CN103590135A - 一种多用途涤纶纤维及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多用途涤纶纤维及其制备方法，由多用途胶囊母粒和PET切片组成，多用途胶囊母粒在涤纶纤维中的质量分数为1～5％；所述的多用途胶囊母粒的芯层为复合椰壳粉，囊层为壳聚糖材料；囊层和芯层的厚度比为1：20；多用途胶囊母粒的直径为0.1～5μm；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银材料的椰壳粉。本发明的纳米银材料，将粒径做到纳米级的金属银单质；纳米银粒径大多在25纳米左右，对大肠杆菌、淋球菌、沙眼衣原体等数十种致病微生物都有强烈的抑制和杀灭作用，而且不会产生耐药性；用纳米银和纤维制成的纤维具备很好的抗菌防臭的效果。
Description
【技术领域】
本发明涉及聚酯技术领域，具体地说，是一种多用途涤纶纤维及其制备方法。
【背景技术】
化学纤维的两大类之一。用合成高分子化合物做原料而制得的化学纤维的统称。聚酰胺纤维素、聚酯纤维、聚丙烯晴纤维、聚乙烯醇缩甲醛纤维是我国合成纤维的四大品种。此外聚丙烯纤维、聚氯乙烯纤维也有一定的产量。
合成纤维的主要品种如下：(1)按主链结构可分碳链合成纤维，如聚丙烯纤维(丙纶)、聚丙烯腈纤维(腈纶)、聚乙烯醇缩甲醛纤维(维尼纶)；杂链合成纤维，如聚酰胺纤维(锦纶)、聚对苯二甲酸乙二酯(涤纶)等。(2)按性能功用可分耐高温纤维，如聚苯咪唑纤维；耐高温腐蚀纤维，如聚四氟乙烯；高强度纤维，如聚对苯二甲酰对苯二胺；耐辐射纤维，如聚酰亚胺纤维；还有阻燃纤维、高分子光导纤维等。合成纤维的生产有三大工序：合成聚合物制备、纺丝成型、后处理。
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。
目前，涤纶织物正向着仿毛、仿丝、仿麻、仿鹿皮等合成纤维天然化的方向发展。目前，科技含量高、生态环保、时尚设计等功能性的服饰产品成为当今市场的主流趋势和核心产品。轻薄舒适的功能性化纤服饰的流行，呈现出的高品质化的趋势，功能性与时尚性的完美结合，引领了服饰时尚的潮流。
【发明内容】
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种多用途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：
一种多用途涤纶纤维，由多用途胶囊母粒和PET切片组成，其特征在于，多用途胶囊母粒在涤纶纤维中的质量分数为1～5％。
所述的多用途胶囊母粒的芯层为复合椰壳粉，囊层为壳聚糖材料；囊层和芯层的厚度比为1：20；多用途胶囊母粒的直径为0.1～5μm；
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银材料的椰壳粉。
一种多用途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：
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400℃，再在400℃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银材料的椰壳粉；
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银材料；四者的质量比为1：1：1：1～1：5：5：5，优选为1：3：3：3；
所述的功能材料与老化剂的质量比为5：1～1：1；
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1～5％；
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1：1：1；
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；
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)多用途胶囊母粒
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多用途胶囊母粒；其中，囊层和芯层的厚度比为1：20；多用途胶囊母粒的直径为0.1～5μm；
多用途胶囊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0.1～5μm，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
将多用途胶囊母粒和PET切片进行熔融纺丝制备出多用途涤纶纤维，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℃。
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)本发明的纳米银材料，将粒径做到纳米级的金属银单质。纳米银粒径大多在25纳米左右，对大肠杆菌、淋球菌、沙眼衣原体等数十种致病微生物都有强烈的抑制和杀灭作用，而且不会产生耐药性；用纳米银和纤维制成的纤维具备很好的抗菌防臭的效果。
(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
一种多用途涤纶纤维，由多用途胶囊母粒和PET切片组成，其特征在于，多用途胶囊母粒在涤纶纤维中的质量分数为1％。
一种多用途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：
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400℃，再在400℃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银材料；四者的质量比为1：1：1：1～1：5：5：5，优选为1：3：3：3；
所述的功能材料与老化剂的质量比为5：1～1：1；
所述的强酸为浓硫酸，浓硝酸，氢氟酸以及等其它。
所述的老化剂的加入量为改性椰壳粉质量分数的1～5％；
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1：1：1；
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)多用途胶囊母粒
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多用途胶囊母粒；其中，囊层和芯层的厚度比为1：20；多用途胶囊母粒的直径为0.1～5μm；
(5)纺丝
将多用途胶囊母粒和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FDY工艺：纺丝温度为240～300℃，纺丝速度为3000～4000m／min，定型温度140～160℃。
实施例2
一种多用途涤纶纤维，由多用途胶囊母粒和PET切片组成，其特征在于，多用途胶囊母粒在涤纶纤维中的质量分数为3％。
一种多用途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：
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；
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银材料；四者的质量比为1：3：3：3；
所述的功能材料与老化剂的质量比为3：1；
所述的强酸为浓硫酸，浓硝酸，氢氟酸以及等其它。
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1：1：1；
(4)多用途胶囊母粒
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多用途胶囊母粒；
(5)纺丝
将多用途胶囊母粒和PET切片进行熔融纺丝制备出多用途涤纶纤维，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
一种多用途涤纶纤维，由多用途胶囊母粒和PET切片组成，多用途胶囊母粒在涤纶纤维中的质量分数为5％。
一种多用途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：
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；
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银材料；四者的质量比为1：5：5：5；
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5％；
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1：1：1；
(4)多用途胶囊母粒
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多用途胶囊母粒；
(5)纺丝
将多用途胶囊母粒和PET切片进行熔融纺丝制备出多用途涤纶纤维，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 (11)
1.一种多用途涤纶纤维，由多用途胶囊母粒和PET切片组成，其特征在于，多用途胶囊母粒在涤纶纤维中的质量分数为1～5％。
2.如权利要求1所述的一种多用途涤纶纤维，其特征在于，所述的多用途胶囊母粒的芯层为复合椰壳粉。
3.如权利要求1所述的一种多用途涤纶纤维，其特征在于，所述的多用途胶囊母粒的囊层和芯层的厚度比为1∶20；多用途胶囊母粒的直径为0.1～5μm。
4.如权利要求1或者2所述的一种多用途涤纶纤维，其特征在于，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银材料的椰壳粉。
5.一种多用途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：
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；
(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银材料的椰壳粉；
(4)多用途胶囊母粒
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多用途胶囊母粒；
(5)纺丝
将多用途胶囊母粒和PET切片进行熔融纺丝制备出多用途涤纶纤维，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℃。
6.如权利要求5所述的一种多用途涤纶纤维的制备方法，其特征在于，在所述的步骤(2)中，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400℃，再在400℃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。
7.如权利要求5所述的一种多用途涤纶纤维的制备方法，其特征在于，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。
8.如权利要求5所述的一种多用途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银材料；四者的质量比为1∶1∶1∶1～1∶5∶5∶5，优选为1∶3∶3∶3。
9.如权利要求5所述的一种多用途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5∶1～1∶1。
10.如权利要求5所述的一种多用途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1～5％。
11.如权利要求5所述的一种多用途涤纶纤维的制备方法，其特征在于，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∶1∶1。
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