CN103436982B - 一种改性涤纶纤维及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种改性涤纶纤维及其制备方法，其原料的质量百分比为:功能母粒为1～3％，PET切片为余量，将功能母粒和PET切片进行熔融纺丝制备出改性涤纶纤维，具体纺丝工艺为POY工艺:纺丝温度为240～300℃，纺丝速度为2000～3000m/min，拉伸倍数为3.25倍。本发明的负离子粉发射的负离子能调节周围环境的空气质量，促进血液循环，防止人体老化和早衰。其具有持久的抗菌杀菌性能，不但能杀灭对人体有害的细菌，还有优良的除臭性能，有助于环境的净化。
Description
【技术领域】
本发明涉及聚酯技术领域，具体地说，是一种改性涤纶纤维及其制备方法。
【背景技术】
涤纶是合成纤维中的一个重要品种，是我国聚酯纤维的商品名称。它是以精对苯二甲酸(PTA)或对苯二甲酸二甲酯(DMT)和乙二醇(EG)为原料经酯化或酯交换和缩聚反应而制得的成纤高聚物——聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，经纺丝和后处理制成的纤维。
涤纶是三大合成纤维中工艺最简单的一种，价格也比较便宜。再加上它有结实耐用、弹性好、不易变形、耐腐蚀、绝缘、挺括、易洗快干等特点，为人们所喜爱。涤纶纤维面料的种类较多，除织制纯涤纶织品外，还有许多和各种纺织纤维涤纶混纺或交织的产品，弥补了纯涤纶织物的不足，发挥出更好的服用性能。
目前改性涤纶纤维目前成为研究的潮流。
【发明内容】
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种改性涤纶纤维及其制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
一种改性涤纶纤维，其原料的质量百分比为:
功能母粒 1～3％
水溶性聚酯切片 1～5％
PTE切片 余量
所述的功能母粒为胶囊结构，具体为芯层为复合椰壳粉包裹在囊层为壳聚糖材料里面。
所述的复合椰壳粉为含有负离子粉，氧化铟锡，纳米二氧化钛和纳米氧化锌的椰壳粉。
一种改性涤纶纤维的制备方法，其具体步骤为:
(1)原料预处理:
将椰壳在80℃下干燥4小时，得到处理后椰壳;
(2)炭化处理:
将步骤(1)得到的处理后椰壳，进行炭化得到改性椰壳粉;
所述的炭化工艺为采用石英管式炉进行椰壳的分段炭化:以10℃/min的升温速率升至200℃，椰壳在200℃下炭化80min，然后以15℃/min的升温速率升至420℃，再在420℃炭化80min，最后以20℃/min的升温速率升至750℃，并在该温度下炭化处理2～3h;炭化后将所获产物在高能球磨机进行研磨，直至细粉状，即得到改性椰壳粉，椰壳粉的粒径为0.001～0.5μm;采用低温炭化，一方面节省成本，另外一方面保持椰壳的原有功能，可以作为吸附的载体发挥椰壳功效，炭化的温度过高和过长，将破坏椰壳的原有性能，这就是低温炭化的优点和长处。
(3)老化改性:
将步骤(2)改性椰壳粉进行老化改性处理，得到复合椰壳粉;
复合椰壳粉为含有负离子粉，氧化铟锡，纳米二氧化钛和纳米氧化锌的椰壳粉;
将步骤(2)得到的改性椰壳粉溶于强酸溶液中，得到的改性椰壳粉的溶液，加入功能材料和老化剂，再进行搅拌以及超声分散，然后离心分离得到固体材料，将固体材料在40～60℃下干燥2～6小时，得到复合椰壳粉;
所述的功能材料为负离子粉，氧化铟锡，纳米二氧化钛和纳米氧化锌;四者的质量比为1:1:1:1～1:3:3:5，优选为1:2:2:3;
所述的功能材料与老化剂的质量比为3:1～1:1;
所述的强酸为浓硫酸，浓硝酸，氢氟酸或者其它。
所述的老化剂的加入量为改性椰壳粉质量分数的1～3%；
所述的老化剂为抗氧剂，紫外吸收剂和光稳定剂，三者的质量比为1:2:2;
所述的抗氧剂为市售产品，比如抗氧剂1010和抗氧剂168;为市售产品;
