CN85107888A - 耐久性抗静电涤纶树脂和纤维的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种耐久性抗静电涤纶树脂和纤维的制造方法，其特征是采用复合型抗静电剂的生产工艺，能将抗静电剂以下不连续相均匀分布在树脂和纤维内部。因此可避免纤维电路中出现高位电阻和电流聚集等以获得较大的抗静电效果。产品的半衰期小于60秒，摩擦电压小于200伏，比电阻小于10¹⁰欧姆—厘米，经20次标准洗涤不变，适用于制作无尘衣、无菌衣、防爆衣等，特别是精密仪器、集成电路、计算机等工业制造和应用过程中理想的配套材料。

Description

本发明是关于抗静电剂添加在纤维内部以制造耐久性抗静电涤纶树脂和纤维的工艺。

众所周知，涤纶是疏水性的有机高分子化合物，它既不能电离，又没有自由电子，因此十分容易积聚电荷，造成种种后果，严重影响使用价值。目前，消除涤纶静电的方法主要有两种，一是表面处理，即在纤维及其织物的表面涂复抗静电剂;二是基础改性，即添加抗静电剂在纤维内部以赋予其抗静电性能。显然，前者由于在加工、染整、洗涤和使用过程中，纤维表面抗静电剂容易失掉，故抗静电效果往往不能持久。所以，八十年代以来的趋向是采用后者以制取持久性的抗静电涤纶纤维。

迄今为止，以往大多数均采用单一型抗静电剂的内添加工艺路线，以研制或生产抗静电涤纶长丝。

属于这种单一型的抗静电剂有聚芳基聚丙基磺酸钠磷酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯、2，4聚氧乙烯基6氨基已酸均三嗪、聚苯乙烯钠盐（80%）和聚苯乙烯胺盐（20%）等。目前市场上选用上述配方所得的产品，有的抗静电效果不佳，有的则耐久性不好。如日本专利JP4736459系采用脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯内添加在涤纶树脂中所制得的纤维，其抗静电虽然具有耐久性，但效果不好，未能达到制作无尘衣和无菌衣的技术指标。

本发明的目的是为了克服采用单一型内添加抗静电剂的不足，提供一种能制造出抗静电效率高而又耐久的涤纶树脂及其纤维的新工艺。

本发明要点，它包括抗静电涤纶树脂的制造和纤维成形加工过程，其特征是采用聚氧乙烯类或聚醚类化合物和烷基磺酸盐或磷酸酯类化合物进行复合的抗静电复配技术的涤纶树脂及长丝生产的工艺流程。属于烷基磺酸盐或磷酸酯与聚氧乙烯化合物复合的抗静电剂称为CA型抗静电剂，聚醚或聚氧乙烯类化合物称为CA-1型抗静电剂，烷基磺酸盐或磷酸酯一类化合物称为CA-2型抗静电剂。

CA-1型与CA-2型的配比对抗静电效果有较大影响，要使CA-2很好包藏在CA-1型之中，确保CA-1型沿轴向排列和确定合理分配比是至关重要的。下表1和表2所列为CA-1型和CA-2型不同加入量的试验数据。

由上述两表可以看出，当CA-1型加入量超过6%时，虽然抗静电效果有所提高，但聚合体可纺性差，加工困难。当超过10%时则无法加工。

CA-2型的含量在6%范围内纤维抗静电效果显著，超过此值则抗静电效果无明显变化，反而造成纤维毛丝多、加工困难。

综上可见，CA-1型与CA-2型之比为3∶1～5∶4，最好为5∶3。

由于CA-2型溶于醇，故CA-2型不适宜在缩聚结束前加入，以免随甲醇或乙二醇的蒸发而带出，一般在高真空后加入较宜。

CA-1型的加入方式对于其在纤维内分布有极大影响。根据DDV粘弹仪分析证实，酯交换前及缩聚前加入均发生了共聚作用，而在缩聚后加入则呈共混状态。具体影响如下表所示。

