CN109972226A - 一种抗静电聚四氟乙烯纤维及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗静电聚四氟乙烯纤维，包括以下重量份的原料制成：聚四氟乙烯分散树脂100份；纳米铝粉10‑30份；所述抗静电聚四氟乙烯纤维经过表面抗静电整理。及其制备方法，在制造过程中，混入了金属铝粉，使聚四氟乙烯纤维的体积比电阻大幅度降低，由1018Ω*cm降低至1010Ω*cm；同时，将梳理的毛条经过抗静电溶液浸渍整理，进一步减低纤维的表面电阻，使纤维在梳理铺网过程中，纤维和梳理机之间、纤维之间摩擦产生的电荷能够及时有效的散逸，避免产生静电集聚、纤维缠辊、飞花等梳理困难，梳理得到改善，成网性增加，铺网均匀，有效的减低针刺毡厚度、克重不匀等，提高针刺毡外观及使用性能。
Description
技术领域
本发明涉及化纤领域，尤其涉及一种抗静电聚四氟乙烯纤维及其制备方法。
背景技术
聚四氟乙烯分子具有螺旋构象，分子中致密的氟原子对碳链骨架具有极好的保护作用，使其几乎不受外界任何试剂的侵袭，具有无可比拟的化学稳定性、抗腐蚀性、不粘性、耐老化和辐射性、润滑性和绝缘性等，因此，被称为“塑料王”。近年来，聚四氟乙烯纤维材料在除尘袋上的应用越来越广泛，特别是高温窑尾及垃圾焚烧，但作为纺织纤维材料，其高度绝缘性能导致的高静电效应严重增加了纺织加工难度和使用要求，限制了聚四氟乙烯纤维材料的使用范围及用量。
专利CN2015102564018将聚四氟乙烯长丝纤维和不锈钢纤维加捻并股，用用并股丝制成基布，然后以该基布作为滤料的支撑骨架，从而制得防静电聚四氟乙烯过滤袋。专利CN2017204118406是将导静电金属软片衬于聚四氟乙烯滤袋本体内侧，以使滤袋达到抗静电效果。以上方法能够在一定程度上提高聚四氟乙烯滤袋的导电性能，提高其使用性能，但是结构复杂，操作不便，不能解决梳理铺网等纺织过程中的难题。专利CN2010105120478提出将0.5％～1.5％的纳米级碳纤维粉末混入聚四氟乙烯分散树脂中，通过加油、压坯、挤条、压延、烧结、牵伸、裂解、梳理、缠绕、卷曲、定型、短切得到短切纤维，已解决纤维在生产和使用过程中静电集聚的问题。该方法在可以提高纤维本身的电荷散逸性能，但是由于石墨比例太低，其抗静电效果并不显著，不能解决生产过程中的静电集聚问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是制备一种表面电阻和体积比电阻良好的抗静电聚四氟乙烯纤维。
本发明提供一种抗静电聚四氟乙烯纤维，包括以下重量份的原料制成：
聚四氟乙烯分散树脂100份；
纳米铝粉10-30份；
抗静电聚四氟乙烯纤维经过表面抗静电整理。
本发明还公开了一种抗静电聚四氟乙烯纤维的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，将聚四氟乙烯分散树脂放入混料器中，采用喷雾器加入助挤剂，然后启动混料器，转速为10～15r/min，时间为30～40分钟，使助挤剂与聚四氟乙烯分散树脂充分混合，所述助挤剂质量分数为聚四氟乙烯分散树脂的10％～25％，得到加入助剂挤的聚四氟乙烯分散树脂；
步骤二，将步骤一中的加入助剂挤的聚四氟乙烯分散树脂中加入纳米铝粉，然后启动混料器，转速为10～15r/min，时间为30～40分钟，使纳米铝粉分散并与聚四氟乙烯分散树脂充分混合，纳米铝粉质量分数为聚四氟乙烯分散树脂的5％～30％，得到混合料；
步骤三，将步骤二中的混合料静置塑化，得到塑化后原料；
步骤四，将步骤三中的塑化后原料放入模具中压制成圆柱料坯，得到压坯后的原料；
步骤五，将步骤四中的压坯后的原料放入推压机中推压挤出，然后将挤出料条，压延成薄基带，得到压延基带；
步骤六，将步骤五中的压延基带进行脱脂，去除油剂，然后进行牵伸烧结，脱脂温度为100～190℃，速度为3～6m/min；牵伸烧结温度为250～380℃，牵伸倍数为30～70倍，得到烧结处理后的基带；
步骤七，将步骤六中的烧结处理后的基带进行膜裂，并用梳理辊梳理成毛条；
步骤八，将步骤七中的毛条浸入抗静电整理剂溶液中，整理液浓度为1％～5％，浸渍时间为1～3s，得到浸渍后的毛条；
步骤九，将步骤八中的浸渍后的毛条进行卷曲、烘干，并切断，制得抗静电聚四氟乙烯短纤维。
进一步地，在步骤三中，塑化温度为50～60℃，塑化时间为48～72h。
进一步地，在步骤四中，压坯压力为2～5MPa，压坯速度为10～20cm/min，压坯温度为30～40℃。
进一步地，在步骤五中，基带宽10～12cm，基带厚0.09～0.12mm，推压压力为10～20MPa，推压温度为30～40℃，推压速度为1～2m/min；压延温度为50～60℃，压延速度为10～20m/min。
进一步地，在步骤九中，烘干温度为50～60℃，烘干时间为8～12h。
本发明具有如下有益效果：
由于在制造过程中，混入了金属铝粉，使聚四氟乙烯纤维的体积比电阻大幅度降低，由1018Ω*cm降低至1010Ω*cm；同时，将梳理的毛条经过抗静电溶液浸渍整理，进一步减低纤维的表面电阻，使纤维在梳理铺网过程中，纤维和梳理机之间、纤维之间摩擦产生的电荷能够及时有效的散逸，避免产生静电集聚、纤维缠辊、飞花等梳理困难，梳理得到改善，成网性增加，铺网均匀，有效的减低针刺毡厚度、克重不匀等，提高针刺毡外观及使用性能。
由于抗静电剂表面整理得到的纤维，抗静电耐久性差，能够有效的改善梳理性能，提高铺网质量，但时，随着时间的推移，毡料在后续使用过程中，抗静电剂逐渐流失，抗静电性能下降。而纳米铝粉的加入，使得抗静电性能成为聚四氟乙烯纤维本身固有性能，性能稳定，耐久性好。由于，发明点纳米微粒的添加，会给生产制造增加难度，所以，本发明在不影响聚四氟乙烯纤维生产和本身性能情况下，如耐温性、耐化学腐蚀性等，最大比例的加入纳米铝粉，同时采用表面整理方法，最大程度的减低纤维比电阻，增加其电荷散逸能力。
具体实施方式
下面结合参照数据进一步详细描述本发明。应理解，实施方式只是为了举例说明本发明，而非以任何方式限制发明的范围。
实施例1
一种抗静电聚四氟乙烯纤维，包括以下重量份的原料制成：
聚四氟乙烯分散树脂100份；
纳米铝粉10-30份；
所述抗静电聚四氟乙烯纤维经过表面抗静电整理。
一种抗静电聚四氟乙烯纤维的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，将聚四氟乙烯分散树脂放入混料器中，采用喷雾器加入助挤剂，然后启动混料器，转速为10r/min，时间为30分钟，使助挤剂与聚四氟乙烯分散树脂充分混合，所述助挤剂质量分数为聚四氟乙烯分散树脂的20％，得到加入助剂挤的聚四氟乙烯分散树脂；
步骤二，将步骤一中的加入助剂挤的聚四氟乙烯分散树脂中加入纳米铝粉，然后启动混料器，转速为12r/min，时间为35分钟，使纳米铝粉分散并与聚四氟乙烯分散树脂充分混合，纳米铝粉质量分数为聚四氟乙烯分散树脂的30％，得到混合料；
步骤三，将步骤二中的混合料静置塑化，得到塑化后原料，其中塑化温度为58℃，塑化时间为50h；
步骤四，将步骤三中的塑化后原料放入模具中压制成圆柱料坯，得到压坯后的原料，其中压坯压力为3MPa，压坯速度为10cm/min，压坯温度为32℃；
步骤五，将步骤四中的压坯后的原料放入推压机中推压挤出，然后将挤出料条，压延成薄基带，得到压延基带；其中，基带宽10cm，基带厚0.1mm，推压压力为16MPa，推压温度为40℃，推压速度为2m/min；压延温度为55℃，压延速度为12m/min。