所述的紫外吸收剂为含羟基的紫外吸收剂，比如2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮，2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮，2，4-二羟基二苯甲酮等材料;为市售产品;
所述的光稳定剂为含羟基的光稳定剂，比如邻羟基二苯甲酮，2-(2'，4'-二羟基苯基)-5，6-二羟基苯并三氮唑和1，6-二羟基苯并三唑等材料;为市售产品;
此步骤的老化改性有2个作用，即物理吸附和化学健合作用，椰壳粉和纳米材料酸化后，其表面形成氢键，而与老化剂的羟基进行一个化学的健合，再者利用椰壳粉和纳米材料自身的空隙较多，进行一个物理的吸附作用。
(4)功能母粒
将芯层为复合椰壳粉包裹在囊层为壳聚糖材料里面，制成含复合椰壳粉的功能母粒;其中，囊层和芯层的厚度比为1:19;功能母粒的直径为0.1～3μm;
功能母粒采用复凝聚法合成，也可以采用界面聚合法或原位聚合法，均为成熟的技术。
功能母粒的直径为0.1～3μm，其有利于胶囊顺利通过纺丝孔，并且保证胶囊与纤维的结合牢固，还不能影响纤维的机械性能，
功能母粒的囊/芯比一般大于1:15，保证微胶囊具有一定的机械强度和耐热性;
功能母粒的作用在于，起到缓慢释放纳米功能粒子的作用，有利于其纳米功效得以长久的保持;其纳米效果强于常规的母粒型功能粒子的制备再用于纺丝的技术效果;
(5)纺丝
将功能母粒，水溶性聚酯切片和PET切片进行熔融纺丝制备出改性涤纶纤维，具体纺丝工艺为POY工艺:纺丝温度为240～300℃，纺丝速度为2000～3000m/min，拉伸倍数为3.25倍;或者FDY工艺:纺丝温度为240～300℃，纺丝速度为3000～4000m/min，定型温度140～160℃。
一种改性涤纶纤维在纺织材料中的应用，比如服装，家纺，衣用等领域。
与现有技术相比，本发明的积极效果是:
(1)本发明将椰壳炭和纳米材料混合后进行改性，这样可以使纳米材料更加容易分散在椰壳炭的空隙里，纳米材料吸附椰壳的载体里面，使其功效得以长久保持，有利于发挥纳米材料的特殊作用，效果显著高于直接采用纳米材料加入进行纺丝的技术效果。
(2)本发明的纳米氧化锌吸收紫外线的能力强，对长波紫外线(UVA)波长(320～400mm)和中波紫外线(UVB)波长(280～320nm)均有屏蔽作用.纳米氧化锌无毒、无味，对皮肤无刺激，不分解、不变质、稳定性好，本身为白色，可以根据不同对象加以着色，价格便宜;可用于生产防臭、抗菌、抗紫外线的纤维.能吸收臭味，净化空气。
(3)本发明的纳米二氧化钛具有杀菌功能。实验证明，以0.1mg/cm3浓度的锐钛型纳米TiO2可彻底地杀死恶性海拉细胞，而且随着超氧化物歧化酶(SOD)添加量的增多，TiO2光催化杀死癌细胞的效率也提高。对枯草杆菌黑色变种芽孢、绿脓杆菌、大肠杆菌、金色葡萄球菌、沙门氏菌、牙枝菌和曲霉的杀灭率均达到98%以上;在纺织品中添加纳米TiO2可以制造出杀菌、防污、除臭、自洁的抗菌防污无纺布，应用于医院病房、手术室及家庭卫生间等细菌密集、易繁殖的场所，可净化空气、防止感染、除臭除味;能够有效杀灭等等有害细菌。
(4)本发明将复合椰壳粉酸化后与含羟基的抗老化剂结合，通过纳米材料的物理吸附和化学键的双重作用，得到效果更佳的复合抗老化剂。
(5)本发明的ItO氧化铟锡作为纳米铟锡金属氧化物，具有很好的导电性和透明性，可以切断对人体有害的电子辐射、紫外线及远红外线;同时减少对人体有害的电子辐射及紫外、红外。
(6)本发明的负离子粉发射的负离子能调节周围环境的空气质量，促进血液循环，防止人体老化和早衰。其具有持久的抗菌杀菌性能，不但能杀灭对人体有害的细菌，还有优良的除臭性能，有助于环境的净化。而且该功能纤维优越的界面活性作用，可以节约洗涤剂的用量。此外负离子还对血液有一定的净化功能，可以增加人体的抵抗力。负离子复合功能纤维具有防紫外线、发射远红外线、滋润皮肤、抗老化、吸湿透气、服用舒适等特性，织物手感光滑凉爽，具备促进血液循环，防止人体老化和早衰等功能。
