PETCNT共混纤维抗静电性能研究.docVIP

PET/CNTs共混纤维抗静电性能的研究 闫承花 （太原理工大学轻纺工程与美术学院 ，山西 晋中030600 ） 摘 要：本文通过采用碳纳米管、PET切片混合制成抗静电母粒, 再将母粒与PET 切片共混纺丝制得PET/CNTs共混纤维。用纤维比电阻仪、摩擦式织物静电测试仪测量不同碳纳米管含量的共混纤维及其织物的抗静电性能。研究结果表明，添加少量的CNTs能明显改善聚酯纤维和织物的抗静电性能。共混纤维的抗静电性能随着CNTs添加量的增加而提高。 关键词: PET; 碳纳米管（CNTs）；多壁碳纳米管（MWNTs）；共混纤维；抗静电 引言 PET纤维，学名聚酯纤维，我国商品名为涤纶。其性能优良, 广泛应用于服装、装饰、产业三大领域。但其吸湿性差, 公定回潮率只有 0.4 %，易积聚静电荷, 经摩擦易产生静电，给加工和使用带来诸多不便。因此改善涤纶抗静电性能一直是热门课题。 碳纳米管 (CNTs) 具有优良的电性能和电磁性能[1]，CNTs是电导体或半导体。它作为共混材料的添加剂，能显著地提高聚合物的抗静电能力。目前碳纳米管的批量制备已经实现，碳纳米管的实际应用已成为新的研究重点。如：纯铁/碳纳米管、 纯铝/ 碳纳米管、 尼龙 6/碳纳米管[2]等共混材料的研究已经取得一定成果。如在 PMMA 中掺入重量分数为5%的CNTs，可使 PMMA 的体积电阻率降低 3个数量级,表面电阻率降低 4个数量级[3]。利用碳纳米管的导电性制备抗静电聚酯纤维[4]也受到关注。 本课题先用碳纳米管与PET切片混合制得抗静电母粒, 然后母粒再与PET切片共混纺丝制PET/ CNTs共混纤维。用纤维比电阻仪和摩擦式织物静电测试仪进行了静电性能测试。实验表明PET/CNTs共混纤维具有良好的抗静电性能。 2 PET/CNTs共混纤维的制备 2.1　碳管抗静电母粒的制备 　2.1.1 原料简介 CNTs： 碳纳米管，深圳纳米有限公司产,长度1 ～ 2 um，管径10 ～ 20 nm ,纯度大于95% 。CNTs是由单层或多层石墨片卷曲而成的纳米管体。CNTs分多壁碳纳米管(MWNTs)和单壁碳纳米管(SWNTs)。我们选用了多壁碳纳米管（MWNTs），简称碳管。 PET: 半消光PET切片，中国石油化工股份有限公司天津分公司生产，熔点254.9℃，水分含量0.02﹪； 2.1.2工艺路线 碳纳米管（CNTs）→酸处理 双螺杆注塑机→冷却水槽→切粒机→碳管母粒 聚酯切片（PET）→由于CNTs的长径比大，易聚集成束，发生缠绕和团聚现象，在PET基体中分散[]，所以对CNTs进行表面CNTs加入到硝酸溶液三口烧瓶中，加热冷却进行过滤抽滤后干燥CNTs表面引入羧基、羰基等含氧基团，提高了与PET的相容性。 将酸处理后的和干燥处理后的纯PET切片进行混合，加入到CET35双螺杆挤出科倍隆(南京)机械有限公司LD-60型江苏泰州鑫力塑料橡胶机器有限公司PET/ CNTs共混纺丝 2.2.1原 料 ： 碳管母粒、PET切片 2.2.2工艺路线 碳管母粒 → 干燥 纺丝螺杆→熔融→纺丝→上油→牵伸→卷绕（PET/ CNTs纤维） PET切片 → 干燥 采用母粒共混纺丝法将母粒干燥后切片在纺丝机中熔融共混制得PET/ CNTsCNTs与PET经历了制母粒CNTs在PET基体中分散均匀，无锡兰华纺织机械有限公司LHFT30型纺丝牵伸FDY机 样 品 参数值 PET MWNTs/PET Ⅰ区温度/℃ 278 278 Ⅱ区温度/℃ 288 292.3 Ⅲ区温度/℃ 293.3 296 Ⅳ区温度/℃ 295 298 弯管温度/℃ 298 298 箱体温度/℃ 309 309 热板温度/℃ 140 140 1#热盘/℃ 95 95 2#热盘/℃ 115 115 3#热盘/℃ 130 130 徐冷温度/℃ 80.3 80.3 螺杆压力/MPa 6-7 3-4 熔体温度/℃ 294 294.7 抗静电母粒和纯PET切片按表2所示的三种比例投料共混纺丝，制得三种CNTs 含量不同的PET/CNTs共混纤维。我们试纺过CNTs含量为1.0%的，但可纺性变差，发生毛丝断头太多。 表2 共混纺丝时碳管母粒与PET切片的质量比 纺制共混纤维样品 ② 333333# ③ 母粒 / PET切片(kg) 1:24 2: 23 4：21 纤维中CNTs 含量（ wt%） 0.2 0.4 0.8 PET/ CNTs共混纤维抗静电性能的测试 3.1比电阻测试实验 3.1.1实验仪器与材料 ①～③共混纤维、纯PET纤维、纯棉纤维 YG321型纤维比电阻仪、XD2102T型纺织天平（精密度0.01g）、镊子 3.1.2试样准备 本实验选用4种