一种抗静电高性能纤维处理剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及高性能有机纤维处理剂的制备及应用领域，具体涉及一种抗静电高性能纤维处理剂的制备方法及应用，尤其适用于聚酰亚胺纤维和芳纶纤维用抗静电处理剂。
技术背景
聚酰亚胺纤维和芳纶纤维都是高性能纤维的重要品种，不仅具有高强、高模、耐高温、质量轻等优良性能，其耐酸碱等化学腐蚀性、绝缘性和抗老化性能也十分优越，使用生命周期长，可在恶劣的环境条件下长期使用，被广泛应用于航空航天、绝缘阻隔、环境保护等领域。与芳纶纤维相比，聚酰亚胺纤维耐热等级更高，阻燃更好，耐候性更佳。
市售的聚酰亚胺纤维和芳纶纤维表面形貌光滑，具有优异的力学性能，可作为增强材料，通过与树脂复合，制成增强复合材料。纤维与树脂复合工艺过程中，纤维光滑的表面结构在一定程度影响其与树脂基体的浸润性，进而影响复合材料的界面结合强度。聚酰亚胺纤维和芳纶纤维的表面比电阻较高，集束性相对较差，抱合力较小，在纺纱、织造过程中更容易因摩擦而产生的静电，易出现毛丝，给织物纺纱、织造带来困难，导致织物表面瑕疵多，优品率低，纤维表面性能需要进一步改善。
发明内容
本发明目的在于，提供一种抗静电高性能纤维处理剂，以减少纤维在纺纱、织造过程中产生的静电，降低纤维表面的比电阻，提高纤维抱合力，减少出现的毛丝，提高织造产品的质量。
本发明的再一目的在于，提供上述抗静电高性能纤维处理剂的制备方法。
本发明的又一目的在于，提供上述抗静电高性能纤维处理剂的应用。
本发明目的通过下述方案实现：一种抗静电高性能纤维处理剂，按重量份计，包括：
水溶性聚酰亚胺%205-10份
分子量不大于1500的中低分子量聚乙二醇
%205-20份
低分子量的聚丙二醇%205-10份
分子量在1800-2400区间的丙二醇嵌段聚醚
%205-25份
聚季胺盐-7%205-10份
脂肪醇聚氧乙烯醚%202-5份
水%2040-60份，
上述组分混合得到的混合物，用聚羧酸类螯合分散剂中和，至pH为6-8。
本发明用于纤维表面处理，在纤维外面形成包裹层，改善纤维表面性能，赋予纤维优良的保湿、润滑、抗静电性能，可以减少纤维在纺纱、织造过程中产生的静电，纤维集束性提高，出现的毛丝减少，提高织造产品的质量。
具体的，所述的水溶性聚酰亚胺重量份为5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、或10份。
所述的分子量不大于1500的中低分子量聚乙二醇重量份为5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20份。
所述的低分子量的聚丙二醇重量份为5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、或10份。
所述的分子量在1800-2400区间的丙二醇嵌段聚醚重量份为5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24或25份。
所述的聚季胺盐-7重量份为5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、或10份。
所述的脂肪醇聚氧乙烯醚重量份为2、2.5、3、3.5、4、4.5或5份。
在上述方案基础上，优选的，所述的水溶性聚酰亚胺用pH值为10-12的水溶性聚酰亚胺液体YE-1066、1022。如选用上海野禾工贸有限公司的水溶性聚酰亚胺液体YE-1066、1022产品。
优选的，所述的中低分子量聚乙二醇为PEG400-PEG1500区间的一种或其混合产品，具有保湿、润滑、抗静电的作用。
优选的，所述的低分子量的聚丙二醇为PPG-200、PPG-400、PPG-600中的一种或其混合物，具有润滑、增溶、抗静电性和消泡的作用。
本发明体系中，分子量在1800-2400区间的丙二醇嵌段聚醚是一种优良的润湿剂，可增加载体的渗透性，对合成纤维具有持久的静电防护作用。
优选的，所述的脂肪醇聚氧乙烯醚可以是脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-5、AEO-7、AEO-9、AEO-10或几种的混合，增加渗透力。
本发明体系中，聚季胺盐-7为聚季铵盐阳离子型高分子聚合物，具有吸咐性、润湿性、柔软性、成膜性，常用于日化产品具有保湿、抗静电和滑爽感等效果。
优选的，所述的聚羧酸类螯合分散
本发明还提供了一种根据上述抗静电高性能纤维处理剂的制备方法，包括下述制备步骤：
1）、将水溶性聚酰亚胺加入水中搅拌溶解；
2）、依次边搅拌边加入聚乙二醇、聚丙二醇、丙二醇嵌段聚醚、聚季胺盐-7、脂肪醇聚氧乙烯醚，至完全分散溶解；然后，
