碳黑/聚酯复合纤维中导电组分的研究

论文摘要

本课题是对以碳黑为导电介质,以聚酯PET为基体聚合物的复合型导电纤维的导电组分的研究,其目的是在低附加值的基础上,改善涤纶纤维的导电性,提高其在生产和生活中的应用广度。实验中选用了含碳量不同的切片,采用熔融纺丝的方法进行纺丝,再对成品纤维进行后加工处理,分析研究了CB/PET共混体系的流变性、熔融纺丝的工艺参数以及纤维的导电性和机械性能,并探讨出最佳的工艺参数及工艺路径。研究表明,当偶联剂处理后的CB含量小于30%时,CB和PET的相容性非常好,在这个范围内,随着CB含量的增加,共混体系的表观粘度呈下降趋势;当CB含量一定时,剪切力增大或者温度升高都会导致共混体系的表观粘度下降,流动性提高,表现为切力变稀的特点。研究表明,CB的含量、CB的分散性和纺丝温度是纺丝能否顺利进行的关键因素,挤出速度、卷绕速度和纤维的冷却条件是决定成品丝质量的重要因素,实验中对这些影响因素都做了较深入的探讨。实验还对成品纤维进行了导电性和机械性能的分析和研究,结果表明,CB含量和分散性是纤维导电性能的决定因素,纤维电阻在稀酸或稀碱的作用下表现稳定,但经过拉伸后纤维的电阻大大降低,在温度从20℃升高到80℃的过程中,纤维电阻也有先升高再降低的波动;此外由于碳黑的大量加入,破坏了PET的连续相,使CB/PET纤维的断裂强度、断裂伸长率和初始模量都有所降低。本试验中当CB含量达到22%时,CB/PET纤维的体积电阻率可达10~3Ω·cm,作为复合纤维的导电组分已达到国际领先水平。

论文目录

第一章前言

1.1 导电纤维分类及有机导电纤维的国内外发展现状

1.1.1 导电纤维的分类

1.1.2 有机导电纤维的国内外发展现状

1.2 有机导电纤维的应用

1.3 研制导电聚酯纤维的意义

1.4 本课题研究的内容

第二章原材料的选择

2.1 导电基体聚合物的选择

2.2 导电粒子的选择

2.2.1 CB的分类

2.2.2 CB的化学组成

2.2.3 CB的结构及性能

2.3 表面处理剂的选择

2.3.1 碳黑的分散

2.3.2 表面改性剂选择的依据

2.4 偶联剂的选择

2.4.1 偶联剂的种类

2.4.2 钛酸酯偶联剂选择及添加原理

第三章理论基础

3.1 静电的产生及危害

3.2 导电纤维的导电机理

3.2.1 导电纤维接地

3.2.2 导电纤维不接地

3.3 碳黑的导电机理

3.3.1 导电碳黑的种类

3.3.2 碳黑的导电机理

3.4 共混改性的作用机理

3.5 偶联剂的作用机理

第四章实验部分

4.1 实验所用原料及化学试剂

4.2 实验设备及测试仪器

4.3 实验

4.3.1 CB／PET导电切片的制备

4.3.2 CB／PET导电切片电阻的测试

4.3.3 CB／PET流变性的测试

4.3.4 CB／PET熔融纺丝

4.3.5 纤维强力的测试

4.3.6 纤维电阻的测量

4.3.7 导电纤维耐酸、碱性的测试

4.3.8 共混物熔点及结晶度的测试

4.3.9 扫描电镜（SEM）的测试

4.3.10 纤维的水洗

4.3.11 纤维导电能力的测试

第五章结果与讨论

5.1 CB／PET 共混体系的研究

5.1.1 CB／PET共混体系的流变性

5.1.1.1 CB含量对CB／PET共混体系粘度的影响

5.1.1.2 剪切力对CB／PET共混体系粘度的影响

5.1.1.3 温度对CB／PET共混体系粘度的影响

5.1.2 CB含量对CB／PET共混体系的Tm的影响

5.1.3 CB／PET共混体系的形态结构

5.2 CB／PET共混体系的熔融纺丝工艺

5.2.1 切片干燥工艺对可纺性的影响

5.2.2 CB对CB／PET共混体系的可纺性的影响

5.2.2.1 CB的分散对CB／PET共混体系可纺性的影响

5.2.2.2 CB的含量对CB／PET共混体系的可纺性的影响

5.2.2.3 混合方式对CB／PET共混体系的可纺性的影响

5.2.3 温度对CB／PET共混体系可纺性的影响

5.2.4 挤出速度对CB／PET共混体系可纺性的影响

5.2.5 冷却条件对纤维成形的影响

5.2.6 卷绕速度对纤维性能的影响

5.3 纤维形态结构的分析

5.4 纤维导电性的分析

5.4.1 CB含量对纤维导电性的影响

5.4.2 拉伸对纤维导电性的影响

5.4.3 酸碱对纤维导电性的影响

5.4.4 CB的分散对纤维导电性的影响

5.4.5 温度对纤维导电性的影响

5.4.6 PEG对纤维导电性的影响

5.4.7 洗涤对纤维导电性的影响

5.5 导电纤维机械性能的分析

5.5.1 CB含量对纤维断裂强度的影响

5.5.2 CB含量对纤维断裂伸长率的影响

5.5.3 CB含量对纤维初始模量的影响

第六章论文总结

6.1 论文总结

6.2 存在的问题

参考文献

发表论文情况说明

致谢

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