一种耐久型浅色抗静电母粒、纤维及其制备方法

本发明涉及高分子材料，尤其涉及一种耐久型浅色抗静电母粒、纤维及其制备方法。

背景技术：

1、聚合物纤维因其质轻、柔软、耐腐蚀等优异性能，在纺织、电子、医疗等领域得到了广泛应用。然而，聚合物纤维因其电绝缘性在加工和使用过程中容易积累静电电荷，这不仅会导致产品质量下降，如粘尘、吸附灰尘等，还可能引发一系列安全隐患，如静电火花引发爆炸、电子设备损坏等。抗静电纤维通过引入导电物质或改变聚合物纤维的表面性质，有效降低了纤维表面电阻，从而抑制了静电的产生和积累。

2、对织物表面涂覆表面活性剂类抗静电剂或金属阳离子类抗静电剂，使纺织品产生高吸湿性，从而消除表面积累的电荷，是传统纤维抗静电加工的常用手段。然而，涂覆在表面的抗静电剂会因洗涤而流失，从而使织物失去抗静电功能。在纤维中添加无机导电填料是制备耐水洗耐久型抗静电纤维最常用的方法之一。通过在聚合物基体中引入金属纳米粒子(如银、镍等)、金属氧化物(如氧化锌、氧化锡等)或碳基材料(如炭黑、石墨烯等)，可以有效构建导电网络，从而实现抗静电功能。然而，这种方法存在一些局限性，为了形成连续的导电网络，通常需要添加大量的导电填料，这不仅增加了生产成本，还可能影响纤维的力学性能和加工性能。导电填料，尤其是碳基材料，具有较深的颜色，还影响了纤维的后期染色性能。

3、此外，还可以在纤维中添加高分子抗静电剂使纤维获得长效抗静电性能。高分子抗静电剂是一种通过降低材料体积电阻率来达到抗静电效果的添加剂。其分子结构中的亲水基团能够吸附水分，形成导电通道，从而有效抑制静电的产生和积累。与表面涂覆抗静电剂相比，高分子抗静电剂具有耐久性好、抗静电效果稳定、不受环境湿度影响等优点。然而，为了在聚合物基体中形成有效的导电网络，通常需要添加较高比例的高分子抗静电剂。过高的填充量不仅会增加生产成本，而且会导致可纺性变差、纤维的力学性能、热性能等下降。

4、总结来说，引入导电填料与高分子抗静电剂在改善材料的抗静电性能方面具有显著优势，但其在实际应用中仍面临着颜色深、填充量大、耐久性差等问题。因此，如何降低填料的用量，同时保证浅色和长效的抗静电效果，是亟需解决的问题。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的上述问题，本发明所提供耐久型浅色抗静电母粒制备方法，其具体制备步骤如下：

2、一种耐久型浅色抗静电母粒，包括质量份数为1-20份高分子抗静电剂、0-10份金属纳米粒子、3-5份促分散剂、0.3-0.5份硅烷偶联剂、70-90份聚合物基体。

3、一种耐久型浅色抗静电母粒的制备方法，将1-10份金属纳米颗粒和1-20份高分子抗静电剂分别置于真空干燥箱中，在45-80℃温度下，恒温干燥12-48小时；将干燥后的金属纳米粒子与0.3-0.5份硅烷偶联剂在共混机中混合均匀，温度为60-80℃，时间为10-15分钟，转速30-60rpm，得到表面处理好的金属纳米粒子，将该金属纳米粒子与干燥后的高分子抗静电剂和3-5份促分散剂在共混机中再混合3-5分钟；共混均匀后将复合材料置于干燥箱中进行干燥，干燥温度在45-80℃，烘干后将复合材料与聚合物基体进行混料后加入平行双螺杆挤出机进行熔融挤出造粒，干燥后得到所述耐久型浅色抗静电母粒。

4、一种耐久型浅色抗静电纤维，采用耐久型浅色抗静电母粒与聚酰胺6切片熔融纺丝制备，将所述耐久型浅色抗静电母粒置于100℃干燥10-24小时后，将母粒与聚合物切片混合均匀进行熔融纺丝，纺丝速度为600-3000m/min，纺丝组件初始压力为8-16mpa，得到抗静电纤维。