复配后的抗静电剂可以存放一段时间，亦可立即复配添加，可在酯交换或缩聚过程加入或纺丝前混入涤纶切片中。值得注意的是，上述各种添加方法必须保证抗静电剂均匀分布，最好在缩聚结束时加入，其用量按涤纶树脂或缩聚物料或酯交换物料的重量百分比计算可在2-8%的范围内，最多不超过10%，否则会影响产品的机械物理指标。

如复合后的添加剂按比例在酯交换过程中加入其内，则经缩聚、造粒、干燥、纺丝、卷绕、拉伸、加捻、定型、络筒、织造、整理、皂洗工序，其中酯交换、造粒、加捻、定型、络筒、织造、整理按常规工艺。其它各工序的改进技术特征分述如下：

缩聚第一阶段先常压1.5～2.5小时，温度190～250℃;第二阶段低真空2.5小时，温度250～280℃，真空度0-760乇;第三阶段高真空2～3小时，温度280℃，尤其反应终点温度不超过280℃以利于抗静电剂充分发挥作用，真空度残压小于0.05乇。

干燥在真空度为760乇，温度100～130℃范围内，时间24小时。

纺丝成型加工，可在普通的螺杆纺丝机上进行，温度为275～295℃，卷绕速度600～1000米/分以上。这是因为抗静电涤纶树脂比一般涤纶容易降介，故纺丝温度不宜过高或在纺丝设备中停留时间过长。

由于抗静电涤纶的流动温度较低，故拉伸温度不宜过高，一般拉伸工艺为，拉伸倍数3.0～4.5倍，热盘温度为65～80℃，以70℃为好，热板温度为110～125℃，以110℃为好。

为了确保抗静电剂在纤维中沿轴向排列，并呈微纤状态分布，以防止极性基团互相干扰，发挥最大抗静电效果，故要选择合理的纺丝、拉伸工艺是必要的。原则上纺丝卷绕速度高有利于取向，但由于CA-1型流动温度较低，故拉伸温度不宜过高，以防止呈卷曲状态，一般选择拉伸温度比普通涤纶长丝拉伸温度低些。

拉伸后的纤维采用普通的涤纶长丝工艺进行加捻、定型、络筒即可。

本发明的纤维织造的织物皂洗采用中性皂粉，皂液浓度为1克/升，浴比为50∶1，时间为6分钟，温度为40℃，清洗次数5次，每次3分钟。

由于本发明采用复合型抗静电剂内添加在涤纶纤维内的工艺，故能使抗静电剂在纤维加工过程中始终保持均匀分布，即抗静电剂以不连续相存在，并尽可能保持均匀而短的距离，这样可避免纤维电路中出现高位电阻，当整个电路中的电流增加时，电荷逸散亦相应加快，抑制了静电产生和积累。因此，用本发明生产的涤纶长丝及其织物不仅具有耐久的抗静电性，可耐20次以上标准洗涤，而且兼有优良的抗静电效率。既能快速释放电荷，又不易起电，静摩擦电压始终小于200伏，半衰期小于60秒，电阻率小于10¹⁰欧姆一厘米，断裂强度大于2.7厘牛顿/分特，伸长25±7%。织物不沾灰、不发尘、耐酸、挺括、可满足制作无尘衣、无菌衣、防爆衣的特殊要求，也是精密仪器、集成电路、计算机等工业制造和应用过程中理想的配套纤维材料。

本发明的实施通过以下实例给出。

实例1，将5公斤对苯二甲酸二甲酯和4公斤乙二醇以及催化剂稳定剂放入28立升釜中进行酯交换时，加入6%的CA型抗静电剂。CA-1型与CA-2型的配比为5∶3。酯交换参数为温度190℃，时间2.5小时，搅拌速率45转/分。缩聚参数为先常压1.5小时，温度230℃;再低真空2.5小时，温度270℃，真空度0-760乇;再高真空3小时，温度280℃，真空度残压小于0.05乇。将所制得的涤纶树脂造粒后进行干燥。

