CN109023587A - 一种多功能聚酯纤维 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种多功能聚酯纤维，所述多功能聚酯纤维是以聚酯切片和聚酯母粒熔融混纺制备得到的；所述聚酯母粒是将多功能填料与聚酯粉料混合、造粒得到的；所述多功能填料由Ca‑ZnO纳米粒子、TiO₂纳米粒子、CuO纳米粒子、贝壳粉、MnO₂粒子和Al₂O₃‑In₂O₃粒子组成。

Description

一种多功能聚酯纤维

技术领域

本申请涉及功能性聚酯纤维技术领域，尤其涉及一种多功能聚酯纤维。

背景技术

随着科技的发展和社会的进步，人们对于纺织品的需求越来越趋向环保、保健等多功能。目前，聚酯纤维是我国产量最大的一类化纤纤维，其具有良好的拉伸性、回弹性和化学稳定性，针对聚酯纤维功能化具有重要意义。

发明内容

本发明旨在提供一种多功能聚酯纤维，以解决上述提出问题。

本发明的实施例中提供了一种多功能聚酯纤维，所述多功能聚酯纤维是以聚酯切片和聚酯母粒熔融混纺制备得到的；所述聚酯母粒是将多功能填料与聚酯粉料混合、造粒得到的；所述多功能填料由Ca-ZnO纳米粒子、TiO₂纳米粒子、CuO纳米粒子、贝壳粉、MnO₂粒子和Al₂O₃-In₂O₃粒子组成。

本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本发明通过将聚酯切片和聚酯母粒熔融混纺，并且，聚酯母粒中设有多功能填料，能够使得聚酯纤维的抗菌防螨、除醛等功能得到最大程度的发挥，并产生意料不到的协同效果。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本发明所述多功能聚酯纤维的制备流程示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

本申请的实施例涉及一种多功能聚酯纤维，具体来讲，本公开的多功能聚酯纤维具有抗菌防螨、除醛等功能，能够满足多种功能化的需要。

具体而言，本实施方式涉及一种多功能聚酯纤维，其是在聚酯纤维制备过程中通过添加复合添加剂，使得聚酯纤维发挥多种功能。

该多功能聚酯纤维是以聚酯切片和聚酯母粒熔融混纺制备得到的。

现有技术中，功能能性纺织品发展很快，特别是远红外纺织品、抗紫外线纺织品、抗菌纺织品等，但是，存在功能纺织品功能单一，对人体健康并没有突出的功效。

本申请技术方案中，通过将聚酯切片和聚酯母粒熔融混纺，并且，聚酯母粒中设有多功能填料，能够使得聚酯纤维的抗菌防螨、除醛等功能得到最大程度的发挥，并产生意料不到的协同效果。

优选地，所述多功能聚酯纤维中，聚酯切片、聚酯母粒的质量占比分别为65-90％、10-35％。

最优选地，所述，聚酯切片、聚酯母粒的质量占比分别为76％、24％。

一种优选实施方式中，该聚酯母粒是将多功能填料与聚酯粉料混合、造粒得到的，其中，多功能填料的质量含量为25-30％。

其中，具体的，该多功能填料由Ca-ZnO纳米粒子、TiO₂纳米粒子、CuO纳米粒子、贝壳粉、MnO₂粒子和Al₂O₃-In₂O₃粒子组成。

本方案中，该多功能填料包括多种功能粒子：

其中，Ca-ZnO纳米粒子是将氧化锌掺杂Ca，氧化锌与氧化铜均为具有抗菌性能的无机金属氧化物，通过纳米级技术将Ca对氧化锌掺杂，进而与氧化铜结合，具有广谱和高效的抗菌性能，并且，二氧化钛对于抗菌性的发挥起到催化作用；

其中，锰的氧化物是一种过渡金属氧化物催化型除醛无机物，其对于甲醛具有分解效果，然而，其一般在高温下活性较高，并且发挥活性时间较长，氧化铟是一种重要的半导体材料，其具有良好的力学、光学、磁学、气敏等性能，本实施方案中，将MnO₂与Al₂O₃-In₂O₃粒子结合，Al₂O₃-In₂O₃粒子能够最大化消除MnO₂分解甲醛过程中中间产物的积累，进而提高了除醛效率，起到了意料不到的技术效果。

