一种抗静电dty丝及其制备工艺
阅读说明：本技术 一种抗静电dty丝及其制备工艺 (Antistatic DTY (draw textured yarn) and preparation process thereof ) 是由 林传付 王旺 方友忠 林玉明 于 2021-06-17 设计创作，主要内容包括：本申请涉及DTY丝的领域,具体公开一种抗静电DTY丝及其制备工艺。一种抗静电DTY丝的原料包括聚己内酰胺切片100-120份、除水剂3-5份、抗静电剂0.5-2份、消泡剂0.3-0.4份；其中,所述抗静电剂包括以下重量百分比的组分：高碳醇聚氧乙烯醚磷酸酯钾盐30-40%、异构醇聚氧乙烯醚磷酸酯钾盐20-30%、多孔碳纳米管30-45%。抗静电DTY丝的制备方法为：S1：按比例将聚己内酰胺去切片、除水剂、抗静电剂、消泡剂搅拌混合均匀,得到混合料；S2：将混合料进行熔融纺丝,得到粗丝；S3：将粗丝用辅助油剂进行上油处理,并干燥；本申请具有提高DTY丝线抗静电能力的持久性以及抗静电能力的优点。(The application relates to the field of DTY (draw textured yarn), and particularly discloses an antistatic DTY and a preparation process thereof. The antistatic DTY yarn is prepared with polycaprolactam slice 100-120 weight portions, water eliminating agent 3-5 weight portions, antistatic agent 0.5-2 weight portions and defoaming agent 0.3-0.4 weight portions; wherein, the antistatic agent comprises the following components in percentage by weight: 30-40% of high-carbon alcohol polyoxyethylene ether phosphate potassium salt, 20-30% of isomeric alcohol polyoxyethylene ether phosphate potassium salt and 30-45% of porous carbon nano tube. The preparation method of the antistatic DTY comprises the following steps: s1: uniformly stirring and mixing the polycaprolactam slices, the water removing agent, the antistatic agent and the defoaming agent according to the proportion to obtain a mixture; s2: carrying out melt spinning on the mixture to obtain coarse filaments; s3: oiling the thick silk with an auxiliary oiling agent, and drying; the antistatic property of the DTY silk thread has the advantages of improving the durability of the antistatic property of the DTY silk thread and improving the antistatic property of the DTY silk thread.)