【具体实施方式】
以下提供本发明一种改性涤纶纤维及其制备方法的具体实施方式。
实施例1
一种改性涤纶纤维，其原料的质量百分比为:
功能母粒 1％
水溶性聚酯切片 1％
PET切片 98％
一种改性涤纶纤维的制备方法，其具体步骤为:
(1)原料预处理:
将椰壳在80℃下干燥4小时，得到处理后椰壳;
(2)炭化处理:
将步骤(1)得到的处理后椰壳，进行炭化得到改性椰壳粉;
所述的炭化工艺为采用石英管式炉进行椰壳的分段炭化:以10℃/min的升温速率升至200℃，椰壳在200℃下炭化80min，然后以15℃/min的升温速率升至420℃，再在420℃炭化80min，最后以20℃/min的升温速率升至750℃，并在该温度下炭化处理2～3h;炭化后将所获产物在高能球磨机进行研磨，直至细粉状，即得到改性椰壳粉，椰壳粉的粒径为0.001～0.5μm;采用低温炭化，一方面节省成本，另外一方面保持椰壳的原有功能，可以作为吸附的载体发挥椰壳功效，炭化的温度过高和过长，将破坏椰壳的原有性能，这就是低温炭化的优点和长处。
(3)老化改性:
将步骤(2)改性椰壳粉进行老化改性处理，得到复合椰壳粉;
将改性椰壳粉溶于强酸溶液中，得到的改性椰壳粉的溶液，加入功能材料和老化剂，再进行搅拌以及超声分散，然后离心分离得到固体材料，将固体材料在40～60℃下干燥2～6小时，得到复合椰壳粉;
所述的功能材料为负离子粉，氧化铟锡，纳米二氧化钛和纳米氧化锌;四者的质量比为1:1:1:1;
所述的功能材料与老化剂的质量比为3:1;
所述的老化剂的加入量为改性椰壳粉质量分数的1%;
所述的老化剂为抗氧剂，紫外吸收剂和光稳定剂，三者的质量比为1:2:2;
所述的抗氧剂为市售产品，比如抗氧剂1010和抗氧剂168;
所述的紫外吸收剂为含羟基的紫外吸收剂，比如2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮，2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮，2，4-二羟基二苯甲酮等材料;为市售产品;
所述的光稳定剂为含羟基的光稳定剂，比如邻羟基二苯甲酮，2-(2'，4'-二羟基苯基)-5，6-二羟基苯并三氮唑和1，6-二羟基苯并三唑等材料;为市售产品;
(4)功能母粒
将芯层为复合椰壳粉包裹在囊层为壳聚糖材料里面，制成含复合椰壳粉的功能母粒;其中，囊层和芯层的厚度比为1:19;功能母粒的直径为0.1～3μm;
功能母粒采用复凝聚法合成，也可以采用界面聚合法或原位聚合法，均为成熟的技术。
功能母粒的直径为0.1～3μm，其有利于胶囊顺利通过纺丝孔，并且保证胶囊与纤维的结合牢固，还不能影响纤维的机械性能，
功能母粒的囊/芯比一般大于1:15，保证微胶囊具有一定的机械强度和耐热性;
(5)纺丝
将功能母粒，水溶性聚酯切片和PET切片进行熔融纺丝制备出改性涤纶纤维，具体纺丝工艺为POY工艺:纺丝温度为240～300℃，纺丝速度为2000～3000m/min，拉伸倍数为3.25倍。
实施例2
一种改性涤纶纤维，其原料的质量百分比为:
功能母粒 2％
水溶性聚酯切片 3％
PET切片 95％
一种改性涤纶纤维的制备方法，其具体步骤为:
(1)原料预处理:
将椰壳在80℃下干燥4小时，得到处理后椰壳;
(2)炭化处理:
将步骤(1)得到的处理后椰壳，进行炭化得到改性椰壳粉;
所述的炭化工艺同实施例1;
(3)老化改性:
将步骤(2)改性椰壳粉进行老化改性处理，得到复合椰壳粉;
复合椰壳粉为含有负离子粉，氧化铟锡，纳米二氧化钛和纳米氧化锌的椰壳粉;
将步骤(2)得到的改性椰壳粉溶于强酸溶液中，得到的改性椰壳粉的溶液，加入功能材料和老化剂，再进行搅拌以及超声分散，然后离心分离得到固体材料，将固体材料在40～60℃下干燥2～6小时，得到复合椰壳粉;
所述的功能材料为负离子粉，氧化铟锡，纳米二氧化钛和纳米氧化锌;四者的质量比为1:2:2:3;
