一种可导电的聚丙烯复合纱线及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种可导电的聚丙烯复合纱线及其制备方法，涉及复合材料技术领域。本发明专利技术所述的复合纱线包括芯纱和包覆纱，所述芯纱包括铜丝和设置于铜丝表面的碳纤维，所述碳纤维以螺旋交错阶梯状结构对所述铜丝进行包裹；所述包覆纱包覆于所述芯纱的表面，所述包覆纱包括聚丙烯纤维和设置于所述聚丙烯纤维表面的混合材料，所述混合材料为钨颗粒和偶联剂；所述包覆纱是通过对芯纱进行循环电加热的同时包覆于所述芯纱表面。本发明专利技术所述的聚丙烯复合纱线整体具有高导电性的同时具有相对较高强度，不易断裂，可满足多种情况下对于可导电纱线的需求。线的需求。线的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种可导电的聚丙烯复合纱线及其制备方法


[0001]本专利技术涉及复合材料
，尤其涉及一种可导电的聚丙烯复合纱线及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚丙烯是一种性能优良的热塑性合成树脂，具有耐化学性、耐热性、电绝缘性、高强度机械性能和良好的高耐磨加工性能等，无论是在工程作业还是日常用具中，聚丙烯都被广泛使用，聚丙烯材料也常常作为包覆纱芯纱被使用。
[0003]然而目前存在可导电的聚丙烯材料并不十分常见且制备方法并不严谨完善。专利CN 103937107A公开了一种导电聚丙烯的制备方法，运用高混机、密炼机多次混合提炼，使导电材料与聚丙烯材料混合以达到导电效果，然而其混合均匀程度仍有待考量，因此导电性能不稳定，达不到要求的效果。专利CN 104045913 A公开了一种导电聚丙烯材料的配方为聚丙烯50
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70％、玻璃纤维5
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10％、导电炭黑10
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15％、偶联剂2
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8％、增韧剂1
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15％和阻燃剂3
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10％，其理论上确具有导电性，然而此材料力学强度仍然较低，导电材料过少导致导电性能也无法满足需求。专利CN 110468459 A公开了一种复合聚丙烯材料，其制作方法将两种聚丙烯材料熔融融合后再进行喷丝，是一种高复合的材料，但是其性能仍然较为单一，不具备多个市场下的应用能力。专利CN 111073131 A公开了一种复合阻燃导电聚丙烯材料，其成型材料导电均匀，阻燃性能优良，运用导电填料，联合剂等试剂经过多次加工而成，这种制造方式虽增强了导电性，但是原料之间的联系不够紧凑，容易发生断裂、散落等情况，且多次成型的过程略显繁琐。专利CN 103724800 A公开了一种导电聚丙烯复合材料制备方法，其兼顾各个温度区间，注意到原料所需温度的变化，运用双螺旋杆挤出机并划分区域，最后再冷却牵条，风干切粒，然而其温度仅仅针对某种特殊情况设定，固定得过于死板，现实中几乎不可能达到，且没有说明除聚丙烯材料之外的其他材料如何融合。