此外，贝壳粉的主要成份为碳酸钙，其特殊的多孔结构具有极大的吸附性，通过添加贝壳粉作为载体，一方面提高了上述其余物质的吸附性，同时改善了分散性，对于多功能的发挥起到积极效果。

一种优选实施方式为，多功能填料中，所述Ca-ZnO纳米粒子、TiO₂纳米粒子、CuO纳米粒子、贝壳粉、MnO₂粒子和Al₂O₃-In₂O₃粒子的质量比例为5:1:1:10:3:4。

优选地，所述贝壳粉的粒径小于20μm(500目)；所述Ca-ZnO纳米粒子的粒径为100-200nm；所述Al₂O₃-In₂O₃粒子2-3μm；所述TiO₂纳米粒子、CuO纳米粒子和MnO₂粒子的粒径分别为50nm、100nm和50nm。

下面结合具体实施例对本发明做出进一步说明。

实施例1

本实施例中，一种多功能聚酯纤维，该多功能聚酯纤维是以聚酯切片和聚酯母粒熔融混纺制备得到的。

所述多功能聚酯纤维中，聚酯切片、聚酯母粒的质量占比分别为65％、35％；该聚酯母粒是将多功能填料与聚酯粉料混合、造粒得到的，其中，多功能填料的质量含量为25％；

该多功能填料由Ca-ZnO纳米粒子、TiO₂纳米粒子、CuO纳米粒子、贝壳粉、MnO₂粒子和Al₂O₃-In₂O₃粒子组成。

结合图1，如下为本实施例多功能聚酯纤维的制备方法：

步骤1、制备Ca-ZnO纳米粒子

取100ml去离子水，在其中分别加入0.01mol碳酸钙和0.01mol的乙酸锌，搅拌均匀，然后加入400ml乙醇，再加入10ml、0.1mol/L的稀盐酸，得到混合溶液，在1000W下超声处理10min，然后将10ml、质量分数为28％的氨水滴入混合溶液，使混合溶液pH值为8.2，进行超声辅助化学反应，待反应结束后，高速离心收集产物，经清洗、干燥过程后得到Ca-ZnO纳米粒子；

步骤2、制备Al₂O₃-In₂O₃粒子

将10ml浓度为0.1mol/L的In(NO₃)₃·5H₂O溶液、10ml浓度为0.2mol/L的Al₂(SO₄)₃溶液和50ml去离子水混合均匀，在搅拌下滴加氨水，调节pH值为7.8，磁力搅拌1h，然后转移到水热釜中，在密封情况下，于200℃反应20h，然后将反应产物离心分离，清洗，干燥，在450℃煅烧2h得到Al₂O₃-In₂O₃粒子；

步骤3、制备多功能填料

收集生蚝贝壳，清洗后，将其浸泡在质量分数8％的NaOH溶液中2h，然后取出，80℃干燥24h，将干燥的贝壳置于粉碎机中粉碎，过筛，行星式球磨机球磨10h，置于马弗炉中900℃煅烧2h，得到贝壳粉；将贝壳粉与Ca-ZnO纳米粒子、TiO₂纳米粒子、CuO纳米粒子、MnO₂粒子和Al₂O₃-In₂O₃粒子混合均匀，制备成浆料，通过球磨机研磨混合，然后500℃煅烧4h，得到多功能填料；

步骤4、制备聚酯母粒

将多功能填料加入到聚酯粉料中，采用双螺杆造粒工艺分别制得聚酯母粒；

步骤5、制备聚酯纤维

将聚酯切片与聚酯母粒进行混合干燥；干燥后的原料在螺杆挤出机作用下熔融后的熔体经熔体泵送至均质除杂搅拌器中进行均一化除杂处理，熔体在均质除杂搅拌器的停留时间为30min～90min；均质除杂后的聚酯熔体经熔体泵送至二级过滤器，过滤后的熔体经设置在管道上的混合熔体后进入纺丝箱体，纺丝箱温度控制在250～280℃；将纺丝后的纤维进行牵伸加工，即得多功能聚酯纤维。

