尼龙(PA 6)导电单丝因其具有良好的抗弯曲疲劳性能，能广泛应用于抗静电运输带或其他抗静电织物，起到安全防护的目的。目前，生产导电单丝的方法有复合法、熔融共混法和涂覆法。金欣[1]、李杰[2]、袁平[3]、王颢[4]等对上述几种方法生产导电丝进行研究,但由于国内还没有卧式复合纺丝机，不能进行大直径(直径为0.12 mm以上)复合导电单丝的生产。涂覆法生产导电单丝的性能虽好，但生产要消耗大量的有机溶剂，生产成本高，而采用导电炭黑[5]与PA 6熔融共混纺丝生产的PA 6导电单丝断裂强度彽(小于8 cN/tex),织造过程中经常断丝。另外，PA 6/高含量碳纳米管在拉伸过程中导电性能会出现大幅度下降[6]。为解决这些难题，作者将炭黑与碳纳米管与PA 6基体共混纺丝，在满足单丝导电性能(表面电阻为104 Ω/cm)的前提下提高导电单丝的断裂强度。

1 实验1．1 原料

PA 6切片：纺丝级，相对黏度为 2.45 ，含水率为500 μg/g，广东新会美达锦纶股份有限公司产；炭黑导电母粒：炭黑质量分数为30%，东莞塑高塑化科技有限公司产；碳纳米管母粒：碳纳米管质量分数为20%，管径为50 nm，杭州福膜新材料科技股份有限公司产。

硅基根管封闭剂是一种含有聚二甲基硅氧烷和牙胶颗粒的有机硅根管充填材料。目前已经推出了四代产品，分别是RoekoSeal、GuttaFlow、GuttaFlow2和GuttaFlow bioseal。本文就上述4种根管封闭剂的化学组成、临床使用情况及相关特性等作一综述，以期为临床应用提供参考。

1．2 仪器与设备

CS65-26EX卧式纺丝机 ：日本Uniplas公司制；FZG30 真空转鼓干燥机：常州市长江干燥设备有限公司制；双TE-50螺杆机：中国江苏(南京)科亚公司制；DO-FB005TN 拉伸强力机：德国Zwick公司制；Quick 499D比电阻仪：常州快克锡焊股份有限公司制；Model 283-10激光测径仪：美国Beta Laser Mike公司制。

1．3 共混切片的制备

先将已经过干燥处理过的炭黑导电母粒按图1和表1的工艺，制成直径为2.4 mm的母粒导电条，测得纯炭黑导电母粒条的表面电阻为310 Ω/cm，以此导电性能为依据，将碳纳米管母粒、炭黑导电母粒、PA 6切片按一定配比(见表2)共混，再按图1和表1的工艺制备共混切片，分别测试炭黑母粒质量分数为80%，60%，40%，20%，0的共混切片的表面电阻，见表2。将所制得的共混切片分别用真空转鼓干燥机以100 ℃干燥24 h，密封保存备用。

 

 

图1 共混切片生产工艺流程示意Fig.1 Flow chart of blended chip production process

 

表1 共混切片加工工艺Tab.1 Processing technology of blended chip

  

项 目参 数喂料速度(kg·h-1)40螺杆转速(r·min-1)300一区温度/℃240二区温度/℃260三区温度/℃250四区温度/℃240五区温度/℃240模头温度/℃240

 

表2 共混切片的组成及表面电阻Tab.2 Composition and surface resistance of blended chip

  

试样碳纳米管母粒质量分数,%炭黑导电母粒质量分数,%PA6切片质量分数,%表面电阻/(Ω·cm-1)0#010003101#1080103302#2060203303#3040303204#4020403305#50050310

注：0#试样不经过双螺杆机。

1．4 导电单丝的制备

由表4可看出，在拉伸之前的6种初生丝表面电阻基本相同，其ρ也都在同一数量级，5#试样所得初生丝的ρ最大，是0#试样(ρ最小)的1.5倍，3#试样是0#试样的1.3倍，说明6种初生丝的导电性能基本相同。在拉伸后，6种导电单丝的表面电阻相差非常大，由于6种卷绕丝的直径相同，其ρ的差异与表面电阻的差异相同，其中ρ较大的4#，5#试样的卷绕丝与0#～3#试样的卷绕丝比较，相差几百倍甚至几千倍，而1#～3#试样的卷绕丝的ρ与0#试样比，相差不大；另外，0#试样初生丝与卷绕丝的ρ相差较小，卷绕丝的ρ比初生丝的只增加了7%，3#试样的ρ也只增加了1.33倍，而4#，5#试样的ρ却增加了300～2 000倍，但总的来说，经拉伸后6个试样的ρ均提高了。

 

 

 

 