技术领域
本申请涉及DTY丝的领域，更具体地说，它涉及一种抗静电DTY丝及其制备工艺。
背景技术
DTY丝也叫作拉伸变形丝，是在加弹机器上进行连续或同时拉伸、经过加捻器变形加工后的成品丝。通常DTY丝的原料采用锦纶或者涤纶等人造纤维。DTY丝是各种针织或机织加工的理想材料。
目前由于锦纶、涤纶等人造纤维材料的绝缘电阻较高，由这些纤维材料制备得到的DTY丝材料在摩擦时容易产生静电，这部分静电极易容易泄露，从而引发丝线加工过程中出现断头、飞花粘附等问题，极大的降低了成品率。而且人长期在又静电的环境中，身体状况也会出现问题。静电的放电比较集中也会造成燃烧爆炸等危险。因此通常会在丝线的原料中添加抗静电材料或者在丝线的加工过程中在丝线上添加抗静电油剂，从而提高丝线的抗静电性能。传统的抗静电剂的抗静电原理为：由于传统的抗静电剂的相对分子质量较低，通过表面处理或者添加到丝线原料中的方式会使得抗静电剂在丝线的使用过程中不断从内部迁移出来，通过抗静电剂端部亲水基团吸收空气中的水分，疏导静电电荷，从而起到降低表面电阻的作用。
针对上述中的相关技术，发明人认为传统的抗静电剂由于依靠不断迁移到表面的方式来降低静电效果，这使得在日常不断地使用以及洗涤过程中，丝线的抗静电性能会逐渐消失，持久性待提高。
发明内容
为了提高DTY丝线抗静电能力的持久性，本申请提供一种抗静电DTY丝及其制备工艺。
一种抗静电DTY丝，包括由以下重量份的原料制备得到：
其中，所述抗静电剂包括以下重量百分比的组分：
高碳醇聚氧乙烯醚磷酸酯钾盐 30-40％；
异构醇聚氧乙烯醚磷酸酯钾盐 20-30％；
多孔碳纳米管 30-45％。
通过采用上述技术方案，抗静电剂采用高碳醇聚氧乙烯醚磷酸酯钾盐、异构醇聚氧乙烯醚磷酸酯钾盐和多孔碳纳米管复配得到，高碳醇聚氧乙烯醚磷酸酯钾盐、异构醇聚氧乙烯醚磷酸酯钾盐会与多孔碳纳米管产生协同效果，使得制备得到的丝线的抗静电效果提高，抗静电效果的持久性增强。存在的协同原理可能为多孔碳纳米管会对高碳醇聚氧乙烯醚磷酸酯钾盐、异构醇聚氧乙烯醚磷酸酯钾盐产生吸附作用，这种吸附作用一方面提高了三者之间联系的紧密程度，使得丝线上产生的静电更加容易、更加快速被中和，另一方面降低了高碳醇聚氧乙烯醚磷酸酯钾盐、异构醇聚氧乙烯醚磷酸酯钾盐的迁移作用，使得丝线的抗静电能力的持久性得到提高。
优选的，所述多孔碳纳米管的长度选用100-1000nm，管径为5-20nm。
通过采用上述技术方案，多孔碳纳米管的长度选用在100-1000nm之间可以在保持基体具有一定的强度外，还可以使得碳纳米管在基体中的分散更加均匀。碳纳米管的长度过长会使得基体的强度过大，制备得到的丝线容易断裂，而碳纳米管的长度过短会使得基体中形成导电网络通路所需的碳纳米管的量更多。
优选的，所述多孔碳纳米管在作为原料制备成抗静电DTY丝前先对多孔碳纳米管进行预处理，所述预处理包括以下步骤：
步骤1：将所述多孔碳纳米管加入浓硝酸和浓硫酸以质量比为1∶1混合成的混合酸中，超声处理后，过滤得到粗制预处理后的多孔碳纳米管；
步骤2：将粗制预处理后的多孔碳纳米管用去离子水漂洗至洗脱液呈中性后，干燥多孔碳纳米管，得到预处理完成后的多孔碳纳米管。
通过采用上述技术方案，多孔碳纳米管在通过浓硝酸和浓硫酸的混合酸液进行处理后，多孔碳纳米管表面腐蚀形成更多的坑或孔，增大了多孔碳纳米管的比表面积，提高多孔碳纳米管对于高碳醇聚氧乙烯醚磷酸酯钾盐和异构醇聚氧乙烯醚磷酸酯钾盐的吸附效果，在基体中形成更好的导电网络，进一步提高丝线的抗静电性能。
优选的，对预处理后的多孔碳纳米管进行改性处理，所述改性处理包括以下步骤：
步骤1：对预处理后的多孔碳纳米管进行聚吡咯接枝反应；
步骤2：将聚吡咯接枝处理后的多孔碳纳米管用有机酸进行配位反应。
通过采用上述技术方案，改性后的多孔碳纳米管表面通过聚吡咯的接枝以及有机酸与聚吡咯中的氨基之间的配位反应后，多孔碳纳米管表面得到修饰，从而降低多孔碳纳米管自身的团聚作用。并且表明改性后的多孔碳纳米管与基体之间可以形成良好的界面结构，提高了多孔碳纳米管在基体中的分散性能。