进而，对本实施例中聚酯纤维进行测试：

其中，力学性能：单丝纤度为1.6dtex，断裂强度为4.6cN/dtex，断裂伸长率为38％。除醛性能：采用静态试验，测试本实施例得到的聚酯纤维对于甲醛浓度在200ppm时的除醛性能，本实施例的聚酯纤维与甲醛反应5h后甲醛的去除率为88.3％。抗菌性能：本实施例的聚酯纤维对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌的的抑菌率达到99％，标准规定对金黄色葡萄球菌及大肠杆菌的抑菌率≥70％，或对白色念珠菌的的抑菌率≥60％时，样品具有抗菌效果，从测试结果可以得出，本实施例中的聚酯纤维具有良好的抑菌效果。

实施例2

本实施例中，一种多功能聚酯纤维，该多功能聚酯纤维是以聚酯切片和聚酯母粒熔融混纺制备得到的。

所述多功能聚酯纤维中，聚酯切片、聚酯母粒的质量占比分别为90％、10％；该聚酯母粒是将多功能填料与聚酯粉料混合、造粒得到的，其中，多功能填料的质量含量为30％；

该多功能填料由Ca-ZnO纳米粒子、TiO₂纳米粒子、CuO纳米粒子、贝壳粉、MnO₂粒子和Al₂O₃-In₂O₃粒子组成。

如下为本实施例多功能聚酯纤维的制备方法：

步骤1、制备Ca-ZnO纳米粒子

取100ml去离子水，在其中分别加入0.01mol碳酸钙和0.01mol的乙酸锌，搅拌均匀，然后加入400ml乙醇，再加入10ml、0.1mol/L的稀盐酸，得到混合溶液，在1000W下超声处理10min，然后将10ml、质量分数为28％的氨水滴入混合溶液，使混合溶液pH值为8.2，进行超声辅助化学反应，待反应结束后，高速离心收集产物，经清洗、干燥过程后得到Ca-ZnO纳米粒子；

步骤2、制备Al₂O₃-In₂O₃粒子

将10ml浓度为0.1mol/L的In(NO₃)₃·5H₂O溶液、10ml浓度为0.2mol/L的Al₂(SO₄)₃溶液和50ml去离子水混合均匀，在搅拌下滴加氨水，调节pH值为7.8，磁力搅拌1h，然后转移到水热釜中，在密封情况下，于200℃反应20h，然后将反应产物离心分离，清洗，干燥，在450℃煅烧2h得到Al₂O₃-In₂O₃粒子；

步骤3、制备多功能填料

收集生蚝贝壳，清洗后，将其浸泡在质量分数8％的NaOH溶液中2h，然后取出，80℃干燥24h，将干燥的贝壳置于粉碎机中粉碎，过筛，行星式球磨机球磨10h，置于马弗炉中900℃煅烧2h，得到贝壳粉；将贝壳粉与Ca-ZnO纳米粒子、TiO₂纳米粒子、CuO纳米粒子、MnO₂粒子和Al₂O₃-In₂O₃粒子混合均匀，制备成浆料，通过球磨机研磨混合，然后500℃煅烧4h，得到多功能填料；

步骤4、制备聚酯母粒

将多功能填料加入到聚酯粉料中，采用双螺杆造粒工艺分别制得聚酯母粒；

步骤5、制备聚酯纤维

将聚酯切片与聚酯母粒进行混合干燥；干燥后的原料在螺杆挤出机作用下熔融后的熔体经熔体泵送至均质除杂搅拌器中进行均一化除杂处理，熔体在均质除杂搅拌器的停留时间为30min～90min；均质除杂后的聚酯熔体经熔体泵送至二级过滤器，过滤后的熔体经设置在管道上的混合熔体后进入纺丝箱体，纺丝箱温度控制在250～280℃；将纺丝后的纤维进行牵伸加工，即得多功能聚酯纤维。

进而，对本实施例中聚酯纤维进行测试：

其中，力学性能：单丝纤度为1.7dtex，断裂强度为4.4cN/dtex，断裂伸长率为39％。除醛性能：采用静态试验，测试本实施例得到的聚酯纤维对于甲醛浓度在200ppm时的除醛性能，本实施例的聚酯纤维与甲醛反应5h后甲醛的去除率为88.3％。抗菌性能：本实施例的聚酯纤维对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌的的抑菌率达到99％，标准规定对金黄色葡萄球菌及大肠杆菌的抑菌率≥70％，或对白色念珠菌的的抑菌率≥60％时，样品具有抗菌效果，从测试结果可以得出，本实施例中的聚酯纤维具有良好的抑菌效果。