图2 导电单丝生产工艺流程示意Fig.2 Flow chart of conductive monofilament production process

1．5 测试方法

力学性能：采用拉伸强力机按GB/T 3916—2013《纺织品 卷装纱 单根纱线断裂强力和断裂伸长率的测定(CRE法)》标准进行测试。测试5次，取平均值。

为了讨论方便，我们定义相对磁感应强度Br(x,y,z)=B(x,y,z)/B(x=0,y=0,z=0)，即相对于原点的磁场强度。我们将相对磁感应强度满足1.01>Br>0.99 条件的区域称为均匀磁场区域，在图(3)中，我们计算了不同a,b的情况下，xz和yz平面内相对磁感应强度的分布特点：

由表3可知，随着试样中炭黑与碳纳米管含量的减少及PA 6含量的增加，最大可拉伸倍数呈现单调上升(在实验区间内)。这主要是因为碳纳米管的导电性能比同样含量的导电炭黑好得多，在保证一定的导电性能时，碳纳米管的加入可大幅降低炭黑的加入量，使炭黑与碳纳米管的总量大幅减少，PA 6的含量增加，而且炭黑不具有拉伸性能，炭黑含量减少，材料拉伸中的危险断裂点就减少，因此,最大可拉伸倍数随之增大。

式中：R为单丝电阻；S是单丝横截面积；L是单丝的测试长度。

2.4 年龄对围产儿死亡发生影响 围产儿死亡的发生率，在经产妇中随年龄组的增高而增高， RR值更高。见表5。

ρ=RS/L

(1)

电阻率(ρ)：参考仪器使用说明书，取单根导电单丝采用表面电阻系数仪进行测试。测试5次，取平均值。按式(1)计算ρ：

1#～4#试样是由炭黑、碳纳米管和PA 6混合而成，虽然碳纳米管的含量没有5#试样高，但在碳纳米管的周围有不同浓度的炭黑存在，使碳纳米管不同程度地裸露在炭黑中，在拉伸时，碳纳米管与炭黑产生协同作用，旧的接触点虽然破坏了，但由于炭黑的存在，容易形成新的接触点，并随着炭黑浓度的下降，ρ的上升幅度增大，并在炭黑母粒质量分数为20%(4#试样)时，出现了急速上升，这说明当炭黑浓度低于一定值时，电阻网络的重新建立非常困难。1#～3#试样所纺的φ0.6 mm导电单丝的表面电阻都达到104 Ω/cm的水平。

2 结果与讨论

2.1 拉伸性能

这是因为在拉伸时，初生丝所建立的电阻网络受到不同程度地破坏所致，0#试样是由导电炭黑与PA 6组成的导电丝，由于炭黑是颗粒状的，炭黑颗粒之间的直接接触机会只与浓度相关，即其导电网络形成的数量只与炭黑的含量相关，在拉伸时，旧的导电网络被破坏，同时新的导电网络建立，所以拉伸后其ρ基本不变。

 

表3 共混试样纺丝时最大拉伸倍数Tab.3 Maximum draw ratio for blendedsamples during spinning

  

试样最小第一辊速/(m·min-1)最大可拉伸倍数0#29.51.691#25.02.002#22.02.273#20.02.504#18.72.675#18.02.78

（表3）说明了从4.5km远的地方来辨认各种颜色的光所需要的亮度。从表中可以发现在任何气候或者时间段，辨认红色光的所需要的照度远远低于其余的各种颜色，表面了各个环境中，红色光都拥有了极佳的视认性。

2．2 导电性能

将上述共混切片采用卧式纺丝机进行纺丝，纺丝工艺流程见图2。生产导电单丝主要工艺参数：螺杆温度为260 ℃，模头温度为260 ℃，冷却水槽为20 ℃，拉伸热水槽温度为85 ℃，第一、第二热箱温度均为190 ℃，第一辊速(经实验后确定的最小辊速)0#～5#试样分别为29.5，25.0，22.0，20.0，18.7，18.0 m/min，第二辊速为40 m/min，第三辊速为52 m/min，第四辊速为50 m/min。纺制的单丝直径为0.6 mm，分别取第一辊入口处初生丝和成品卷绕丝样进行测试。

 

表4 导电单丝的导电性能Tab.4 Conductivity of conductive monofilament

  

试样初生丝直径/mm最大拉伸倍数表面电阻/(Ω·cm-1)ρ/Ω·cm卷绕丝直径/mm表面电阻/(Ω·cm-1)ρ/Ω·cm0#0.7801.693.0×1031.4×1050.65.4×1031.5×1051#0.8482.002.7×1031.5×1050.66.2×1031.7×1052#0.9042.272.6×1031.7×1050.68.8×1032.5×1053#0.9482.502.5×1031.8×1050.61.5×1044.2×1054#0.9842.692.5×1031.9×1050.63.0×1068.5×1075#1.0002.782.7×1032.1×1050.62.3×1076.5×108