优选的，所述多孔碳纳米管改性过程中采用的有机酸为芥酸。
通过采用上述技术方案，芥酸作为有机酸与聚吡咯中的氨基进行配位反应后形成芥酸酰胺，芥酸酰胺可以有效地提高多孔碳纳米管在基体中的分散程度。其次，芥酸酰胺还可以使得改性后的多孔碳纳米管对于丝线表面的润滑性能也有一定的提升。丝线的润滑性能提升可以减低丝线与纺织生产过程中使用的设备之间的摩擦阻力，从而在一定程度上降低产生静电的可能性。
第二方面，本申请提供一种抗静电DTY丝的制备工艺，采用如下的技术方案：
一种抗静电DTY丝的制备工艺，包括以下步骤：
S1：按比例将聚己内酰胺去切片、除水剂、抗静电剂、消泡剂搅拌混合均匀，得到混合料；
S2：将混合料进行熔融纺丝，得到粗丝；
S3：将粗丝用辅助油剂进行上油处理，并干燥；
所述辅助油剂包括以下重量份数的组分：
通过采用上述技术方案，辅助油剂在对挤出成型后的粗丝进行上油后，可以在粗丝表面形成一层功能性涂层，这层功能性涂层一方面可以提高丝线的平滑性，另一方面可以对丝线起到较好的保护作用，对丝线的抗静电能力以及耐腐蚀能力都有一定的提升。
优选的，所述辅助油剂中还添加有重量份为3-6份的微胶囊，所述微胶囊的壁材采用聚乙烯醇，芯材采用硬脂酸丁酯。
通过采用上述技术方案，微胶囊均匀分散在辅助油剂中，辅助油剂涂覆在丝线表面，当丝线在进行处理时，微胶囊中的芯材硬脂酸丁酯具有通过相变吸收和释放能量的作用，从而使得丝线在热处理后的温度不会下降过快，避免温度下降过快而使得丝线韧性变差，并且避免韧性变差而引起的摩擦静电现象产生。
优选的，所述微胶囊的芯材中还添加有其他助剂，所述其他助选自青蒿油、玫瑰香精、薰衣草香精中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，微胶囊中掺杂进入青蒿油、玫瑰香精、薰衣草香精后，使得丝线在编织成布料后可以使得布料具备一定的功能性，青蒿油具有提高布料抗菌驱蚊的效果，玫瑰香精、薰衣草香精还可以提高布料的香味，并且由于缓释作用而不会使得玫瑰香精、薰衣草香精快速消散，可以较长时间进行保留。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请采用多孔碳纳米管与高分子抗静电剂成分混合作为丝线的原料，通过多孔碳纳米管的吸附作用，降低抗静电有效成分的迁移，提高丝线的抗静电持久性。
2、本申请中优选采用对多孔碳纳米管进行预处理以及改性处理，提高多孔碳纳米管对高分子抗静电剂的吸附作用以及多孔碳纳米管本身的分散能力，提高丝线的抗静电性能以及抗静电能力的持久性。
3、本申请制备丝线的方法中，通过添加辅助油剂以及微胶囊的方式，提高了丝线的功能性以及丝线的润滑性能。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
实施例中所使用的原料均可通过市售获得。其中，除水剂采用安乡艾利特化工有限公司生产的除水剂ALT-201，消泡剂采用聚二甲基硅氧烷。实施例中各原料的用量见表2。
除特殊说明外，以下实施例中，碳纳米管的长度选用100-1000nm，管径为5-20nm。
原料的制备例
制备例1
如表1所示，制备例1-3的主要区别在于辅助油剂的原料配比不同。其中，除特殊说明外，微胶囊采用壁材为聚乙烯醇，芯材为硬脂酸丁酯。
以下以制备例1进行说明，其中二羧酸酯采用二甲基丙烷羧酸酯，脂肪酸聚氧乙烯酯采用月桂酸聚氧乙烯酯，烷基硫酸酯采用十八烷基硫酸酯。
制备例1中提供的辅助油剂的制备方法如下：
按表1中的比例将二羧酸酯、脂肪酸聚氧乙烯酯、烷基硫酸酯、聚异丁烯双丁二酰亚胺以100r/min的搅拌速度，搅拌混合20min即可得到辅助油剂。
表1辅助油剂中各组分含量
制备例4
与制备例3不同的是，制备例4的原料中增加了微胶囊。
制备例5
与制备例3不同的是，微胶囊的用量增加了。
制备例6
与制备例3不同的是，微胶囊的用量增加了，且比制备例5的用量还大。
制备例7
