一种以钛酸盐为原料合成的抗静电纤维及其制备方法

本发明属于功能纤维，具体涉及到一种以钛酸盐为原料合成的抗静电纤维及其制备方法。

背景技术：

1、近年来，导电纤维浅色化进程不断加快，如何开发出色浅、高导电、低成本的浅色导电填料逐步成为国内外研究热点。一般来说，单一组分的导电填料无法同时满足上述要求，因此现有浅色导电填料以复合型材料为主。钛酸盐是有广泛应用的半导体材料，具有催化、光催化、色浅、导电等特性。以钛酸盐为基体合成浅色复合型填料钛酸盐具有低成本、环保、易操作合成的优点。

2、钛酸盐可表示为a2tino2n+1，(a＝li、na、k,n＝3-8)，钛酸盐由层状结构组成，每层由锯齿带状组成。碱金属含量高时(n＝2、3、4)，钛酸盐一般为开层状结构，碱金属含量低时(n＝6、7、8)，钛酸盐一般为隧道状结构。例如，na2ti3o7有3个tio6八面体，具有层状结构；na2ti6o13有6个tio6八面体，具有隧道结构。na2ti6o13由tio6的三维排列组成，由角和边连接在一起，形成有矩形隧道的锯齿状结构，有两个不同大小的隧道三维框架，三个边共享tio6组成正八面体。隧道可以作为良好的宿主结构，这种稳定结构可以容纳体积变化，避免结构退化循环，有利于实现长周期稳定具有出色的化学稳定性和异常高的离子电导率。此外，钛酸钠作为一种零应变材料，具有较高的结构稳定性因此，它们是抗静电纤维、导电纤维候选材料。

3、现有的抗静电纤维难以同步实现色浅、工艺流程简单、成本低。其中工艺复杂的原因主要在于传统的固相烧结法制备晶须工艺流程较长，不适合批量化生产；溶胶凝胶法制备晶须虽然具有纯度高，晶体晶型易控等优点，但一般溶胶到干凝胶的反应需要数天甚至更久，从而导致降低整体效率。化学水解法对防护设备要求高，间接提高了制备成本。水热法虽然拥有操作简单易上手等优点，但由于反应过程往往需要高温高压，从而使得操作安全性能差。其中成本高的原因在于通常采用25nm的二氧化钛原料价格昂贵无法满足产业化生产。因此，亟需一种相对简单方便的浅色钛酸钠抗静电纤维合成方案。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。

3、因此，本发明的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种以钛酸盐为原料合成抗静电纤维的方法。

4、为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：包括，

5、锐钛矿型tio2纳米粉末、nacl、na2co3均匀混合球磨，球磨产物高温煅烧后洗涤去除杂质，即得到晶须状钛酸盐无机材料；

6、晶须状钛酸盐无机材料与成纤高聚物混合纺丝，即得到基于钛酸盐的抗静电纤维。

7、作为本发明所述以钛酸盐为原料合成抗静电纤维的方法的一种优选方案，其中：所述锐钛矿tio2纳米粉末的粒径为25～100nm。

8、作为本发明所述以钛酸盐为原料合成抗静电纤维的方法的一种优选方案，其中：所述锐钛矿型tio2纳米粉末与na2co3的质量比为3～5:1。

9、作为本发明所述以钛酸盐为原料合成抗静电纤维的方法的一种优选方案，其中：所述nacl与na2co3的质量比为6～10:1。

10、作为本发明所述以钛酸盐为原料合成抗静电纤维的方法的一种优选方案，其中：所述混合球磨的球磨转速为200～300r/min，球磨时间为3～5h。

11、作为本发明所述以钛酸盐为原料合成抗静电纤维的方法的一种优选方案，其中：所述球磨产物的高温煅烧温度为800～825℃，煅烧时间为3.5～4.5h，升温速率为5～10℃/min。

12、作为本发明所述以钛酸盐为原料合成抗静电纤维的方法的一种优选方案，其中：所述混合纺丝，其中，晶须状钛酸盐无机材料的添加量为成纤高聚物与晶须状钛酸盐无机材料总量的0.5％～5％。

13、作为本发明所述以钛酸盐为原料合成抗静电纤维的方法的一种优选方案，其中：所述成纤高聚物包括聚丙烯腈、聚酯、聚酰亚胺中的一种或多种。

14、作为本发明所述以钛酸盐为原料合成抗静电纤维的方法的一种优选方案，其中：所述混合纺丝，温度为250～270℃，纺丝速度为550～600m/min。

15、本发明的再一目的是，提供一种以钛酸盐为原料合成的抗静电纤维。

16、本发明有益效果：

17、本发明提出了一种以钛酸盐为原料合成的抗静电纤维及其制备方法，以锐钛矿tio2纳米粉末、nacl、na2co3为原料合成棒状的钛酸盐晶须，其棒状结构能够增加导电网络的形成率，进而提高电荷散逸的能力；此外，利用钛酸盐的光催化、色浅等特点进一步提高纤维的白度和可染色性能,可以避免目前使用抗静电后整理产生的废水环境污染问题,同时避免用传统的深色导电填料导致抗静电产品颜色变深而无法进一步染色等问题。

技术特征：

1.一种以钛酸盐为原料合成抗静电纤维的方法，其特征在于：包括，

2.如权利要求1所述的以钛酸盐为原料合成抗静电纤维的方法，其特征在于：所述锐钛矿tio2纳米粉末的粒径为25～100nm。

3.如权利要求1所述的以钛酸盐为原料合成抗静电纤维的方法，其特征在于：所述锐钛矿型tio2纳米粉末与na2co3的质量比为3～5:1。

4.如权利要求1所述的以钛酸盐为原料合成抗静电纤维的方法，其特征在于：所述nacl与na2co3的质量比为6～10:1。

5.如权利要求1所述的以钛酸盐为原料合成抗静电纤维的方法，其特征在于：所述混合球磨的球磨转速为200～300r/min，球磨时间为3～5h。

6.如权利要求1所述的以钛酸盐为原料合成抗静电纤维的方法，其特征在于：所述球磨产物的高温煅烧温度为800～825℃，煅烧时间为3.5～4.5h，升温速率为5～10℃/min。

7.如权利要求1所述的以钛酸盐为原料合成抗静电纤维的方法，其特征在于：所述混合纺丝，其中，晶须状钛酸盐无机材料的添加量为成纤高聚物与晶须状钛酸盐无机材料总量的0.5％～5％。

8.如权利要求1或7任一所述的以钛酸盐为原料合成抗静电纤维的方法，其特征在于：所述成纤高聚物包括聚丙烯腈、聚酯、聚酰亚胺中的一种或多种。

9.如权利要求7所述的以钛酸盐为原料合成抗静电纤维的方法，其特征在于：所述混合纺丝，温度为250～270℃，纺丝速度为550～600m/min。

10.如权利要求1～9任一所述的合成方法制得的抗静电纤维。

技术总结本发明公开了一种以钛酸盐为原料合成的抗静电纤维及其制备方法，属于功能纤维领域，以锐钛矿TiO<subgt;2</subgt;纳米粉末、NaCl和Na<subgt;2</subgt;CO<subgt;3</subgt;为原料制备利用导电晶须的棒状结构增加导电网络的形成率，进而提高电荷散逸的能力，利用钛酸盐的光催化、色浅等特点进而提高纤维的白度和可染色性能,可以避免目前使用抗静电后整理产生的废水环境污染问题,同时避免用传统的深色导电填料导致抗静电产品颜色变深而无法进一步染色等问题。技术研发人员：逄增媛,孟浩楠,朱亚楠,戚琪受保护的技术使用者：江南大学技术研发日：技术公布日：2024/5/27