干燥时先预烘8小时，真空度760乇，温度100℃，然后再干燥16小时，真空度760乇，温度125℃。干燥后的树脂切片即送到直径30毫米螺杆纺丝机上进行纺丝成型加工，纺丝机上各区温度分别为280℃、290℃、290℃、250℃、285℃。卷取速度为1000米/分，然后在拉伸机上拉伸4倍，热盘温度75℃，热板温度110℃。将所制得拉伸丝按常规工艺经加捻、定型、络筒、织造、整理、皂洗。皂洗时采用中性皂液，浓度为1克/升，浴比50∶1，时间6分钟，温度40℃，清洗5次，每次3分钟。

本实例所得的半成品涤纶无油牵伸丝的强力2.7厘牛顿/分特，伸长20%，比电阻2.41×10⁹欧姆-厘米，摩擦电压96伏;所得涤纶长丝织物的比电阻为8.5×10⁸欧姆-厘米，摩擦电压18伏，半衰期2秒;所得涤纶长丝织物经20次标准皂洗后的比电阻为4.65×10⁹欧姆-厘米，摩擦电压为28伏，半衰期8秒。

实例2，将CA型复合抗静电剂在缩聚时加入，其它工艺过程同实例1，所制得的半成品涤纶无油牵伸丝的强力为3.3厘牛顿/分特，伸长17.4%，比电阻1.54×10⁸欧姆-厘米，摩擦电压37伏。

实例3，CA型复合抗静电剂加入量按缩聚釜料的重量百分比计为4%，其余同实例2。所制得的半成品涤纶无油牵伸丝的强力为3.5厘牛顿/分特，伸长18.2%，比电阻5.24×10⁹欧姆-厘米，摩擦电压124伏。

Claims (10)

1、本发明是一种耐久性抗静电涤纶树脂和纤维的制造方法，它包括抗静电涤纶树脂的制造和纤维成形加工的过程，其特征是采用聚氧乙烯类或聚醚类化合物和烷基磺酸盐或磷酸酯类化合物进行复合的抗静电剂复配技术的涤纶树脂和纤维生产的流程。

2、如权利要求1所述的制造方法，其特征在于聚氧乙烯或聚醚类化合物与烷基磺酸盐或磷酸酯类化合物的复配比为3∶1至5∶4，最好为5∶3。

3、如权利要求1所述的制造方法，其特征在于复配抗静电剂在酯交换时加入，或在缩聚时加入，亦可在纺丝前混入涤纶树脂切片，最好在缩聚结束时加入。

4、如权利要求1所述的制造方法，其特征在于复配抗静电剂用量按涤纶树脂或缩聚物料或酯交换物料的重量百分比计算为1-8%之间，最多不超过10%。

5、如权利要求1所述的制造方法，其特征在于具有复合型抗静电剂的涤纶树脂和长丝生产的流程为缩聚、干燥、纺丝卷绕、拉伸和皂洗。

6、如权利要求5所述的制造方法，其特征在于缩聚时第一阶段为常压1.5-2小时，温度为190-250℃，第二阶段抽真空2-3.5小时，真空度0-760乇，温度250-280℃，第三阶段抽高真空时间2-3小时，残压小于0.05乇，温度280℃。

7、如权利要求5所述的制造方法，其特征在于干燥温度为100-130℃，时间为20-24小时，真空度为750乇。

8、如权利要求5所述的制造方法，其特征在于纺丝温度为275-295℃，卷绕速度为600-1000米/分。

9、如权利要求5所述的制造方法，其特征在于拉伸倍数为3.5-4.5倍，热盘温度为65-80℃。

10、如权利要求5所述的制造方法，其特征在于织物采用中性皂洗。