为了研究共混试样的纺丝最大拉伸倍数，在固定计量泵速条件下，根据工艺参数进行拉伸实验。第一辊速的取值决定了纺丝总拉伸倍数，在纺丝时，通过不断调整第一辊速值，得到各种共混切片试样能连续纺丝30 min而不发生断丝的最小值，这时的第一辊速最小值就对应该共混试样的纺丝最大可拉伸倍数，实验结果见表3。

5#试样是由碳纳米管与PA 6组成的，碳纳米管是导电性能非常好的微纤体，长径比非常大的碳纳米管与相邻的碳纳米管有两个接触点即可形成导电网络，而碳纳米管的其他部分都在不导电的PA 6包围中，只要有少量的碳纳米管形成导电网络，其ρ就会大幅下降，但初生丝在拉伸时，原来的接触点会发生大幅度的断开，因只有原来接触的点是祼露的，其他的地方都在PA 6的包围中，只有裸露的点相互接触才形成新的网络接触点，这种机率会比破坏的机率低很多，所以经拉伸的初生丝其导电网络受到非常大的破坏，致使其经拉伸后，ρ大幅上升，失去了导电性。

单丝直径：采用激光测径仪进行测试。测试条件和方法按Q/XJS1—2015《工业单丝》标准，将丝样放在激光测径仪上连续测量5 m，记录其平均值，即为单丝的直径。测试5次，取平均值。

2．3 力学性能

由表5可以看出：6种初生丝的断裂强度差异并不大，5#试样初生丝的断裂强度最大，0#试样初生丝的断裂强度最小，5#试样比0#试样的强度只提高了10%，而3#试样比0#试样的强度提高了8.5%，其强度与总碳含量(配方中的炭黑与碳纳米管含量之和)呈负相关；但卷绕丝的强度差异却比较大，5#试样卷绕丝的强度最大，是0#试样的179%，3#试样的强度是0#试样强度的156%。引起差异的主要原因是6种丝的总拉伸倍数差异大，纤维在拉伸时，纤维拉伸后的强度与拉伸倍数成正比，总碳含量的增加导致纤维的拉伸性能下降，因为加入的碳材料不具有拉伸特性，加入量越大，对基体材料PA 6的拉伸性能影响越大。

综合考虑，选择3#试样的配比较为合适，其导电单丝表面电阻为1.5×104 Ω/cm，且强度为12.2 cN/tex，比0#试样提高了50%。

(3)Mg2+和矿化度变异系数均呈现出：哈拉湖南部高山区﹤北侧区域﹤四周河谷平原﹤周围湖泊融区，反应了Mg2+和矿化度在地下水中的含量逐步变大；

当前我国乳腺结节的发病率是非常高的，这会在一定程度上影响到女性的身心健康，及时为其作出快速的诊断，并给予有效的治疗具有非常重要的意义。将BI-RADS应用于超声领域，不仅能够提升其诊断准确率，还因为其具有操作便捷快速的特点，使得其在临床上具有广泛的应用[1]。本文就主要对BI-RADS分类在乳腺良恶性结节诊断中的应用予以探讨，现将结果报告如下。

 

表5 导电单丝的力学性能Tab.5 Mechanical properties of conductive monofilament

  

试样初生丝断裂强度/(cN·tex-1)卷绕丝断裂强度/(cN·tex-1)卷绕丝断裂伸长率,%0#4.77.812.51#4.99.612.32#5.011.112.43#5.112.212.34#5.213.512.55#5.214.013.0

3 结论

a. 由纯炭黑与PA 6组成的导电丝在拉伸过程中的导电网络破坏很少，而由纯碳纳米管与PA 6组成的导电丝在拉伸过程中的导电网络破坏非常大，由炭黑、碳纳米管与PA 6组成的导电丝由于炭黑与碳纳米管的协同作用，拉伸后表面电阻仍可达到104 Ω/cm的水平，可满足客户对其导电性能的要求。

b. 在满足导电要求的情况下，碳纳米管的加入可大幅减少导电丝的总碳含量，从而使初生丝的最大拉伸倍数提高，提高了导电丝在后续织造的通过性能。

c. 选择3#配方制备导电单丝，导电单丝表面电阻可达到104 Ω/cm的水平，而且断裂强度比纯炭黑导电单丝提高50%。

参 考 文 献

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[2] 李杰,史贤宁,吴鹏飞,等.碳黑型复合导电纤维的研制[J].非织造布,2009,16(1):14-18.

Li Jei,Shi Xianning,Wu Pengfei,et al.Research about carbon-black type composite conductive fiber[J].Nonwovens,2009,16(1):14-18.

[3] 袁平,王玥,李翠霞,等.导电单丝生产工艺的探讨[J].纺织科学研究,2011(1):1-9.

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