3）、边搅拌边加入聚羧酸类螯合分散剂，调节体系的pH值至6-8；
4）、补加剩余的水，搅拌均匀，放置待溶液稳定，得到用于聚酰亚胺纤维的抗静电高性能纤维处理剂。
本发明提供一种根据上述的抗静电高性能纤维处理剂的应用，用于聚酰亚胺纤维的表面处理。本发明处理剂中的树脂成分，在聚酰亚胺纤维表面形成过渡层，有效提高其与树脂基体的浸润性，有利于纤维与树脂基体的机械啮合与化学结合。
本发明用于聚酰亚胺纤维表面处理的方法，包括下述步骤：
配制2-5%的工作液，放入料槽，将纤维浸入工作液中，时间为30-40s,温度为25-40℃，之后在120-180℃温度条件下干燥120-200s，收卷。
本发明也提供了一种根据上述的抗静电高性能纤维处理剂的应用，用于芳纶纤维的表面处理。
本发明用于芳纶纤维表面处理的方法，包括下述步骤：
配制2-5%的工作液，放入料槽，将纤维浸入工作液中，时间为30-40s,温度为25-40℃，之后在120-180℃温度条件下干燥120-200s，收卷。
本发明的优越性在于：本发明用于纤维表面处理，在纤维外面形成包裹层，改善纤维表面性能，赋予纤维优良的保湿、润滑、抗静电性能，可以减少纤维在纺纱、织造过程中产生的静电，纤维集束性提高，出现的毛丝减少，提高织造产品的质量。同时，本发明处理剂中的树脂成分，在纤维表面形成过渡层，有效提高其与树脂基体的浸润性，有利于纤维与树脂基体的机械啮合与化学结合。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
一种抗静电高性能纤维处理剂，包括以下原料：
水溶性聚酰亚胺%2010份
聚乙二醇PEG-40012份
聚丙二醇%20PPG-600%207份
丙二醇嵌段聚醚（分子量2200）%2015份
聚季胺盐-7%205份
脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-92份
水%2049份
聚丙烯酸(40%%20)%20若干，调节pH值。
制备工艺：
1、将水溶性聚酰亚胺加入水中搅拌溶解；
2、依次边搅拌边加入聚乙二醇、聚丙二醇、丙二醇嵌段聚醚、聚季胺盐-7、脂肪醇聚氧乙烯醚，使完全溶解分散；
3、边搅拌边加入聚丙烯酸(固含量40%%20)分散剂，调节体系的pH值至6-8；
4、搅拌均匀，放置待溶液稳定。
本实施例制备的高性能纤维处理剂应用工艺，按下述步骤：
配制工作液：
5%%20处理剂水溶液；
放入料槽，将聚酰亚胺长丝纤维（200D%20江苏先诺新材料有限公司产）浸入工作液中，时间为30s,温度为30℃，之后进入干燥箱，干燥温度160℃，干燥时间150s，收卷。
应用本实施例1材料与未使用实施例1材料的质量比电阻(Ω·g/cm2)进行对比，见表1所示：
PI长丝的质量比电阻未加抗静电剂时在1012的数量级，施加5%本实施例抗静电高性能纤维处理剂后，质量比电阻降至107的数量级，静电可以及时消除。
实施例2
一种抗静电高性能纤维处理剂，包括以下原料：
水溶性聚酰亚胺5份
聚乙二醇PEG-10005份
聚丙二醇 PPG-40010份
丙二醇嵌段聚醚（分子量2400）20份
脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-9 2份
脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-5 0.5份
聚季胺盐-78份
水49.5份
2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸（固含量50%）若干，调节pH值。
制备工艺：
1、将水溶性聚酰亚胺加入水中搅拌溶解；
2、依次边搅拌边加入聚乙二醇、聚丙二醇、丙二醇嵌段聚醚、聚季胺盐-7、脂肪醇聚氧乙烯醚，使完全溶解分散；
3、边搅拌边加入2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸 (固含量50% )分散剂，调节体系的pH值至6-8；
4、搅拌均匀，放置待溶液稳定。
本实施例制备的高性能纤维处理剂应用工艺，按如下步骤：
配制工作液：
4% 处理剂水溶液；
放入料槽，将芳纶1313长丝纤维（200D烟台泰和新材有限公司）浸入工作液中，时间为30s,温度为25℃，之后进入干燥箱，干燥温度120℃，干燥时间300s，收卷。
应用本实施例2材料与未使用实施例2材料的质量比电阻(Ω·g/cm2)进行对比，见表2所示：
芳纶1313长丝的质量比电阻未加抗静电剂时在1013的数量级，施加4%本实施例抗静电剂后，质量比电阻降至107的数量级，静电可以及时消除。