所述的功能材料与老化剂的质量比为2:1;
所述的老化剂的加入量为改性椰壳粉质量分数的2%；
所述的老化剂为抗氧剂，紫外吸收剂和光稳定剂，三者的质量比为1:2:2;
(4)功能母粒
将芯层为复合椰壳粉包裹在囊层为壳聚糖材料里面，制成含复合椰壳粉的功能母粒;其中，囊层和芯层的厚度比为1:19;功能母粒的直径为0.1～3μm;
(5)纺丝
将功能母粒，水溶性聚酯切片和PET切片进行熔融纺丝制备出改性涤纶纤维，具体纺丝工艺为POY工艺:纺丝温度为240～300℃，纺丝速度为2000～3000m/min，拉伸倍数为3.25倍。
实施例3
一种改性涤纶纤维，其原料的质量百分比为:
功能母粒 3％
水溶性聚酯切片 5％
PET切片 92％
一种改性涤纶纤维的制备方法，其具体步骤为:
(1)原料预处理:
将椰壳在80℃下干燥4小时，得到处理后椰壳;
(2)炭化处理:
将步骤(1)得到的处理后椰壳，进行炭化得到改性椰壳粉;
所述的炭化工艺所述的炭化工艺同实施例1;
(3)老化改性:
将步骤(2)改性椰壳粉进行老化改性处理，得到复合椰壳粉;
复合椰壳粉为含有负离子粉，氧化铟锡，纳米二氧化钛和纳米氧化锌的椰壳粉;
将步骤(2)得到的改性椰壳粉溶于强酸溶液中，得到的改性椰壳粉的溶液，加入功能材料和老化剂，再进行搅拌以及超声分散，然后离心分离得到固体材料，将固体材料在40～60℃下干燥2～6小时，得到复合椰壳粉;
所述的功能材料为负离子粉，氧化铟锡，纳米二氧化钛和纳米氧化锌;四者的质量比为1:3:3:5;
所述的功能材料与老化剂的质量比为1:1;
所述的老化剂的加入量为改性椰壳粉质量分数的3%；
所述的老化剂为抗氧剂，紫外吸收剂和光稳定剂，三者的质量比为1:2:2;
(4)功能母粒
将芯层为复合椰壳粉包裹在囊层为壳聚糖材料里面，制成含复合椰壳粉的功能母粒;其中，囊层和芯层的厚度比为1:19;功能母粒的直径为0.1～3μm;
(5)纺丝
将功能母粒，水溶性聚酯切片和PET切片进行熔融纺丝制备出改性涤纶纤维，具体纺丝工艺为FDY工艺:纺丝温度为240～300℃，纺丝速度为3000～4000m/min，定型温度140～160℃。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种改性涤纶纤维的制备方法，其特征在于，其具体步骤为：
（1）原料预处理：
（2）炭化处理：
（3）老化改性：
将步骤（2）改性椰壳粉进行老化改性处理，得到复合椰壳粉；
复合椰壳粉为含有负离子粉，氧化铟锡，纳米二氧化钛和纳米氧化锌的椰壳粉；
（4）功能母粒
将芯层为复合椰壳粉包裹在囊层为壳聚糖材料里面，制成含复合椰壳粉的功能母粒；
（5）纺丝
将功能母粒，水溶性聚酯切片和PET切片进行熔融纺丝制备出改性涤纶纤维，具体纺丝工艺为POY工艺：纺丝温度为240～300℃，纺丝速度为2000～3000m/min，拉伸倍数为3.25倍。
2.如权利要求1所述的一种改性涤纶纤维的制备方法，其特征在于，其具体步骤为：在所述的步骤（3）中，将步骤（2）得到的改性椰壳粉溶于强酸溶液中，得到的改性椰壳粉的溶液，加入功能材料和老化剂，再进行搅拌以及超声分散，然后离心分离得到固体材料，将固体材料在40～60℃下干燥2～6小时，得到复合椰壳粉。
3.如权利要求2所述的一种改性涤纶纤维的制备方法，其特征在于，所述的功能材料为负离子粉，氧化铟锡，纳米二氧化钛和纳米氧化锌；四者的质量比为1:1:1:1～1:3:3:5。
4.如权利要求2所述的一种改性涤纶纤维的制备方法，其特征在于，所述的功能材料与老化剂的质量比为3:1～1:1。
5.如权利要求2所述的一种改性涤纶纤维的制备方法，其特征在于，所述的老化剂的加入量为改性椰壳粉质量分数的1～3%。