与制备例6不同的是，微胶囊的芯材中还添加有硬脂酸丁酯的质量的5％的青蒿油。
制备例8
与制备例6不同的是，微胶囊的芯材中还添加有硬脂酸丁酯的质量的2％的青蒿油和硬脂酸丁酯的质量3％的玫瑰香精。
制备例9
与制备例6不同的是，微胶囊的芯材中还添加有硬脂酸丁酯的质量的2％的玫瑰香精和硬脂酸丁酯的质量3％的薰衣草香精。
制备例10
与制备例6不同的是，微胶囊的芯材中还添加有硬脂酸丁酯的质量的1％的玫瑰香精、硬脂酸丁酯的质量2％的薰衣草香精和硬脂酸丁酯的质量3％的薰衣草香精。
制备例11
多孔碳纳米管采用以下步骤进行预处理：
步骤1：将多孔碳纳米管加入浓硝酸和浓硫酸以质量比为1∶1混合成的混合酸中，多孔碳纳米与混合酸的比例为1∶10,超声处理40min后，过滤得到粗制预处理后的多孔碳纳米管；
步骤2：将粗制预处理后的多孔碳纳米管用去离子水漂洗至洗脱液呈中性后，在50℃干燥多孔碳纳米管1h，得到预处理完成后的多孔碳纳米管。
制备例12
与制备例11不同的是，预处理后的多孔碳纳米管再进行改性处理，改性处理包括以下步骤：
步骤1：对预处理后的多孔碳纳米管进行聚吡咯接枝反应，先按重量比为1∶1∶5取吡咯、硝酸银和预处理后的碳纳米管备用。接着按重量比为2∶1∶50取十二烷基苯磺酸钠、二甲苯和去离子水进行混合，搅拌速度为100r/min，搅拌时间为10min得到搅拌液。然后将预处理后的碳纳米管加入搅拌液中，超声分散30min后，置于冰水浴中0.5h。随后加入吡咯和硝酸银，以50r/min的搅拌速度搅拌24h。最后反应后的混合物用依次用乙醇和去离子水洗涤三次，即可得到聚吡咯接枝后的多孔碳纳米管；
步骤2：将聚吡咯接枝处理后的多孔碳纳米管用有机酸进行配位反应；先将质量比为10∶1的N-甲基吡咯烷酮和芥酸以100r/min的搅拌速度搅拌混合30min，得到配位液。接着将聚吡咯接枝后的多孔碳纳米管与配位液以重量比为1∶10的比例以50r/min的搅拌速度在室温下，搅拌反应24h。最后将过滤得到的混合物依次用N-甲基吡咯烷酮、丙酮以及去离子水分别洗涤三次，洗涤完成后并置于60℃的真空烘箱中干燥24h即可得到改性处理后的多孔碳纳米管。
制备例13
与制备例12不同的是，改性处理步骤2中的芥酸用苯二甲酸代替。
实施例
实施例1-14
如表2所示，实施例1-14的主要区别在于抗静电DTY丝的原料配比不同。
以下以实施例1为例进行说明，其中异构醇聚氧乙烯醚磷酸酯钾盐采用辛癸醇聚氧乙烯醚磷酸酯钾，异构醇聚氧乙烯醚磷酸酯钾盐采用异构十三醇聚氧乙烯醚磷酸酯钾。
实施例1中提供的抗静电DTY丝的制备方法如下：
S1：按比例将聚己内酰胺去切片、除水剂、抗静电剂、消泡剂以150r/min的搅拌速度，搅拌混合20min，得到混合料；
S2：将得到的混合料投入螺旋挤压机中，经过四个加工区进行熔融处理，一号加工区为加热区，温度为240℃；二号加工区为保温加压区，温度为210℃，压力为1100N；三号加工区为加热区，温度为250℃；四号加工区为保温加压区，温度为220℃，压力为1200N，使原料成熔融状。熔融后的原料经过过滤器后进入纺丝箱体，并从喷丝板的细孔中挤出，经空气冷却后得到粗丝；
S3：粗丝经过上油滚轮进行上油，上油后的丝条先卷绕的筒管上，然后再通过温度为50℃的热辊卷绕到丝筒上，得到抗静电DTY丝。上油采用的油剂为制备例1中制备得到的辅助油剂。
表2抗静电DTY丝原料
实施例15
与实施例9不同的是，多孔碳纳米管采用制备例11中经过预处理后的多孔碳纳米管。
实施例16
与实施例9不同的是，多孔碳纳米管采用制备例12中经过改性处理后的多孔碳纳米管。
实施例17
与实施例9不同的是，多孔碳纳米管采用制备例13中经过改性处理后的多孔碳纳米管。
实施例18
与实施例9不同的是，辅助油剂采用制备例2中的辅助油剂。
实施例19
与实施例9不同的是，辅助油剂采用制备例3中的辅助油剂。
实施例20
与实施例9不同的是，辅助油剂采用制备例4中的辅助油剂。
实施例21
与实施例9不同的是，辅助油剂采用制备例5中的辅助油剂。
实施例22