实施例3

本实施例中，一种多功能聚酯纤维，该多功能聚酯纤维是以聚酯切片和聚酯母粒熔融混纺制备得到的。

所述多功能聚酯纤维中，聚酯切片、聚酯母粒的质量占比分别为76％、24％；该聚酯母粒是将多功能填料与聚酯粉料混合、造粒得到的，其中，多功能填料的质量含量为27％；

该多功能填料由Ca-ZnO纳米粒子、TiO₂纳米粒子、CuO纳米粒子、贝壳粉、MnO₂粒子和Al₂O₃-In₂O₃粒子组成。

如下为本实施例多功能聚酯纤维的制备方法：

步骤1、制备Ca-ZnO纳米粒子

取100ml去离子水，在其中分别加入0.01mol碳酸钙和0.01mol的乙酸锌，搅拌均匀，然后加入400ml乙醇，再加入10ml、0.1mol/L的稀盐酸，得到混合溶液，在1000W下超声处理10min，然后将10ml、质量分数为28％的氨水滴入混合溶液，使混合溶液pH值为8.2，进行超声辅助化学反应，待反应结束后，高速离心收集产物，经清洗、干燥过程后得到Ca-ZnO纳米粒子；

步骤2、制备Al₂O₃-In₂O₃粒子

将10ml浓度为0.1mol/L的In(NO₃)₃·5H₂O溶液、10ml浓度为0.2mol/L的Al₂(SO₄)₃溶液和50ml去离子水混合均匀，在搅拌下滴加氨水，调节pH值为7.8，磁力搅拌1h，然后转移到水热釜中，在密封情况下，于200℃反应20h，然后将反应产物离心分离，清洗，干燥，在450℃煅烧2h得到Al₂O₃-In₂O₃粒子；

步骤3、制备多功能填料

收集生蚝贝壳，清洗后，将其浸泡在质量分数8％的NaOH溶液中2h，然后取出，80℃干燥24h，将干燥的贝壳置于粉碎机中粉碎，过筛，行星式球磨机球磨10h，置于马弗炉中900℃煅烧2h，得到贝壳粉；将贝壳粉与Ca-ZnO纳米粒子、TiO₂纳米粒子、CuO纳米粒子、MnO₂粒子和Al₂O₃-In₂O₃粒子混合均匀，制备成浆料，通过球磨机研磨混合，然后500℃煅烧4h，得到多功能填料；

步骤4、制备聚酯母粒

将多功能填料加入到聚酯粉料中，采用双螺杆造粒工艺分别制得聚酯母粒；

步骤5、制备聚酯纤维

将聚酯切片与聚酯母粒进行混合干燥；干燥后的原料在螺杆挤出机作用下熔融后的熔体经熔体泵送至均质除杂搅拌器中进行均一化除杂处理，熔体在均质除杂搅拌器的停留时间为30min～90min；均质除杂后的聚酯熔体经熔体泵送至二级过滤器，过滤后的熔体经设置在管道上的混合熔体后进入纺丝箱体，纺丝箱温度控制在250～280℃；将纺丝后的纤维进行牵伸加工，即得多功能聚酯纤维。

进而，对本实施例中聚酯纤维进行测试：

其中，力学性能：单丝纤度为1.4dtex，断裂强度为4.3cN/dtex，断裂伸长率为35％。除醛性能：采用静态试验，测试本实施例得到的聚酯纤维对于甲醛浓度在200ppm时的除醛性能，本实施例的聚酯纤维与甲醛反应5h后甲醛的去除率为88.3％。抗菌性能：本实施例的聚酯纤维对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌的的抑菌率达到99％，标准规定对金黄色葡萄球菌及大肠杆菌的抑菌率≥70％，或对白色念珠菌的的抑菌率≥60％时，样品具有抗菌效果，从测试结果可以得出，本实施例中的聚酯纤维具有良好的抑菌效果。

以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多功能聚酯纤维，其特征在于，所述多功能聚酯纤维是以聚酯切片和聚酯母粒熔融混纺制备得到的；所述聚酯母粒是将多功能填料与聚酯粉料混合、造粒得到的；所述多功能填料由Ca-ZnO纳米粒子、TiO₂纳米粒子、CuO纳米粒子、贝壳粉、MnO₂粒子和Al₂O₃-In₂O₃粒子组成。