5、本发明突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：改性后的金属纳米粒子与聚醚和聚酰胺链段组成的高分子抗静电剂有效混合均匀，能够在聚合物基体中发挥出优异的协同作用，形成完整的有效导电通路。这种复合材料在低添加量的情况下，能够有效地形成完整的导电网络，大幅度提升其抗静电性能。此外，由于金属纳米粒子占整个抗静电纤维的比重不大，抗静电纤维呈浅色，便于染色和后期加工制造。

技术特征：

1.一种耐久型浅色抗静电母粒，其特征在于，包括质量份数为1-20份高分子抗静电剂、0-10份金属纳米粒子、3-5份促分散剂、0.3-0.5份硅烷偶联剂、70-90份聚合物基体。

2.根据权利要求1所述的耐久型浅色抗静电母粒，其特征在于，所述高分子抗静电剂为聚醚酰胺、聚醚酯、聚氧化乙烯中的至少一种，外观呈现白色或浅黄色。

3.根据权利要求1所述的耐久型浅色抗静电母粒，其特征在于，所述的金属纳米粒子为铜粉、铝粉、银粉、铁粉、锌粉、镍粉、锡粉中的至少一种，粒径在300-500nm之间，外观呈现出灰黑色或金属光泽。

4.根据权利要求1所述的耐久型浅色抗静电母粒，其特征在于，所述的促分散剂为100％活性聚合物，外观为白色粉末。

5.根据权利要求1所述的耐久型浅色抗静电母粒，其特征在于，所述硅烷偶联剂选自1-乙烯基-1，1，3，3，3-五甲基二硅氧烷、1，3，5-三乙烯基-1，1，3，5，5-五甲基三硅氧烷、乙烯基三(二甲基硅氧烷基)硅烷、1，3-二乙烯基四乙氧基二硅氧烷、乙烯基三(三甲基硅氧烷基)硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的耐久型浅色抗静电母粒，其特征在于，所述聚合物基体为聚酰胺6和聚酯中的一种。

7.一种制备权利要求1-6任一项所述的耐久型浅色抗静电母粒的方法，其特征在于将1-10份金属纳米颗粒和1-20份高分子抗静电剂分别置于真空干燥箱中，在45-80℃温度下，恒温干燥12-48小时；将干燥后的金属纳米粒子与0.3-0.5份硅烷偶联剂在共混机中混合均匀，温度为60-80℃，时间为10-15

8.根据权利要求7所述的耐久型浅色抗静电母粒的制备方法，其特征在于，所述的共混为：共混分区温度分别为220℃、250℃、250℃，螺杆转速为30-60rpm，共混时间为30min。

9.根据权利要求7所述的耐久型浅色抗静电母粒的制备方法，其特征在于，所述的熔融挤出造粒为：双螺杆挤出机挤出温度为220℃-260℃，冷却温度为15-30℃，螺旋转速为300-500rpm；熔体温度控制为250℃-260℃。

10.一种耐久型浅色抗静电纤维，其特征在于采用权利要求1-6任一项所述的耐久型浅色抗静电母粒与聚酰胺6切片熔融纺丝制备，将所述耐久型浅色抗静电母粒置于100℃干燥10-24小时后，将母粒与聚合物切片混合均匀进行熔融纺丝，纺丝速度为600-3000m/min，纺丝组件初始压力为8-16mpa，得到抗静电纤维。

技术总结
一种耐久型浅色抗静电母粒、纤维及其制备方法，包括质量份数为1‑20份高分子抗静电剂、0‑10份金属纳米粒子、3‑5份促分散剂、0.3‑0.5份硅烷偶联剂、70‑90份聚合物基体。改性后的金属纳米粒子与聚醚和聚酰胺链段组成的高分子抗静电剂有效混合均匀，能够在聚合物基体中发挥出优异的协同作用，形成完整的有效导电通路。这种复合材料在低添加量的情况下，能够有效地形成完整的导电网络，大幅度提升其抗静电性能。此外，由于金属纳米粒子占整个抗静电纤维的比重不大，抗静电纤维呈浅色，便于染色和后期加工制造。

技术研发人员：叶长怀,程蹈,顾建华,刘永胜,李众,朱美芳
受保护的技术使用者：东华大学
技术研发日：
技术公布日：2025/3/13