一种聚酰亚胺导电面料及其制备方法与流程

1.本发明涉及高性能纤维技术领域，尤其涉及一种导电面料及其制备方法。


背景技术：

2.近年来，随着人们生活水平的不断提高，对于功能性纺织品的需求越来越多，防静电、防辐射纺织品是其中发展最为迅速的产品之一，导电布料目前在防静电领域应用范围非常广泛。在很多容易产生静电的领域，往往物体产生的静电电荷积累越多，很容易造成对外放电的现象，易造成安全隐患。因此，尤其是这类领域，在生产工作过程当中必须要注意防静电危害。所以，在实际应用过程当中，在军工、石油、天然气、化工、海运、煤气、光电子、电子器件制造业、信息通讯、电子医疗等等领域，都能够见到导电布料的应用。
3.高性能聚酰亚胺(pi)纤维是一类分子主链中含有酰亚胺环结构的类环-链型高性能纤维，具有高强高模(拉伸强度可达4.5gpa、初始模量可达201gpa)、耐高温(起始分解温度＞520℃)、耐低温(-269℃不会脆断)、耐溶剂性、耐紫外辐照、阻燃自熄、高尺寸稳定性、高电绝缘、低介电、低蠕变、低真空挥发度等优异的综合性能。在极端环境(航空航天、深海作业、抢险救灾、国防军工等领域)下，与其他高性能纤维相比具有极大的优势，可用作高性能纤维增强复合材料的增强体，有望替代其他高性能纤维，提升增强复合材料的使用领域、寿命和材料性能的可靠性。
4.中国专利申请202111643337.0公开了一种聚酰亚胺防电弧服面料及防电弧服，所述防电弧服面料包含相互独立的三层结构，由外到内分别为外防护层、隔热层和舒适层，外防护层是由聚酰亚胺纤维与芳纶纤维和/或导电纤维制成。该专利申请中制备的面料主要利用聚酰亚胺纤维绝缘、阻燃的特性，添加导电纤维的目的是为了降低纺纱过程中的静电，提高纺纱的成品率，其作用与其所用抗静电剂的作用一样。
5.中国专利申请201710475278.8公开了一种聚酰亚胺/镍复合导电纤维及其制备方法，该复合导电纤维以聚酰亚胺纤维为基纤，通过表面改性离子交换技术，首先在聚酰亚胺纤维表面覆载一层超薄的金属层，随后采用传统的化学镀方法在纤维表面进行金属镍层的均匀沉积，从而得到完善致密的高导电金属镍层。该专利申请中制备的导电纤维存在如下缺点：成本高、污染大，不利于批量化、规模化生产。