与实施例9不同的是，辅助油剂采用制备例6中的辅助油剂。
实施例23
与实施例9不同的是，辅助油剂采用制备例7中的辅助油剂。
实施例24
与实施例9不同的是，辅助油剂采用制备例8中的辅助油剂。
实施例25
与实施例9不同的是，辅助油剂采用制备例9中的辅助油剂。
实施例26
与实施例9不同的是，辅助油剂采用制备例10中的辅助油剂。
实施例27
与实施例9不同的是，多孔碳纳米管的管径采用1200-1500nm。
实施例28
与实施例9不同的是，多孔碳纳米管的管径采用50-80nm。
实施例29
与实施例9不同的是，多孔碳纳米管的管径为30-40nm。
实施例30
与实施例9不同的是，多孔碳纳米管的管径为2-3nm。
对比例
对比例1
与实施例9不同的是，抗静电剂中的多孔碳纳米管用碳纳米管进行替换。
对比例2
与实施例9不同的是，抗静电剂采用江苏省海安石油化工厂生产的型号为MOA-9PK抗静电剂。
性能检测试验
抗静电检测
样品处理：将样品先用去离子水进行漂洗300次，每次漂洗时间为5分钟，漂洗完成后在温度为50℃的烘箱中烘0.5h，烘干备用。
检测方法:按照FZ/T50035—2016《合成纤维长丝电阻试验方法》测定。取一段100mm长的纤维，在纤维两端粘上导电胶，采用EST121型数字超高阻微电流仪测试纤维100mm间距的电阻值，测试电压为(100±5)V，测量5次取平均值，计算纤维的体积比电阻。
表3抗静电检测结果
摩擦系数测试
摩擦系数采用常州第二纺织机械厂Y151型纱线摩擦系数测定仪测定。设定摩擦系数测定仪的测试速度为30转/分，包角为180°，测试纤维的动摩擦系数。
动摩擦系数的测定方法如下：
以不锈钢辊为辊芯，将步骤2的纤维试样制成纤维辊，完成待测工作。
开启摩擦系数仪，使纤维辊以30转/分的速度转动，慢慢转动天平手柄至到扭力天平指针回复零位或使扭力天平指针在平衡点中心两边等幅摆动，记录此时扭力天平上的读数。每根纤维如此重复操作3次，记录平均值。每个纤维棍测定6根纤维，得到6个纤维与纤维辊表面纤维之间的摩擦力值。测五个纤维辊后求出平均值查表。
表4动摩擦系数检测结果
实施例
动摩擦系数
实施例9
0.451
实施例16
0.241
实施例17
0.457
实施例19
0.342
实施例20
0.287
实施例21
0.223
实施例22
0.212
实施例23
0.231
实施例24
0.221
实施例25
0.226
对比例1
0.513
对比例2
0.467
结合实施例1-14并结合表3可以看出，抗静电剂成分的含量会影响丝线最终的抗静电能力，而且当抗静电剂的含量以实施例9的配比进行配制时，丝线的抗静电能力以及抗静电耐久性能最好。
结合实施例9、15、16、17并结合表3可以看出，抗静电剂中的成分多孔碳纳米管在经过预处理以及改性处理后，对于丝线的抗静电能力的提高具有一定的影响。
结合实施例1-26以及对比例1-2并结合表3可以看出，本申请采用的抗静电剂具有更好的持久性，且多孔碳纳米管对抗静电剂持久能力的影响较大。
结合实施例9、27-30并结合表3可以看出，多孔碳纳米管的长度和管径对于多孔碳纳米管在基体中的分散具有一定的影响，碳纳米管的长度过长或过短、管径过粗或过细均会使得多孔碳纳米管在基体中形成导电网络通路的导电效果。
结合实施例9、16、17并结合表4可以看出，改性处理多孔碳纳米管的过程中采用芥酸改性既可以提高多孔碳纳米管的分散性能，也能提高丝线的润滑性能，而一般的有机酸，例如苯二甲酸仅能提高多孔碳纳米管的分散性能，。
结合实施例9、19-25以及对比例1-2并结合表4可以看出，辅助油剂中添加了微胶囊后，可以在一定程度上提高丝线的润滑性能，可能的原理是微胶囊的相变使得丝线在挤出冷却时温度变化更加平缓，从而使得丝线更加柔软光滑。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
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