CN109505023A - 一种功能强化的改性生物炭/聚酯复合纤维及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种功能强化的改性生物炭/聚酯复合纤维及其制备方法，制备方法为：将含改性生物炭粉和易去除组分A的聚酯进行纺丝并在纤维成型后去除其中的A制得功能强化的改性生物炭/聚酯复合纤维；改性生物炭粉为用无机粉体球磨处理后的生物炭粉，无机粉体球磨处理使生物炭碳碳双键被打开且与氧结合，制得的功能强化的改性生物炭/聚酯复合纤维的甲醛吸附量为2~18mg/g，远红外发射率为0.65~0.95，负离子浓度为6000~8000个/cm3。本发明方法简单易行、成本低且对设备要求低，适合大规模生产，制得的纤维具有优异的吸附、远红外发射以及负离子功能，应用前景广阔。

Description

一种功能强化的改性生物炭/聚酯复合纤维及其制备方法
技术领域
本发明属于聚酯纤维技术领域，特别涉及一种功能强化的改性生物炭/聚酯复合纤维及其制备方法。
背景技术
水源、大气和噪音被世界卫生组织列为三大环境污染源，成为危害人类健康的“隐形杀手”，污染源的处理已成为当务之急。随着各种净化材料及由其制得的净化器械的出现和广泛应用，吸附材料已引起人们的普遍关注。随着生活水平的提高，人们对自身的健康越来越重视，一些具有保健功能（包括远红外功能和负离子功能）的服饰的出现也得到了人们广泛的关注。因此研制具有吸附功能以及保健功能的纤维以及织物是尤为重要的。
生物炭是由生物质原料在完全或者部分缺氧的情况下经过热解炭化形成的一类高度芳香化且难熔的固态物质，其具有高的比表面积、优异的吸附性能、优异的抗菌抑菌性能同时兼具负离子和远红外发射等功能，可应用于废水处理、空气净化和保健等领域，应用范围广。
专利CN102220655A公开了一种将负载BaSO4的活性炭、银系抗菌剂、远红外发射剂和PET混合后进行共混纺丝制备具有防辐射、负离子和远红外发射功能的聚酯纤维的方法。虽然制得的聚酯纤维具有较多的功能，但是制备过程中使用的负载BaSO4的活性炭的比表面积和吸油值大，在共混过程中容易出现团聚，容易导致其分散不均匀，因此使得制得的纤维功能不能达到最佳。
因此，研究一种可实现生物炭均匀分散且吸附、远红外发射以及负离子功能良好的复合纤维具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中存在的问题，提供一种可实现生物炭均匀分散且吸附、远红外发射以及负离子功能良好的改性生物炭/聚酯复合纤维。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种功能强化的改性生物炭/聚酯复合纤维，主要由纤维和分布在纤维内部和表面的改性生物炭组成；
所述改性生物炭是指碳碳双键被打开且与氧结合的生物炭；
改性生物炭含量为0.5~5wt%的改性生物炭/聚酯复合纤维的甲醛吸附量为2~18mg/g，远红外发射率为0.65~0.95，负离子浓度为6000~8000个/cm3。
本发明的功能强化的改性生物炭/聚酯复合纤维，生物炭的碳碳双键被打开且与氧结合后，产生了活化能，降低了生物炭粉的粘度，增加了生物炭粉的流动性，改善了其在纤维中的分散性，从而提高了复合纤维的吸附、远红外发射以及负离子功能。
作为优选的技术方案：