2.根据权利要求1所述的一种多功能聚酯纤维，其特征在于，所述多功能聚酯纤维中，聚酯切片、聚酯母粒的质量占比分别为65-90％、10-35％。

3.根据权利要求2所述的一种多功能聚酯纤维，其特征在于，所述多功能聚酯纤维中，聚酯切片、聚酯母粒的质量占比分别为76％、24％。

4.根据权利要求1所述的一种多功能聚酯纤维，其特征在于，所述聚酯母粒中，所述多功能填料的质量含量为25-30％。

5.根据权利要求1所述的一种多功能聚酯纤维，其特征在于，多功能填料中，所述Ca-ZnO纳米粒子、TiO₂纳米粒子、CuO纳米粒子、贝壳粉、MnO₂粒子和Al₂O₃-In₂O₃粒子的质量比例为5:1:1:10:3:4。

6.根据权利要求5所述的一种多功能聚酯纤维，其特征在于，所述贝壳粉的粒径小于20μm。

7.根据权利要求5所述的一种多功能聚酯纤维，其特征在于，所述Ca-ZnO纳米粒子的粒径为100-200nm。

8.根据权利要求5所述的一种多功能聚酯纤维，其特征在于，所述Al₂O₃-In₂O₃粒子2-3μm。

9.根据权利要求5所述的一种多功能聚酯纤维，其特征在于，所述TiO₂纳米粒子、CuO纳米粒子和MnO₂粒子的粒径分别为50nm、100nm和50nm。

10.根据权利要求5所述的一种多功能聚酯纤维，其特征在于，所述多功能聚酯纤维的制备方法：

步骤1、制备Ca-ZnO纳米粒子

取100ml去离子水，在其中分别加入0.01mol碳酸钙和0.01mol的乙酸锌，搅拌均匀，然后加入400ml乙醇，再加入10ml、0.1mol/L的稀盐酸，得到混合溶液，在1000W下超声处理10min，然后将10ml、质量分数为28％的氨水滴入混合溶液，使混合溶液pH值为8.2，进行超声辅助化学反应，待反应结束后，高速离心收集产物，经清洗、干燥过程后得到Ca-ZnO纳米粒子；

步骤2、制备Al₂O₃-In₂O₃粒子

将10ml浓度为0.1mol/L的In(NO₃)₃·5H₂O溶液、10ml浓度为0.2mol/L的Al₂(SO₄)₃溶液和50ml去离子水混合均匀，在搅拌下滴加氨水，调节pH值为7.8，磁力搅拌1h，然后转移到水热釜中，在密封情况下，于200℃反应20h，然后将反应产物离心分离，清洗，干燥，在450℃煅烧2h得到Al₂O₃-In₂O₃粒子；

步骤3、制备多功能填料

收集生蚝贝壳，清洗后，将其浸泡在质量分数8％的NaOH溶液中2h，然后取出，80℃干燥24h，将干燥的贝壳置于粉碎机中粉碎，过筛，行星式球磨机球磨10h，置于马弗炉中900℃煅烧2h，得到贝壳粉；将贝壳粉与Ca-ZnO纳米粒子、TiO₂纳米粒子、CuO纳米粒子、MnO₂粒子和Al₂O₃-In₂O₃粒子混合均匀，制备成浆料，通过球磨机研磨混合，然后500℃煅烧4h，得到多功能填料；

步骤4、制备聚酯母粒

将多功能填料加入到聚酯粉料中，采用双螺杆造粒工艺分别制得聚酯母粒；

步骤5、制备聚酯纤维

将聚酯切片与聚酯母粒进行混合干燥；干燥后的原料在螺杆挤出机作用下熔融后的熔体经熔体泵送至均质除杂搅拌器中进行均一化除杂处理，熔体在均质除杂搅拌器的停留时间为30min～90min；均质除杂后的聚酯熔体经熔体泵送至二级过滤器，过滤后的熔体经设置在管道上的混合熔体后进入纺丝箱体，纺丝箱温度控制在250～280℃；将纺丝后的纤维进行牵伸加工，即得多功能聚酯纤维。