓僅剩0.03kV，然后很快衰減為0。
實(shí)施例2皮芯型復(fù)合纖維是利用2個(gè)螺桿，控制各自的溫度，分別熔融構(gòu)成皮-芯的常壓沸染型陽(yáng)離子可染聚酯(ECDP)(B)、PET-PEG共聚醚酯(A)2種原料，B/A＝70/30(質(zhì)量比)，經(jīng)各自的熔體管路輸送到紡絲箱體，再由計(jì)量泵將熔體按規(guī)定定量地送入皮芯型復(fù)合紡絲組件擠出、冷卻、上油、熱輥拉伸，經(jīng)卷繞后得到皮-芯型復(fù)合纖維成品絲。紡絲溫度270℃，卷繞速度1800m/min范圍內(nèi)調(diào)整，拉伸溫度80℃，定型溫度160℃，拉伸倍數(shù)2.7倍。該纖維的平衡回潮率為2.6％，可染任何顏色，在標(biāo)準(zhǔn)條件下測(cè)得的纖維比電阻值為107Ω·cm。
實(shí)施例3皮芯型復(fù)合纖維是利用2個(gè)螺桿，控制各自的溫度，分別熔融構(gòu)成皮-芯的常壓沸染型陽(yáng)離子可染聚酯(ECDP)(B)、PBT-PEG共聚醚酯(A)2種原料，B/A＝72/28(質(zhì)量比)，經(jīng)各自的熔體管路輸送到紡絲箱體，再由計(jì)量泵將熔體按規(guī)定定量地送入皮芯型復(fù)合紡絲組件擠出、冷卻、上油、卷繞后得到皮-芯型復(fù)合纖維的原絲，原絲再經(jīng)拉伸定型便可得到成品皮芯型纖維。紡絲溫度270℃，卷繞速度可在1200m/min，拉伸溫度80℃，定型溫度155℃，拉伸倍數(shù)3.2倍。該皮芯型復(fù)合纖維織物同樣具有良好的抗靜電性能，織物的初始摩擦靜電壓僅為0.14kV，半衰期為3.4s，并且靜電衰減的速度很快，10s后靜電壓僅剩0.03kV，然后很快衰減為0。
實(shí)施例4皮芯型復(fù)合纖維是利用2個(gè)螺桿，控制各自的溫度，分別熔融構(gòu)成皮-芯的PP(B)、PBT-PEG共聚醚酯(A)2種原料，B/A＝80/20，經(jīng)各自的熔體管路輸送到紡絲箱體，再由計(jì)量泵將熔體按規(guī)定定量地送入皮芯型復(fù)合紡絲組件擠出、冷卻、上油、卷繞后得到皮-芯型復(fù)合纖維的原絲，原絲再經(jīng)拉伸定型便可得到成品皮芯型纖維。紡絲溫度240℃，卷繞速度1200m/min，拉伸溫度60℃，定型溫度120℃，拉伸倍數(shù)4.1倍。復(fù)合纖維強(qiáng)度3.30cN/dtex，斷裂伸長(zhǎng)31％，上染率90.4％(分散染料)，保水率10.8％，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的平衡回潮率為1.59％，織物同樣具有良好的抗靜電性能，織物的初始摩擦靜電壓僅為0.93kV，半衰期較長(zhǎng)為21s。染色纖維的光學(xué)顯微鏡照片顯示出芯層上染，皮層未上染，目測(cè)是一種朦朧色。
實(shí)施例5皮芯型復(fù)合纖維是利用2個(gè)螺桿，控制各自的溫度，分別熔融構(gòu)成皮-芯的PA6(B)、PBT-PEG共聚醚酯(A)2種原料，B/A＝85/15，經(jīng)各自的熔體管路輸送到紡絲箱體，再由計(jì)量泵將熔體按規(guī)定定量地送入皮芯型復(fù)合紡絲組件擠出，采用了FDY加工工藝，初生纖維經(jīng)冷卻、上油、拉伸及定型，卷繞后得到皮-芯型復(fù)合纖維。紡絲溫度260℃，拉伸溫度65℃，定型溫度130℃，卷繞速度2400m/min，拉伸倍數(shù)2.4倍。復(fù)合纖維的強(qiáng)度3.90cN/dtex，斷裂伸長(zhǎng)14％，上染率89％(酸性染料)，保水率34％，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的平衡回潮率為4.78％，織物的初始摩擦靜電壓僅為1.79kV，半衰期較長(zhǎng)為5.35s。
比較例1以ECDP為原料進(jìn)行單組分紡絲，得到常規(guī)的ECDP纖維，該纖維的平衡回潮率為0.52％，在標(biāo)準(zhǔn)條件下測(cè)得的纖維比電阻值為2.6×1010Ω·cm。
比較例2以PBT-PEG共聚醚酯為原料進(jìn)行單組分紡絲，得到的纖維的平衡回潮率為6.42％，在標(biāo)準(zhǔn)條件下測(cè)得的纖維比電阻值為4.01×106Ω·cm，但是纖維的強(qiáng)度只有1.1cN/dtex，不能滿(mǎn)足紡織加工要求。
權(quán)利要求
1.一種皮芯型復(fù)合纖維，其特征在于以可熔體紡絲的成纖嵌段共聚醚酯高聚物為芯層，以其它可熔紡的高聚物為皮層組分紡制成的皮芯型復(fù)合纖維；該皮芯型復(fù)合纖維的皮/芯質(zhì)量比在94/6～60/40范圍內(nèi)；其芯層組分為A-B嵌段共聚醚酯高聚物，選自聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯-聚乙二醇、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯-聚丁二醇、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯-聚丙二醇、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯-聚乙二醇、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯-聚丁二醇、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯-聚丙二醇、聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯-聚乙二醇、聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯-聚丁二醇或者聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯-聚丙二醇中的任何一種；其皮層組分為選自聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、高溫高壓型陽(yáng)離子可染聚酯、常壓沸染型陽(yáng)離子染料可染聚酯、常壓沸染型分散染料可染聚酯、尼龍6或者尼龍66中的任何一種。
2.制備權(quán)利要求1所述皮芯型復(fù)合纖維的方法，其特征在于采用皮芯型復(fù)合紡絲設(shè)備，用2臺(tái)螺桿擠出機(jī)分別熔融皮、芯層高聚物，經(jīng)復(fù)合紡絲組件擠出，得到皮芯型復(fù)合纖維。
3.根據(jù)權(quán)利要求2制備得到的皮芯型復(fù)合纖維加工成牽伸絲的方法選自常規(guī)低速紡絲-拉伸法(UDY-DT)、高速紡絲-拉伸法(POY-DT)、高速紡絲-假捻變形法(POY-DTY)或紡-牽聯(lián)合一步法(FDY)中的任何一種；或者采用高速紡絲-假捻變形法(POY-DTY)加工成假捻絲。
全文摘要
一種皮芯型復(fù)合纖維及其制備方法，纖維不含碳粉、碳納米管，是由2種純高聚物材料構(gòu)成，纖維為白色，具有優(yōu)良的吸濕性、抗靜電性及可染性。纖維皮芯比為94/6～60/40，芯層為一種A－B嵌段共聚醚酯高聚物，皮層為可熔體紡絲的成纖高聚物。該纖維可紡長(zhǎng)、短纖維，用作機(jī)織物、針織物或非織造布，賦予織物良好的吸濕性、抗靜電性、干爽手感和高染色牢度。適用于內(nèi)褲、襯衫、女式外套、外衣、襯里、窗簾、壁紙、褥單、被罩、填充棉以及電子、醫(yī)藥等高純靜環(huán)境工作服等用途。
文檔編號(hào)D01F8/14GK1821455SQ20061000287
公開(kāi)日2006年8月23日 申請(qǐng)日期2006年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月9日
發(fā)明者張大省, 王銳, 陳玉順 申請(qǐng)人:北京服裝學(xué)院