如上所述的一种功能强化的改性生物炭/聚酯复合纤维，所述纤维具有多孔结构，孔隙率为40%~75%，比表面积为20~100m2/g。本发明的复合纤维孔隙率高，比表面积大，解决了聚酯包覆影响生物炭功能体现的问题，强化了复合纤维的吸附、远红外发射和负离子功能。
本发明还提供了一种制备如上所述的一种功能强化的改性生物炭/聚酯复合纤维的方法，将含改性生物炭粉和易去除组分A的聚酯进行纺丝并在纤维成型后去除其中的A制得功能强化的改性生物炭/聚酯复合纤维；
所述改性生物炭粉为用无机粉体球磨处理后的生物炭粉。
影响粉料分散性最直接的因素是粉体的形貌、粒度分布和比表面积等，粉体粒径过大，则容易因重力的作用而使粉料沉淀，粉体粒径过小，则容易因粉体表面能过大而团聚。现有技术中一般采用如下方法提高生物炭粉的分散性：1）在生物炭粉中加入分散剂，利用分散剂对生物炭粉分散性能的影响提高生物炭粉的分散性能；2）对生物炭粉颗粒大小进行加工，加工过程中生物炭粉并不发生化学变化，仅发生物理变化，即通过加工处理得到粒度分布均匀、比表面积适中且形貌良好的生物炭粉；3）利用加工工艺对生物炭粉分散性能的影响提高生物炭粉的分散性能，主要机理是：随着剪切速率的提高，聚合物熔体所受到并且传递给生物炭粉的剪切应力也随之增加，从而使得生物炭粉团聚体的破碎更易于进行，生物炭粉的分散程度也随之提高。
而本发明的改性生物炭粉是通过用无机粉体对生物炭粉进行球磨处理得到的，球磨过程中，生物炭粉颗粒表面上裂纹的扩张与新裂纹的出现会因一些作用而加剧促使颗粒破碎，这些作用包括每一颗粒中裂纹的相互作用、次一级的破碎、颗粒间的相互作用、颗粒与器壁的作用、颗粒间的二次作用、颗粒与球磨体的作用、颗粒的物理与化学作用及球磨环境对颗粒的作用，不同于其他粉体的球磨处理过程之处在于：生物炭粉在球磨过程中碳碳双键会被打开并与氧结合，其他粉体在球磨处理过程中仅发生物理变化，不发生化学变化，本发明的生物炭粉在球磨处理过程中发生了化学变化，碳碳键与氧结合，起到活化的作用，产生了活化能，降低了生物炭粉的粘度，提高了其流动性，从而使得其在聚酯中可均匀分散，不容易出现团聚，从而提高了制得的纤维的吸附、远红外发射和负离子功能。
易去除组分A在纤维成型后去除可实现对纤维的造孔，使得生物炭可以暴露在纤维表面，并且在纤维的表面和内部形成了半径更小的微孔，形成了足够的自由体积以及“空道”，导致纤维的孔隙率和比表面积提高，从而进一步强化了纤维的吸附、远红外发射和负离子功能，若不对纤维进行造孔，纤维的性能会相应下降，甲醛的吸附量在1.3~10mg/g之间、远红外发射率在0.65~0.80之间。
作为优选的技术方案：
如上所述的方法，具体步骤如下：
（1）将质量比为0.1~1:10~40的无机粉体和生物炭粉混合后研磨10~20min得到强化粉体；
（2）将强化粉体、PET粉体和A熔融共混制得母粒，其中，PET粉体的质量含量为54%~89%，A的质量含量为1%~5%，PET粉体和A的质量含量包括但不限于此，可在适当范围内调整，但不宜太过，过大过小都会影响熔体后续的纺丝性能；
（3）将质量比为1~17:83~99的母粒和PET切片共混后纺丝制得预处理复合纤维，母粒与PET切片的质量比包括但不限于此，可在适当范围内调整，但不宜太过，过小纤维的功能性会受到影响，过大纤维的可纺性差；
（4）对预处理复合纤维进行处理去除其中的A制得功能强化的生物炭/聚酯复合纤维。
如上所述的方法，所述无机粉体的粒径为100~450nm，平均粒径更优选为300nm，所述无机粉体为硫酸钡、二氧化钛、氧化锌、氧化镁、氧化铝和碳酸钙中的一种或多种。本发明的无机粉体包括但不限于此，其他可对生物炭粉球磨处理使其碳碳双键打开与氧结合且不影响复合纤维的吸附、远红外发射和负离子功能发挥的无机粉体同样适用于本发明。
如上所述的方法，所述生物炭粉的粒径为100~2500nm，平均粒径更优选为1125nm，所述生物炭粉由水稻秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆、棉花秸秆、油菜秸秆、大豆秸秆、竹材、竹屑、椰壳和板栗壳中的一种或多种经高温烧结得到。本发明的生物炭粉的种类包括但不限于此，其他在低氧环境下通过高温裂解碳化形成的含碳碳双键的生物炭同样适用于本发明。
如上所述的方法，所述PET粉体或PET切片由PTA和EG酯化后脱水缩合而成，特性黏度为0.657dL/g。PET粉体或PET切片属于瓶级PET，具有均匀的晶体结构，冲击韧性好，强度高，加工简单。
如上所述的方法，所述A为水溶性树脂。本发明的易去除组分A包括但不限于此，其他在纤维成型后容易去除，可达到对纤维造孔的目的物质同样适用于本发明。
如上所述的方法，所述水溶性树脂是通过DMT（对苯二甲酸二甲酯）、DMI（间苯二甲酸二甲酯）、SIPM（间苯二甲酸二甲酯5-磺酸钠）与乙二醇(EG)共缩聚制得的，其中，DMT、DMI与SIPM的摩尔比为10~15:2:3~8。
如上所述的方法，所述处理为碱洗。本发明的处理方式包括但不限于此，其他容易去除纤维中的组分A提高复合纤维孔隙率的处理方式同样适用于本发明。本发明更优选使用氢氧化钠碱洗去除易水解的水溶性树脂。
发明机理：
本发明先将无机粉体和生物炭粉混合后进行研磨得到强化粉体，再将强化粉体与聚酯复合制备功能强化的改性生物炭/聚酯复合纤维。
生物炭粉本身比表面积大，吸油值大，容易出现团聚现象，无机粉体会起到球磨的作用，无机粉体对生物炭粉的影响具体如下：
1）无机粉体与生物炭粉在研磨过程中，产生摩擦出现静电排斥作用，克服了颗粒间的范德华吸引力，实现了生物炭粉颗粒的均匀分散；
2）通过研磨增加无机粉体与生物炭粉间的摩擦力，有利于打开团聚，并且在摩擦过后，生物炭粉中的碳碳双键被打开，可以与氧结合（氧来自于空气中的氧气和/或无机粉体中的氧）起到活化的作用，产生了活化能，降低了生物炭粉的粘度，增加了生物炭粉的流动性进而改善其分散性。
此外，纤维基体的材质对生物炭粉的分散性能也有一定的影响，由于生物炭粉的表面能很大，因而在作用半径以内非常易于团聚，本发明中纤维基体的材质为聚酯，含酯基官能团，当生物炭粉与聚酯复合时，一方面由于聚酯增大了生物炭粉粒子间的距离，使其超出生物炭粉粒子的作用半径，另一方面由于酯基官能团的存在可有效地隔离生物炭粉粒子，因而粒子失去了活动的空间，相应的降低了熵值，增加了相互排斥的作用，使生物炭粉粒子的接触受到空间阻碍，保持了分散体系的稳定性。
有益效果：
（1）本发明的一种功能强化的改性生物炭/聚酯复合纤维的制备方法，使用无机粉体球磨处理生物炭粉，提高了生物炭粉在纤维中分散均匀性，提高了复合纤维的吸附、远红外发射和负离子功能；
（2）本发明的一种功能强化的改性生物炭/聚酯复合纤维的制备方法，碱洗提高了纤维的孔隙率和比表面积，解决了聚酯包覆影响生物炭粉功能体现的问题，进一步提高了复合纤维的吸附、远红外发射和负离子功能；
（3）本发明的一种功能强化的改性生物炭/聚酯复合纤维的制备方法，简单易行、成本低且对设备要求低，适合大规模生产；
（4）本发明的一种功能强化的改性生物炭/聚酯复合纤维，可应用于有机挥发气体处理和功能纺织材料等领域，应用前景广阔。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
一种功能强化的生物炭/聚酯复合纤维的制备方法，具体步骤如下：
（1）将质量比为0.1:25的硫酸钡和由水稻秸秆经高温烧结得到的生物炭粉混合后研磨10min得到强化粉体，其中硫酸钡的粒径为200~220nm，生物炭粉的粒径为350~550nm；
（2）将强化粉体、PET粉体和水溶性树脂熔融共混制得母粒，其中，PET粉体的质量含量为62%，水溶性树脂的质量含量为2.5%，PET粉体由PTA和EG酯化后脱水缩合而成，特性黏度为0.657dL/g，水溶性树脂是通过乙二醇与摩尔比为12:2:3的DMT、DMI和SIPM共缩聚制得的，其中，乙二醇与DMT的摩尔比为2:1；
（3）将质量比为5:90的母粒和PET切片共混后纺丝制得预处理复合纤维，其中PET切片由PTA和EG酯化后脱水缩合而成，特性黏度为0.657dL/g；
（4）对预处理复合纤维进行氢氧化钠碱洗处理去除其中的水溶性树脂制得功能强化的生物炭/聚酯复合纤维。
制得的复合纤维为功能强化的改性生物炭/聚酯复合纤维，主要由纤维和分布在纤维内部和表面的改性生物炭组成，其中纤维具有多孔结构，孔隙率为52%，比表面积为40m2/g，改性生物炭是指碳碳双键被打开且与氧结合的生物炭，改性生物炭含量为5wt%的改性生物炭/聚酯复合纤维的甲醛吸附量为13mg/g，远红外发射率为0.95，负离子浓度为8000个/cm3。
对比例1
一种生物炭/聚酯复合纤维的制备方法，具体步骤与实施例1基本一致，不同的是，步骤（1）不进行研磨，而是直接将硫酸钡和生物炭粉的混合粉体作为强化粉体，经步骤（2）~（4）的熔融共混、纺丝和碱洗处理制得生物炭/聚酯复合纤维，所制得的生物炭/聚酯复合纤维在相同的生物炭含量（5wt%）时对甲醛吸附量较差，为1.3mg/g，远红外发射率为0.64，负离子浓度为5900个/cm3。将实施例1与对比例1两者相对比可知，本发明通过用无机粉体对生物炭进行球磨处理，使得生物炭中的碳碳双键被打开，可以与氧结合起到活化的作用，进而提高了生物炭的分散性，因此制得的复合纤维的吸附、远红外发射以及负离子功能远高于现有技术。
实施例2
一种功能强化的生物炭/聚酯复合纤维的制备方法，具体步骤如下：
（1）将质量比为0.2:10的二氧化钛和由小麦秸秆经高温烧结得到的生物炭粉混合后研磨10min得到强化粉体，其中二氧化钛的粒径为100~135nm，生物炭粉的粒径为1100~1400nm；
（2）将强化粉体、PET粉体和水溶性树脂熔融共混制得母粒，其中，PET粉体的质量含量为74%，水溶性树脂的质量含量为1%，PET粉体由PTA和EG酯化后脱水缩合而成，特性黏度为0.657dL/g，水溶性树脂是通过乙二醇与摩尔比为14:2:5的DMT、DMI和SIPM共缩聚制得的，其中，乙二醇与DMT的摩尔比为2:1；
（3）将质量比为11:85的母粒和PET切片共混后纺丝制得预处理复合纤维，其中PET切片由PTA和EG酯化后脱水缩合而成，特性黏度为0.657dL/g；
（4）对预处理复合纤维进行氢氧化钠碱洗处理去除其中的水溶性树脂制得功能强化的生物炭/聚酯复合纤维。
制得的复合纤维为功能强化的改性生物炭/聚酯复合纤维，主要由纤维和分布在纤维内部和表面的改性生物炭组成，其中纤维具有多孔结构，孔隙率为62%，比表面积为80m2/g，改性生物炭是指碳碳双键被打开且与氧结合的生物炭。
改性生物炭含量为4wt%的改性生物炭/聚酯复合纤维的甲醛吸附量为11mg/g，远红外发射率为0.95，负离子浓度为7500个/cm3。
实施例3
一种功能强化的生物炭/聚酯复合纤维的制备方法，具体步骤如下：
（1）将质量比为0.4:15的氧化锌和由玉米秸秆经高温烧结得到的生物炭粉混合后研磨15min得到强化粉体，其中氧化锌的粒径为185~210nm，生物炭粉的粒径为100~500nm；
（2）将强化粉体、PET粉体和水溶性树脂熔融共混制得母粒，其中，PET粉体的质量含量为60%，水溶性树脂的质量含量为4%，PET粉体由PTA和EG酯化后脱水缩合而成，特性黏度为0.657dL/g，水溶性树脂是通过乙二醇与摩尔比为15:2:5的DMT、DMI和SIPM共缩聚制得的，其中，乙二醇与DMT的摩尔比为2:1；
（3）将质量比为1:92的母粒和PET切片共混后纺丝制得预处理复合纤维，其中PET切片由PTA和EG酯化后脱水缩合而成，特性黏度为0.657dL/g；
（4）对预处理复合纤维进行氢氧化钠碱洗处理去除其中的水溶性树脂制得功能强化的生物炭/聚酯复合纤维。
制得的复合纤维为功能强化的改性生物炭/聚酯复合纤维，主要由纤维和分布在纤维内部和表面的改性生物炭组成，其中纤维具有多孔结构，孔隙率为40%，比表面积为55m2/g，改性生物炭是指碳碳双键被打开且与氧结合的生物炭。
改性生物炭含量为4.8wt%的改性生物炭/聚酯复合纤维的甲醛吸附量为18mg/g，远红外发射率为0.94，负离子浓度为7700个/cm3。
实施例4
一种功能强化的生物炭/聚酯复合纤维的制备方法，具体步骤如下：
（1）将质量比为0.8:20的氧化镁和由棉花秸秆经高温烧结得到的生物炭粉混合后研磨12min得到强化粉体，其中氧化镁的粒径为220~250nm，生物炭粉的粒径为800~1200nm；
（2）将强化粉体、PET粉体和水溶性树脂熔融共混制得母粒，其中，PET粉体的质量含量为54%，水溶性树脂的质量含量为1.5%，PET粉体由PTA和EG酯化后脱水缩合而成，特性黏度为0.657dL/g，水溶性树脂是通过乙二醇与摩尔比为11:2:8的DMT、DMI和SIPM共缩聚制得的，其中，乙二醇与DMT的摩尔比为3:1；
（3）将质量比为6:95的母粒和PET切片共混后纺丝制得预处理复合纤维，其中PET切片由PTA和EG酯化后脱水缩合而成，特性黏度为0.657dL/g；
（4）对预处理复合纤维进行氢氧化钠碱洗处理去除其中的水溶性树脂制得功能强化的生物炭/聚酯复合纤维。
制得的复合纤维为功能强化的改性生物炭/聚酯复合纤维，主要由纤维和分布在纤维内部和表面的改性生物炭组成，其中纤维具有多孔结构，孔隙率为55%，比表面积为90m2/g，改性生物炭是指碳碳双键被打开且与氧结合的生物炭。
改性生物炭含量为3.5wt%的改性生物炭/聚酯复合纤维的甲醛吸附量为14mg/g，远红外发射率为0.91，负离子浓度为7900个/cm3。
实施例5
一种功能强化的生物炭/聚酯复合纤维的制备方法，具体步骤如下：
（1）将质量比为0.6:40的氧化铝和由油菜秸秆经高温烧结得到的生物炭粉混合后研磨16min得到强化粉体，其中氧化铝的粒径为300~350nm，生物炭粉的粒径为1800~2300nm；
（2）将强化粉体、PET粉体和水溶性树脂熔融共混制得母粒，其中，PET粉体的质量含量为77%，水溶性树脂的质量含量为5%，PET粉体由PTA和EG酯化后脱水缩合而成，特性黏度为0.657dL/g，水溶性树脂是通过乙二醇与摩尔比为13:2:4的DMT、DMI和SIPM共缩聚制得的，其中，乙二醇与DMT的摩尔比为3:1；
（3）将质量比为15:83的母粒和PET切片共混后纺丝制得预处理复合纤维，其中PET切片由PTA和EG酯化后脱水缩合而成，特性黏度为0.657dL/g；
（4）对预处理复合纤维进行氢氧化钠碱洗处理去除其中的水溶性树脂制得功能强化的生物炭/聚酯复合纤维。
制得的复合纤维为功能强化的改性生物炭/聚酯复合纤维，主要由纤维和分布在纤维内部和表面的改性生物炭组成，其中纤维具有多孔结构，孔隙率为65%，比表面积为35m2/g，改性生物炭是指碳碳双键被打开且与氧结合的生物炭。
改性生物炭含量为2wt%的改性生物炭/聚酯复合纤维的甲醛吸附量为10mg/g，远红外发射率为0.85，负离子浓度为7200个/cm3。
实施例6
一种功能强化的生物炭/聚酯复合纤维的制备方法，具体步骤如下：
（1）将质量比为0.9:30的碳酸钙和由大豆秸秆经高温烧结得到的生物炭粉混合后研磨19min得到强化粉体，其中碳酸钙的粒径为280~300nm，生物炭粉的粒径为1900~2500nm；
（2）将强化粉体、PET粉体和水溶性树脂熔融共混制得母粒，其中，PET粉体的质量含量为68%，水溶性树脂的质量含量为4.3%，PET粉体由PTA和EG酯化后脱水缩合而成，特性黏度为0.657dL/g，水溶性树脂是通过乙二醇与摩尔比为13:2:6的DMT、DMI和SIPM共缩聚制得的，其中，乙二醇与DMT的摩尔比为3:1；
（3）将质量比为17:90的母粒和PET切片共混后纺丝制得预处理复合纤维，其中PET切片由PTA和EG酯化后脱水缩合而成，特性黏度为0.657dL/g；
（4）对预处理复合纤维进行氢氧化钠碱洗处理去除其中的水溶性树脂制得功能强化的生物炭/聚酯复合纤维。
制得的复合纤维为功能强化的改性生物炭/聚酯复合纤维，主要由纤维和分布在纤维内部和表面的改性生物炭组成，其中纤维具有多孔结构，孔隙率为71%，比表面积为20m2/g，改性生物炭是指碳碳双键被打开且与氧结合的生物炭。
改性生物炭含量为0.5wt%的改性生物炭/聚酯复合纤维的甲醛吸附量为12mg/g，远红外发射率为0.88，负离子浓度为8000个/cm3。
实施例7
一种功能强化的生物炭/聚酯复合纤维的制备方法，具体步骤如下：
（1）将质量比为1:25的硫酸钡和二氧化钛的混合物（质量比为2:1）和由竹材经高温烧结得到的生物炭粉混合后研磨11min得到强化粉体，其中硫酸钡和二氧化钛的混合物的粒径为430~450nm，生物炭粉的粒径为1300~1800nm；
（2）将强化粉体、PET粉体和水溶性树脂熔融共混制得母粒，其中，PET粉体的质量含量为83%，水溶性树脂的质量含量为4%，PET粉体由PTA和EG酯化后脱水缩合而成，特性黏度为0.657dL/g，水溶性树脂是通过乙二醇与摩尔比为10:2:7的DMT、DMI和SIPM共缩聚制得的，其中，乙二醇与DMT的摩尔比为3:1；
（3）将质量比为14:95的母粒和PET切片共混后纺丝制得预处理复合纤维，其中PET切片由PTA和EG酯化后脱水缩合而成，特性黏度为0.657dL/g；