6.如权利要求2所述的一种改性涤纶纤维的制备方法，其特征在于，所述的炭化工艺为采用石英管式炉进行椰壳的分段炭化：以10℃/min的升温速率升至200℃，椰壳在200℃下炭化80min，然后以15℃/min的升温速率升至420℃，再在420℃炭化80min，最后以20℃/min的升温速率升至750℃，并在该温度下炭化处理2～3h；炭化后将所获产物在高能球磨机进行研磨，直至细粉状，即得到改性椰壳粉，椰壳粉的粒径为0.001～0.5μm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: JIANGSU JINLIN OUTDOOR PRODUCTS CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: CHEN XI Effective date: 20131216 |
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| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 201112 MINHANG, SHANGHAI TO: 211632 HUAIAN, JIANGSU PROVINCE |
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| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20131216 Address after: 211632 Huaian City, Jiangsu province Jinhu County Silver Town Huai Jian Industrial Zone Applicant after: Jiangsu Jinling Outdoors Gear Co., Ltd. Address before: 201112 Shanghai, Minhang District Pu Tao Road, Lane 400, room 19, No. 603 Applicant before: Chen Xi |
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: FUJIAN BILLION POLYMERIZATION FIBER TECHNOLOGY IND Free format text: FORMER OWNER: JIANGSU JINLIN OUTDOOR PRODUCTS CO., LTD. Effective date: 20140610 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 211632 HUAIAN, JIANGSU PROVINCE TO: 362241 QUANZHOU, FUJIAN PROVINCE |
|
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20140610 Address after: 362241 Fujian Province, Jinjiang city Longhu Town Industrial Zone high-tech materials company Fenglin billion Applicant after: Fujian Billion Polymerization Fiber Technology Industrial Co., Ltd. Address before: 211632 Huaian City, Jiangsu province Jinhu County Silver Town Huai Jian Industrial Zone Applicant before: Jiangsu Jinling Outdoors Gear Co., Ltd. |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |