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导电炭黑在化学纤维中的应用情况

来源:碳黑工业 | 作者:德隆导电炭黑 | 发布时间: 2023-03-05 | 1320 次浏览 | 分享到:

1.炭黑在抗静电、导电纤维中的应用历史及发展趋势由于合成纤维疏水性高,干燥时,因摩擦而容易积聚静电荷,电压可达10kV以上,这就是纤维产品易产生静电的现象。由此给工业生产及人民生活带来了危害,并严重地限制了它的使用范围,许多工业部门明确规定不准穿着化纤工作服:在易燃、易爆气体场所,化纤工作服所引起的静电,具有“活动火柴”的危险;容易带静电的工作服在精密仪器车间、电子计算机房等场所同样不能使用,因为静电场会使仪表受到干扰、集成电路遭到破坏而造成损失。为此,对合成纤维的抗静电及导电性能研究越来越受到人们的重视。

20世纪60年代末期,日本帝人公司最早成功开发了表面涂覆炭黑的有机导电纤维,由此逐步出现了表面镀覆金属的导电纤维。1975年,美国DuPont公司首先利用复合纺丝技术制成含有炭黑导电芯的复合导电纤维"AntronⅢ",并在地毯制造中得到了成功的应用。此后,世界各大化纤公司纷纷开始研究炭黑复合导电纤维。1977年,孟山都公司研制成并列型“Utron”炭黑导电纤维。继而,腈纶"Sx-7"型炭黑导电纤维(东丽公司)、"Belltron"型锦纶炭黑导电纤维(钟纺公司)、“MeganaⅢ”型炭黑导电纤维(尤尼奇卡公司)、“Kuracaro”型炭黑导电纤维(可乐丽公司)、“KE-9”型导电纤维(东洋纺公司)及“帕米尔Ⅱ”型炭黑导电纤维(东洋纤维公司)相继被研制成功。此后,各大纤维公司积极地将产品推向市场,出现了炭黑复合导电纤维研究及应用的鼎盛时期。但是,通常含炭黑导电纤维的外观均为黑色或深灰色,严重影响了它在各个领域中的应用。因此,20世纪80年代又开始了导电纤维的白色化研究。

炭黑与二氧化硅、二氧化锡、氧化锌和二氧化钛等白色纳米粉体混合可制成白色或浅色炭黑复合粉体,将此粉体与成纤聚合物混合纺丝,或通过吸附法、浸渍法将此粉体覆盖于纤维表面;再或者通过复合纺丝法直接将炭黑包覆于聚合物芯层,就可制成白色或浅色导电纤维。日本的钟纺、尤尼奇卡、帝人等公司先后推出了自己的白色导电纤维。

我国抗静电、导电纤维的发展较慢。20世纪80年代开始生产金属纤维和碳纤维,将其与化学纤维混纺,制得抗静电、导电纤维;目前,国内抗静电、导电纤维还主要采用纤维表面涂覆炭黑的方法进行生产,有些公司及科研院所正在研究、开发炭黑复合型导电纤维,如江苏纺织研究所研制的三芯型炭黑聚酯复合导电纤维。

此外,按照截面形状,抗静电及导电纤维大致可以分为外露型、部分外露型和非外露型。外露型放电迅速、抗静电、导电性能好,但颜色较深,导电组分易损耗,不耐洗涤,纤维会因放置时间长和高温加工而失去抗静电、导电性能,纺丝时导电微分对喷丝头有磨耗,拉伸时易产生毛丝。部分外露型也存在纺丝问题。非外露型虽然色相及纺丝问题得到解决,但是放电性能差。近几年来,针对这些问题,许多公司及研究单位正在研究永久性、新型复合抗静电及导电纤维。如制造特殊的复合纤维,使导电炭黑以小于1.5μm的幅度间隔在纤维表面外露,利用此法制得的纤维耐久性能、放电性能良好,且不会产生纺丝问题。

2.炭黑在纤维染色中的应用

炭黑在纤维原液着色中也有较广泛的应用。通常,先将炭黑制造成黑色母粒,然后在纺丝过程中加入,制造有色纤维,这就是纤维生产中常用的色母粒染色法,也是化学纤维原液着色中比较先进的一种方法。此法主要应用于聚酯、聚丙烯纤维的染色工艺。

据估算,我国合成纤维用黑色母粒所需炭黑每年在2000t左右,此量仅为美国塑料用炭黑的4%左右。随着近几年纤维、纺织工业的不断发展,对炭黑的需求也将会不断增加。