技术实现要素：

6.针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种聚酰亚胺导电面料及其制备方法，该导电面料可具有高强、阻燃、导电的特点，另外，该制备方法相对于化学镀制备的导电纤维具有成本低、污染小的优点，便于批量化、规模化生产。
7.根据本发明的目的，一方面，本发明提供了一种聚酰亚胺导电面料，其由聚酰亚胺导电纱线与导电金属纤维织造而成，所述聚酰亚胺导电纱线与导电金属纤维的经纱重量比例为100：3～20，纬纱重量比例为100：2～15。导电金属纤维高于上述比例范围的上限时，面料重量会大幅度增加，增重效果明显；低于上述比例范围的下限时，所制得的面料不能起到
导电作用。在本发明的优选实施方式中，上述用作纬纱的导电金属纤维一般采用金属纤维长丝。
8.本发明中，优选地，所述聚酰亚胺导电纱线由聚酰亚胺短纤维与金属短纤维混纺织造而成，所述金属短纤维所占比例为5wt％～50wt％，即，所述聚酰亚胺短纤维所占比例为50wt％～95wt％。所述金属短纤维高于上述比例范围的上限时，聚酰亚胺导电纤维纱线重量会大幅度增加，增重效果明显；低于上述比例范围的下限时，聚酰亚胺导电纤维不能起到导电作用。更优选地，所述金属短纤维所占比例为5wt％～30wt％。
9.本发明中，优选地，所述导电金属纤维的线密度为55dtex～320dtex，所述金属为选自金、银、铜、铁、铝、不锈钢等中的一种或多种。所述导电金属纤维的线密度不在此范围内时，制备聚酰亚胺导电面料的成品率不高，织造过程中极易出现断纬现象。
10.本发明中，优选地，所述聚酰亚胺短纤维的规格为1.7～6dtex，长度为38～78mm，卷曲数3～15个/25mm，卷曲率2.5～14％，断裂强度1.5-25cn/dtex，断裂伸长率2.0～45％。
11.本发明中，优选地，所述金属短纤维的规格为1.5～7dtex，长度为20～78mm，断裂强度1.5-10cn/dtex，断裂伸长率30～60％。
12.本发明中，优选地，所述聚酰亚胺导电面料的面密度为150～350g/
㎡
。
13.本发明中，优选地，所述聚酰亚胺导电面料的屏蔽效率≥50db，面料电阻≤500mω；经过500次耐磨实验后，屏蔽效率≥50db，面料电阻≤600mω。
14.本发明中，优选地，所述聚酰亚胺导电面料的经纬向断裂强力均为≥800n，经纬向撕破强力≥40n。
15.本发明中，优选地，所述聚酰亚胺导电面料的续燃时间≤1s，阴燃时间≤2s，毁损长度≤5mm，极限氧指数≥40％。另一方面，本发明提供了一种聚酰亚胺导电面料的制备方法，包括以下步骤：
16.1)聚酰亚胺导电纱线与导电金属纤维按照100：3～20的经纱重量比例进行整经处理；
17.2)整经纤维穿综后，使用织机进行织造，其中，纬纱是由所述聚酰亚胺导电纱线与导电金属纤维按照100：2～15的纬纱重量比例织造，得到织造织物；
18.4)对所述织造织物进行后整理，得到聚酰亚胺导电面料。
19.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
20.(1)能够解决聚酰亚胺导电纱线的制备问题，开发出高强聚酰亚胺导电纱线，从而后续能够制备出高强的聚酰亚胺导电面料。
21.(2)能够解决聚酰亚胺导电面料的制备问题，开发出高强、导电、阻燃的聚酰亚胺导电面料。
22.(3)制备方法相对于化学镀制备的导电纤维成本低、污染小，能够实现聚酰亚胺导电纱线和聚酰亚胺导电面料的批量化、规模化制备。
具体实施方式
23.以下结合具体实施例，对本发明作进一步的说明，但本发明并不限于以下实施例。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。实验中所用的聚酰亚胺纤维长
丝由江苏先诺提供。参考标准为《gb/t6568-2008带电作业用屏蔽服装》。以下实施例中的比例均为重量比例。
24.实施例1
25.聚酰亚胺短纤维与铝短纤维按照95：5的比例混合，纺制成21支双股聚酰亚胺导电纱线，聚酰亚胺导电纱线与铝纤维长丝按照92：8的比例进行整经处理。整经纤维穿综后，使用织机进行织造，其中纬纱是由聚酰亚胺导电纱线与银纤维长丝按照96：4的比例织造，对织造织物进行后整理，即可得到面密度为150g/
㎡
的高强阻燃聚酰亚胺导电面料a。
26.实施例2
27.聚酰亚胺短纤维与银短纤维按照7：3的比例混合，纺制成21支双股聚酰亚胺导电纱线，聚酰亚胺导电纱线与银纤维长丝按照10：1的比例进行整经处理。整经纤维穿综后，使用织机进行织造，其中纬纱是由聚酰亚胺导电纱线与银纤维长丝按照10：1的比例织造，对织造织物进行后整理，即可得到面密度为280g/
㎡
的高强阻燃聚酰亚胺导电面料b。
28.实施例3
29.聚酰亚胺短纤维与铜短纤维按照1：1的比例混合，纺制成21支双股聚酰亚胺导电纱线，聚酰亚胺导电纱线与铜纤维长丝按照4：1的比例进行整经处理。整经纤维穿综后，使用织机进行织造，其中纬纱是由聚酰亚胺导电纱线与铜纤维长丝按照20：1的比例织造，对织造织物进行后整理，即可得到面密度为350g/
㎡
的高强阻燃聚酰亚胺导电面料c。
30.实施例4
31.聚酰亚胺短纤维与不锈钢短纤维按照93：7的比例混合，纺制成21支双股聚酰亚胺导电纱线，聚酰亚胺导电纱线与不锈钢长丝按照9：1的比例进行整经处理。整经纤维穿综后，使用织机进行织造，其中纬纱是由聚酰亚胺导电纱线与不锈钢纤维长丝按照9：1的比例织造，对织造织物进行后整理，即可得到面密度为240g/
㎡
的高强阻燃聚酰亚胺导电面料k。
32.对比例1
33.聚酰亚胺短纤维纺制成21支双股聚酰亚胺纱线，聚酰亚胺纱线进行整经处理。整经纤维穿综后，使用织机进行织造，其中纬纱与纬纱相同，对织造织物进行后整理，即可得到面密度为280g/
㎡
的高强阻燃聚酰亚胺面料d。
34.对比例2
35.21支银纤维进行整经处理。整经纤维穿综后，使用织机进行织造，其中纬纱与纬纱相同，对织造织物进行后整理，即可得到面密度为280g/
㎡
的导电银面料e。
36.对比例3
37.聚酰亚胺短纤维与银短纤维按照2：3的比例混合，纺制成21支双股聚酰亚胺导电纱线，其余工艺同实施例2一样，即可得到面密度为280g/
㎡
的聚酰亚胺导电面料f。
38.对比例4
39.经纬向聚酰亚胺导电纱线与银纤维长丝均按照7：3的重量比例进行处理，其余工艺同实施例2一样，即可得到面密度为280g/
㎡
的聚酰亚胺导电面料g。
40.表1
[0041][0042][0043]
从表1的对比例1和对比例2可以看出，聚酰亚胺纱线制备的面料不导电，不能用作带电作业服的面料，而金属纤维强度高，柔韧性差，对生产设备损伤大，不能用纯的金属纤维制备面料。
[0044]
对比例3与实施例2对比，屏蔽效率降低14％且衣料电阻效率提高6％，主要原因是对比例3中，导电金属纤维的加入比例提高，增加了聚酰亚胺纱线的重量，相同面密度条件下，使得面料的经纬密度降低，屏蔽效率降低，而且，金属纤维的加入比例提高，提高了面料的导电性能，所以面料导电性能会提高。
[0045]
对比例4与实施例2对比，屏蔽效率降低19％，衣料电阻效率提高37.8％，主要原因也是对比例4中，金属纤维长丝重量比例提高，相同面密度条件下，面料变得稀疏，屏蔽效率大幅度降低，而导电性能会明显提升。
[0046]
从对比例3和对比例4可以看出，金属纤维的加入比例超过本发明规定范围后，屏蔽效率会降低，有可能会影响到使用者的人身安全。
[0047]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。