技术实现思路

[0004]为此，本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中导电聚丙烯存在的导电性能不稳定、制造成本高的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种可导电的聚丙烯复合纱线及其制备方法。
[0006]本专利技术的第一个目的是提供一种可导电的聚丙烯复合纱线，包括芯纱和包覆纱，所述芯纱包括铜丝和设置于铜丝表面的碳纤维，所述碳纤维以螺旋交错阶梯状结构对所述铜丝进行包裹；所述包覆纱包覆于所述芯纱的表面，所述包覆纱包括聚丙烯纤维和设置于所述聚丙烯纤维表面的混合材料，所述混合材料为钨颗粒和偶联剂；所述包覆纱是通过对芯纱进行循环电加热的同时包覆于所述芯纱表面。
[0007]在本专利技术的一个实施例中，所述铜丝为铜的合金材料康铜丝，此种电热丝在长期高温中运行，具有较好的抗氧化性，较高的熔点，并且其化学稳定性好，电阻率高，作为发热
丝能够使生产过程更加稳定，加热不易发生熔断等事故。
[0008]在本专利技术的一个实施例中，所述碳纤维的长度为50
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60cm，以保证其不易在包覆过程中分散，使过程完整连贯。碳纤维具有高导电性、柔软性，值得一提的是，其纤维轴方向具有高强度，因此以螺旋交错阶梯状排列，并加以微捻，进一步使其增加可弯曲度，不易断裂。
[0009]在本专利技术的一个实施例中，所述聚丙烯纤维、钨颗粒和偶联剂的质量比为4
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8：1：0.3
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0.5。
[0010]在本专利技术的一个实施例中，所述聚丙烯纤维的线密度为10
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20tex、导热系数为0.20
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0.24w/mk；所述偶联剂为硅烷偶联剂。
[0011]在本专利技术的一个实施例中，所述聚丙烯购自上海赛科公司，牌号为S2040和/或S2045。所述聚丙烯为嵌断共聚聚丙烯(PP
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B)，其乙烯含量较高，抗冲击性能相比其他聚丙烯材料具有明显优势，一定程度的刚性也提高了冲击强度。
[0012]在本专利技术的一个实施例中，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH560、KH540和KH550中的一种或多种。采用硅烷偶联剂不易发生自聚因而不易使复合材料的热导率下降，可以提高复合材料间的联合性。
[0013]本专利技术的第二个目的是提供所述的聚丙烯复合纱线的制备方法，包括以下步骤，
[0014]S1、芯纱经过水浸润，得到预处理芯纱；
[0015]S2、对S1步骤所述预处理芯纱进行循环电加热，得到循环电加热芯纱；
[0016]S3、采用熔喷法在S2步骤所述电加热芯纱表面包覆聚丙烯纤维，再采用静电纺丝法在聚丙烯纤维表面包覆混合材料，得到所述聚丙烯复合纱线；所述混合材料为钨颗粒和偶联剂。
[0017]在本专利技术的一个实施例中，所述包覆纱机两端使用绝缘材料，并于高速旋转的芯纱两端接上电源正负极，起到通电加热的作用，需要注意的是，此高压电源将与静电纺丝机的高压电源分开接到电源上，两条支路的电流、电压大小互不影响。
[0018]在本专利技术的一个实施例中，所述制备方法以具有串并联功能的高压交流静电纺丝机为发生装置，包括包覆纱机、活塞压力推动仪器、注射器、高压静电纺丝电箱、测温仪和卷绕筒。
[0019]在本专利技术的一个实施例中，所述注射器安装于活塞压力推动仪器上，可设置喷出速度，以此调节按压速度，使得喷出的颗粒或液体可以基本保持匀速匀量。
[0020]在本专利技术的一个实施例中，所述测温仪设置于所述包覆纱机上，当温度达到100
‑
150℃时机器将出于自我保护自动断开加热电流，0.3
‑
0.6s后自动再次加热，由于碳纤维冷却加热极快，温度因此而保持在相对稳定的区间范围内，呈现出有规律的循环简短加热状态，保证了包覆纱机的经济高效同时达到加热的目的。
[0021]在本专利技术的一个实施例中，在S1步骤中，所述水浸润采用的是卷绕筒，所述卷绕筒为中空双层夹层卷绕筒。为防止进入前的碳纤维易分散，采用中空双层夹层的卷绕筒，出于水的浸润效果和表面张力，在中空夹层中注入少许水，保证卷绕筒上的碳纤维芯纱下端可以浸润水中。
[0022]在本专利技术的一个实施例中，在S2步骤中，所述循环电加热的加热温度为100
‑
150℃，循环间隔的时间为0.3
‑
0.6s。
[0023]在本专利技术的一个实施例中，在S2步骤中，所述循环电加热的芯纱长度为30
‑
50cm。
[0024]在本专利技术的一个实施例中，在S3步骤中，所述熔喷过程中聚丙烯的熔体流量为0.05
‑
0.08mL/h；熔融温度为260
‑
270℃。该温度下可以保证聚丙烯纤维的熔融状态，在此状态下聚丙烯纤维的粘附性也极佳。
[0025]在本专利技术的一个实施例中，在S3步骤中，所述熔喷过程中聚丙烯形成锥形纱网，熔喷喷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可导电的聚丙烯复合纱线，其特征在于，包括芯纱和包覆纱，所述芯纱包括铜丝和设置于铜丝表面的碳纤维，所述碳纤维以螺旋交错阶梯状结构对所述铜丝进行包裹；所述包覆纱包覆于所述芯纱的表面，所述包覆纱包括聚丙烯纤维和设置于所述聚丙烯纤维表面的混合材料，所述混合材料为钨颗粒和偶联剂；所述包覆纱是通过对芯纱进行循环电加热的同时包覆于所述芯纱表面。2.根据权利要求1所述的可导电的聚丙烯复合纱线，其特征在于，所述碳纤维的长度为50
‑
60cm。3.根据权利要求1所述的可导电的聚丙烯复合纱线，其特征在于，所述聚丙烯纤维、钨颗粒和偶联剂的质量比为4
‑
8：1：0.3
‑
0.5。4.根据权利要求1所述的可导电的聚丙烯复合纱线，其特征在于，所述聚丙烯纤维的线密度为10
‑
20tex、导热系数为0.20
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0.24w/mk；所述偶联剂为硅烷偶联剂。5.权利要求1
‑
4任一项所述的聚丙烯复合纱线的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，S1、芯纱经过水浸润，得到预处理芯纱；S2、对S1步骤所述预处理芯纱进行循环电加热，得到循环电加热芯纱；S3、采用熔喷法在S2步...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宇清，肖润言，方剑，张克勤，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：