步骤六，将步骤五中的压延基带进行脱脂，去除油剂，然后进行牵伸烧结，脱脂温度为160℃，速度为4m/min；牵伸烧结温度为380℃，牵伸倍数为60倍，得到烧结处理后的基带；
步骤七，将步骤六中的烧结处理后的基带进行膜裂，并用梳理辊梳理成毛条；
步骤八，将步骤七中的毛条浸入抗静电整理剂溶液中，整理液浓度为1％，浸渍时间为1s，得到浸渍后的毛条；
步骤九，将步骤八中的浸渍后的毛条进行卷曲、烘干，并切断，制得抗静电聚四氟乙烯短纤维，其中烘干温度为50℃，烘干时间为12h。
制得抗静电聚四氟乙烯纤维的体积比电阻为1010Ω*cm，表面电阻为1011Ω*cm。
实施例2
制备方法同实施例1，本实施例的工艺参数如下：
步骤一中，混料器的转速为10r/min，时间为40分钟，助挤剂质量分数为聚四氟乙烯分散树脂的20％；
步骤二中，混料器的转速为12r/min，时间为35分钟，使纳米铝粉分散并与树脂充分混合，所述纳米铝粉质量分数为聚四氟乙烯分散树脂的10％；
步骤三中，塑化温度为58℃，塑化时间为50h；
步骤四中，压坯压力为3MPa，压坯速度为10cm/min，压坯温度为32℃。
步骤五中，基带宽10cm，基带厚0.1mm，推压压力为16MPa，推压温度为40℃，推压速度为2m/min；压延温度为55℃，压延速度为12m/min。
步骤六中，脱脂温度为160℃，速度为4m/min；牵伸烧结温度为380℃，牵伸倍数为55倍。
步骤八中，整理液浓度为1％，浸渍时间为2s。
步骤九中，烘干温度为50℃，烘干时间为12h。
制得抗静电聚四氟乙烯纤维的体积比电阻为1014Ω*cm，表面电阻为1012Ω。
实施例3
制备方法同实施例1，本实施例的工艺参数如下：
步骤一中，混料器的转速为10r/min，时间为40分钟，助挤剂质量分数为聚四氟乙烯分散树脂的20％；
步骤二中，混料器的转速为12r/min，时间为35分钟，使纳米铝粉分散并与树脂充分混合，所述纳米铝粉质量分数为聚四氟乙烯分散树脂的15％；
步骤三中，塑化温度为58℃，塑化时间为50h；
步骤四中，压坯压力为3MPa，压坯速度为10cm/min，压坯温度为32℃。
步骤五中，基带宽10cm，基带厚0.1mm，推压压力为16MPa，推压温度为40℃，推压速度为2m/min；压延温度为55℃，压延速度为12m/min。
步骤六中，脱脂温度为160℃，速度为4m/min；牵伸烧结温度为380℃，牵伸倍数为55倍。
步骤八中，整理液浓度为3％，浸渍时间为2s。
步骤九中，烘干温度为50℃，烘干时间为12h。
制得抗静电聚四氟乙烯纤维的体积比电阻为1012Ω*cm，表面电阻为1010Ω*cm。
实施例4
制备方法同实施例1，本实施例的工艺参数如下：
步骤一中，混料器的转速为10r/min，时间为40分钟，助挤剂质量分数为聚四氟乙烯分散树脂的20％；
步骤二中，混料器的转速为12r/min，时间为35分钟，使纳米铝粉分散并与树脂充分混合，所述纳米铝粉质量分数为聚四氟乙烯分散树脂的10％；
步骤三中，塑化温度为58℃，塑化时间为50h；
步骤四中，压坯压力为3MPa，压坯速度为10cm/min，压坯温度为32℃。
步骤五中，基带宽10cm，基带厚0.1mm，推压压力为16MPa，推压温度为40℃，推压速度为2m/min；压延温度为55℃，压延速度为12m/min。
步骤六中，脱脂温度为160℃，速度为4m/min；牵伸烧结温度为380℃，牵伸倍数为55倍。
步骤八中，整理液浓度为5％，浸渍时间为3s。
步骤九中，烘干温度为50℃，烘干时间为12h。
制得抗静电聚四氟乙烯纤维的体积比电阻为1013Ω*cm，表面电阻为109Ω。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (6)
1.一种抗静电聚四氟乙烯纤维，其特征在于，包括以下重量份的原料制成：
聚四氟乙烯分散树脂 100份；
纳米铝粉 10-30份；
所述抗静电聚四氟乙烯纤维经过表面抗静电整理。
2.如权利要求1所述的一种抗静电聚四氟乙烯纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将聚四氟乙烯分散树脂放入混料器中，采用喷雾器加入助挤剂，然后启动混料器，转速为10r/min，时间为30～40分钟，使助挤剂与聚四氟乙烯分散树脂充分混合，所述助挤剂质量分数为聚四氟乙烯分散树脂的10％～25％，得到加入助剂挤的聚四氟乙烯分散树脂；
步骤二，将步骤一中的加入助剂挤的聚四氟乙烯分散树脂中加入纳米铝粉，然后启动混料器，转速为10～15r/min，时间为30～40分钟，使纳米铝粉分散并与聚四氟乙烯分散树脂充分混合，纳米铝粉质量分数为聚四氟乙烯分散树脂的5％～30％，得到混合料；
步骤三，将步骤二中的混合料静置塑化，得到塑化后原料；
步骤四，将步骤三中的塑化后原料放入模具中压制成圆柱料坯，得到压坯后的原料；
步骤五，将步骤四中的压坯后的原料放入推压机中推压挤出，然后将挤出料条，压延成薄基带，得到压延基带；
步骤六，将步骤五中的压延基带进行脱脂，去除油剂，然后进行牵伸烧结，脱脂温度为100～190℃，速度为3～6m/min；牵伸烧结温度为250～380℃，牵伸倍数为30～70倍，得到烧结处理后的基带；
步骤七，将步骤六中的烧结处理后的基带进行膜裂，并用梳理辊梳理成毛条；
步骤八，将步骤七中的毛条浸入抗静电整理剂溶液中，整理液浓度为1％～5％，浸渍时间为1～3s，得到浸渍后的毛条；
步骤九，将步骤八中的浸渍后的毛条进行卷曲、烘干，并切断，制得抗静电聚四氟乙烯短纤维。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤三中，塑化温度为50～60℃，塑化时间为48～72h。
4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤四中，压坯压力为2～5MPa，压坯速度为10～20cm/min，压坯温度为30～40℃。
5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤五中，基带宽10～12cm，基带厚0.09～0.12mm，推压压力为10～20MPa，推压温度为30～40℃，推压速度为1～2m/min；压延温度为50～60℃，压延速度为10～20m/min。
6.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤九中，烘干温度为50～60℃，烘干时间为8～12h。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN110629303A (zh) * | 2019-09-20 | 2019-12-31 | 常州华福环境科技股份有限公司 | 一种高强度低伸长聚四氟乙烯超细长丝的制造工艺 |
| CN111890587A (zh) * | 2020-08-11 | 2020-11-06 | 常州万容新材料科技有限公司 | 一种ptfe短纤维的制造方法 |
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| CN101985783A (zh) * | 2010-10-20 | 2011-03-16 | 山东嘉年华氟纶有限公司 | 聚四氟乙烯抗静电功能性纤维及其制造方法 |
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2019
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