導(dǎo)電炭黑在化纖中的應(yīng)用主要是作為抗靜電、導(dǎo)電劑和染料。

一、炭黑在抗靜電纖維中的應(yīng)用

       抗靜電纖維是指在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下電阻率小于10¹⁰Ω· cm的纖維或靜電荷逸散半衰期小于60s的纖維，在紡織加工和其制品的使用過程中能夠降低靜電電位或使靜電電位消失的纖維，有暫時(shí)性和永久性兩種抗靜電纖維。靜電產(chǎn)生的原因是因?yàn)榇蠓肿右怨矁r(jià)鍵結(jié)合，不能電離，也不能傳遞電子，再加上大分子基團(tuán)極性小、疏水性大、電荷不易逸散，電阻率高達(dá)10¹²Ω~10¹³Ω· cm,所以合成纖維易產(chǎn)生靜電?？轨o電纖維具有體積電阻率小，靜電易于消除，加工和安全性能良好等優(yōu)點(diǎn)，而其物理、化學(xué)性能基本上不受影響。主要品種有黏膠、滌綸、錦綸和腈綸等抗靜電纖維。

抗靜電纖維主要用于對(duì)抗靜電要求較高的部門或行業(yè)，例如，制造防塵服，無菌、無靜電工作服，防爆除塵用品，過濾氈，濾塵袋，防電磁波輻射材料,地毯，礦山運(yùn)輸帶，汽車內(nèi)裝飾用品等。

抗靜電纖維的制造方法有多種，其中，抗靜電長(zhǎng)期有效且經(jīng)濟(jì)的方法是利用熔融紡絲法將導(dǎo)電炭黑加入至到化學(xué)纖維中制備成抗靜電纖維，制造方法如下：

(1)共混法

在聚合成的絲時(shí)，將聚合物或切片與導(dǎo)電炭黑粉體混合紡絲，可以制得抗靜電纖維。為了提高導(dǎo)電炭黑的分散性能，一般利用偶聯(lián)劑對(duì)導(dǎo)電炭黑進(jìn)行表面處理。常用的的偶聯(lián)劑有硅氧烷類、氨基硅氧烷類、乙二醇。

此法制備的抗靜電纖維，抗靜電效果相對(duì)耐久，這是因?yàn)閷?dǎo)電炭黑粒子在纖維截面中以較高的密度存在。沿纖維軸向推列，在纖維內(nèi)部形成運(yùn)送或傳導(dǎo)電荷的低電阻通路，纖維內(nèi)部和外層表面都可以使電荷迅速逸散，抗靜電效果顯著提高。

(2)添加導(dǎo)電炭黑抗靜電母粒紡絲法

利用乙二醇或其他偶聯(lián)劑將導(dǎo)電炭黑表面進(jìn)行處理，將處理后的導(dǎo)電炭黑粉體與聚合物載體，如聚酯切片，一起通過雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，制得導(dǎo)電炭黑抗靜電母粒。再將母粒和紡絲切片混合均勻后，通過熔融紡絲就可制得抗靜電纖維。采用此法，可以保證導(dǎo)電炭黑具有較好的分散性能及較好的導(dǎo)電性能。

(3) 復(fù)合紡絲法

這是目前制備抗靜電纖維常用的方法。 如制成海島型或芯鞘型復(fù)合纖維，其中島相或芯部為含抗靜電劑的聚合物組分，而作為海相或鞘部的基體聚合物對(duì)抗靜電組分有保護(hù)作用，以保持長(zhǎng)期的抗靜電性能，同時(shí)不影響纖維原有的風(fēng)格和力學(xué)性能。

二、導(dǎo)電炭黑在導(dǎo)電纖維中的應(yīng)用

       導(dǎo)電纖維是指在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下電阻率小于10⁷Ω·cm的纖維。高比電阻導(dǎo)電纖維可用于防靜電工作服、手套、地毯、窗簾、交通工具內(nèi)裝飾、計(jì)算機(jī)房工作室、醫(yī)院等要求屏蔽靜電的場(chǎng)所。中等比電阻導(dǎo)電纖維主要用于石油、石化、煤炭、塑膠、橡膠等行業(yè)。低比電阻導(dǎo)電纖維主要用于廣播、電視臺(tái)、電子儀器、精密設(shè)備等防止電磁波干擾的領(lǐng)域。

導(dǎo)電纖維常通過將無導(dǎo)電性能的有機(jī)纖維和導(dǎo)電組分復(fù)合改成。這種方法利用了聚合物的易成型性和柔軟性，因面，不僅且還通過不同的復(fù)合方法和復(fù)合的程度來調(diào)節(jié)纖維的導(dǎo)電程度，而且還可以通過聚合物內(nèi)的分子取向程度來調(diào)節(jié)其導(dǎo)電的各向異性。

(一)導(dǎo)電炭黑導(dǎo)電纖維的基本制備方法

1.表面涂覆法

將導(dǎo)電炭黑粉末加黏合劑涂覆于纖維表面后固化即可制得導(dǎo)電纖維。這種方法制得的纖維導(dǎo)電性能好，但染色性和耐久性較差，產(chǎn)量低且成本高。

2.復(fù)合紡絲法

采用混煉或混合的方法，將導(dǎo)電炭黑均勻地分散于基體聚合物中，形成導(dǎo)電組分，然后再與非導(dǎo)電組分(主體聚合物)復(fù)合紡絲來制得復(fù)合導(dǎo)電纖維。導(dǎo)電組分的基體聚合物有聚酰胺、聚酯、聚乙烯、聚乙二醇等。非導(dǎo)電組分可以是同一種聚合物，也可以選擇兩種或兩種以上的聚合物。

(二)典型導(dǎo)電纖維工藝

以炭黑類(乙炔黑、槽法炭黑、爐黑、熱裂解炭黑、軟質(zhì)炭黑等)作為導(dǎo)電成分的炭黑復(fù)合導(dǎo)電纖維，在工業(yè)化的導(dǎo)電纖維中，是發(fā)展較快、產(chǎn)量最大的品種。它所使用的炭黑要求電阻率小，且能很好地分散在基體聚合物(聚酰胺、聚乙烯、聚氧乙烯、脂肪酸聚酯等)中。導(dǎo)電組分中炭黑的含量視基體聚合物及炭黑種類而定，炭黑含量一般在3%~40%之間時(shí)，可保證紡絲順利進(jìn)行，纖維力學(xué)性能也不會(huì)大幅下降。非導(dǎo)電組分可采用聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚氨酯、聚丙希腈等成纖聚合物。由于炭黑的加入，導(dǎo)電纖維外觀呈黑色，為了減少黑色外觀對(duì)應(yīng)用范圍的限制，可設(shè)計(jì)制造不同復(fù)合形態(tài)和截面形狀的炭黑復(fù)合導(dǎo)電纖維。

1.炭黑型聚酯導(dǎo)電纖維典型工藝

(1) 炭黑導(dǎo)電復(fù)合聚酯PET纖維

　    用這種方法生產(chǎn)的導(dǎo)電纖維電阻率在10⁵~10⁷Ω·cm。 加入炭黑雖然可以制得導(dǎo)電性能優(yōu)良的化學(xué)纖維，但纖維顏色較深，多為黑色、灰色或灰白色，限制了纖維在某些領(lǐng)域應(yīng)用。

    　(2) 發(fā)黑導(dǎo)電復(fù)合聚酯PT (聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)纖維

日本專利曾報(bào)道了一種高效導(dǎo)電纖維的制造方法，質(zhì)量配比:導(dǎo)電炎黑母粒5~8份，PPT聚酯粉體92~95份。其中，導(dǎo)電母粒配比:偶聯(lián)劑CT-928,1%~6%;抗氧化劑采用1010和DLTP復(fù)配，兩者所占份數(shù)相同，各為0.5%~2%;分散劑為聚乙烯醇2000，5%~20%;硬脂酸鎂，1%~5%。

以上導(dǎo)電母粒質(zhì)量配比均為炭黑質(zhì)量百分比。制備方法:把導(dǎo)電炭黑作為導(dǎo)電組分通過包覆分散處理，使其均勾分散在載體聚酯中，通過高速攪拌混合擠出制成母粒，再用雙螺桿進(jìn)行復(fù)合紡絲，紡制成具有特殊功效的導(dǎo)電纖維。此導(dǎo)電粉體在載體聚酯中具有良好的分散性能，因而具有良好的可紡性，提高了紡絲速度，降低了制造成本。

2.炭黑型聚酰胺抗靜電、導(dǎo)電纖維典型工藝

PAREL II炭黑導(dǎo)電復(fù)合錦綸6長(zhǎng)絲制備工藝如下。在錦綸6中加人30%的炭黑，得到電阻率約為10Ω·cm,熔融黏度約102Pa·s(280℃)的導(dǎo)電組分(A);  在錦綸6中混人5%的消光劑TiO₂,得到熔融黏度為60Pa·s(280℃)的非導(dǎo)電組分(B)。 然后通過復(fù)合紡絲法制得芯層為導(dǎo)電組分(A)，外層為非導(dǎo)電組分(B)的復(fù)合導(dǎo)電纖維，并將其在高溫(180℃) 下拉伸。當(dāng)炭黑占纖維總重的5%時(shí)，即可得到具有良好導(dǎo)電性能的導(dǎo)電纖維。

3.炭黑型聚丙烯腈抗靜電、導(dǎo)電纖維典型工藝

SA-7炭黑復(fù)合導(dǎo)電腈綸短纖維制備工藝如下。將導(dǎo)電性的油爐氣炭黑以35%的比率混人聚醚酯接枝聚丙烯腈共聚物的二亞甲基砜溶液，在高速混合裝置(均勻流動(dòng)混合器)中混合，均勻分散，調(diào)制成導(dǎo)電組分(A)。 丙烯腈195.5 份，丙烯酸甲酯19.5份，丙烯磺酸鈉2.2份，水10.0 份，二亞甲基砜760份，偶氮二異丁腈3.3份，以上體系進(jìn)行共聚合反應(yīng)制備非導(dǎo)電組分丙烯腈系聚合物(B)。將(A)混合分散于(B)后，進(jìn)行濕法紡絲，并進(jìn)行5倍拉伸。(A)與(B)屬有一定親和性的非相容體系，(A)以島狀存在于(B)中，使纖維具有導(dǎo)電性。用此法制得的SA-7短纖維，雖然加入炭黑量?jī)H為纖維總量的7%，但因?yàn)樘亢诟邼舛燃性趰u相中，纖維縱向形成導(dǎo)電通路，而使得纖維有充分的導(dǎo)電性。

4.炭黑導(dǎo)電黏膠短纖維典型工藝

炭黑導(dǎo)電黏膠纖維可采用紡前注射法生產(chǎn)，即在送紡黏膠管路上安裝一個(gè)動(dòng)態(tài)混合器，將制備好的炭黑導(dǎo)電色漿母液經(jīng)過柱塞泵按加量要求均勻、穩(wěn)定地注人動(dòng)態(tài)混合器，黏膠和導(dǎo)電色漿母液在動(dòng)態(tài)混合器中充分均勾混合后，連續(xù)不斷地送至紡絲機(jī)紡絲。其中，粘膠組成甲纖8.7±0.2)%，含堿(5.0±0.1)%,黏度(40±5)s(落球黏度)，熟成度(10. 0±0. 5)mL(10%氯化銨值)，黏膠中炭黑加入量占甲纖含量的30%，紡絲酸浴組成:硫酸(110±2)g/L,硫酸鋅(13±0.5)g/L硫酸鈉(345土5)g/L 溫度(50±1)C. 在此工藝條件下，可生產(chǎn)出1.67dtexX38mm的導(dǎo)電黏膠短纖維。

三、炭黑在纖維著色中的應(yīng)用

炭黑作為染料在纖維中的應(yīng)用，可以在纖維加工過程中直接加入炭黑，進(jìn)行染色。但目前，應(yīng)用較為廣泛的染色方法是色母粒著色。它是化學(xué)纖維原液著色中的一種。將染(顏) 料制成色母粒后，用無色樹脂(素?；蛩仄?按一定比例與之混合，紡制成有色纖維。由于使用色母粒產(chǎn)品，無粉塵飛揚(yáng)，且能改善作業(yè)環(huán)境，而且與其他方法相比，具有色牢度好、色調(diào)均勻、色澤鮮艷、色譜齊全、加工成本低、后染均勻等優(yōu)點(diǎn)，因此，近年來，炭黑色母粒在國內(nèi)的生產(chǎn)發(fā)展非常迅速。

在多種多樣、色彩繽紛的色母粒中，黑色母粒尤為人們所青睞。色母粒炭黑廣泛用于合成纖維和塑料的著色。在黑色母粒中，通常加有高濃度的炭黑著色劑，這種黑色母粒再與素粒配合，能紡出理想的黑色或灰色長(zhǎng)絲。纖維的染色通常要在250~ 300C的溫度下進(jìn)行，由于有機(jī)染料在此溫度下不穩(wěn)定，因而使用炭黑是最為合適的。對(duì)某些需要有高度耐曬、色牢度和熱牢度及耐紫外線穩(wěn)定性的產(chǎn)品，目前主要采用將色母粒混在切片中紡絲或在螺桿擠出機(jī)喂料前注人染料的方法。與其他染料相比，炭黑具有良好的耐熱性，纖維截面上的顏料粒子分布良好，染色均勻。

色母粒著色因其具有更佳的經(jīng)濟(jì)效益和靈活性，而被廣泛采用，色母粒著色聚脂、聚丙始纖維黑色絲也因此得到了較大的發(fā)展。炭黑在聚酯熔體色母粒著色中占據(jù)重要的位置，在溶體著色聚酯長(zhǎng)纖、短纖中，黑色有70%此外，發(fā)照在聚酰胺纖維的著色中也有大量的應(yīng)用。

炭黑除了在纖維常規(guī)染色中的應(yīng)用外，在開發(fā)差別化纖維和回收料的處理方面都有著重要的應(yīng)用。如中國石化儀征化纖股份有限公司所開發(fā)的有色滌綸短纖維及一些黑色細(xì)旦滌綸DT絲。而炭黑可用于處理回收料，則是將其制成黑色或深色纖維。