（4）对预处理复合纤维进行氢氧化钠碱洗处理去除其中的水溶性树脂制得功能强化的生物炭/聚酯复合纤维。
制得的复合纤维为功能强化的改性生物炭/聚酯复合纤维，主要由纤维和分布在纤维内部和表面的改性生物炭组成，其中纤维具有多孔结构，孔隙率为48%，比表面积为60m2/g，改性生物炭是指碳碳双键被打开且与氧结合的生物炭。
改性生物炭含量为2.5wt%的改性生物炭/聚酯复合纤维的甲醛吸附量为11mg/g，远红外发射率为0.76，负离子浓度为7600个/cm3。
实施例8
一种功能强化的生物炭/聚酯复合纤维的制备方法，具体步骤如下：
（1）将质量比为0.7:35的氧化锌和氧化镁的混合物（质量比为3:2）和由竹屑经高温烧结得到的生物炭粉混合后研磨15min得到强化粉体，其中氧化锌和氧化镁的混合物的粒径为350~390nm，生物炭粉的粒径为2000~2500nm；
（2）将强化粉体、PET粉体和水溶性树脂熔融共混制得母粒，其中，PET粉体的质量含量为58%，水溶性树脂的质量含量为5%，PET粉体由PTA和EG酯化后脱水缩合而成，特性黏度为0.657dL/g，水溶性树脂是通过乙二醇与摩尔比为15:2:6的DMT、DMI和SIPM共缩聚制得的，其中，乙二醇与DMT的摩尔比为1:1；
（3）将质量比为5:99的母粒和PET切片共混后纺丝制得预处理复合纤维，其中PET切片由PTA和EG酯化后脱水缩合而成，特性黏度为0.657dL/g；
（4）对预处理复合纤维进行氢氧化钠碱洗处理去除其中的水溶性树脂制得功能强化的生物炭/聚酯复合纤维。
制得的复合纤维为功能强化的改性生物炭/聚酯复合纤维，主要由纤维和分布在纤维内部和表面的改性生物炭组成，其中纤维具有多孔结构，孔隙率为70%，比表面积为75m2/g，改性生物炭是指碳碳双键被打开且与氧结合的生物炭。
改性生物炭含量为4wt%的改性生物炭/聚酯复合纤维的甲醛吸附量为18mg/g，远红外发射率为0.90，负离子浓度为7800个/cm3。
实施例9
一种功能强化的生物炭/聚酯复合纤维的制备方法，具体步骤如下：
（1）将质量比为0.9:10的硫酸钡和由椰壳经高温烧结得到的生物炭粉混合后研磨20min得到强化粉体，其中硫酸钡的粒径为100~150nm，生物炭粉的粒径为300~900nm；
（2）将强化粉体、PET粉体和水溶性树脂熔融共混制得母粒，其中，PET粉体的质量含量为69%，水溶性树脂的质量含量为3%，PET粉体由PTA和EG酯化后脱水缩合而成，特性黏度为0.657dL/g，水溶性树脂是通过乙二醇与摩尔比为12:2:4的DMT、DMI和SIPM共缩聚制得的，其中，乙二醇与DMT的摩尔比为1:1；
（3）将质量比为10:87的母粒和PET切片共混后纺丝制得预处理复合纤维，其中PET切片由PTA和EG酯化后脱水缩合而成，特性黏度为0.657dL/g；
（4）对预处理复合纤维进行氢氧化钠碱洗处理去除其中的水溶性树脂制得功能强化的生物炭/聚酯复合纤维。
制得的复合纤维为功能强化的改性生物炭/聚酯复合纤维，主要由纤维和分布在纤维内部和表面的改性生物炭组成，其中纤维具有多孔结构，孔隙率为58%，比表面积为100m2/g，改性生物炭是指碳碳双键被打开且与氧结合的生物炭。
改性生物炭含量为1.5wt%的改性生物炭/聚酯复合纤维的甲醛吸附量为9mg/g，远红外发射率为0.92，负离子浓度为6900个/cm3。
实施例10
一种功能强化的生物炭/聚酯复合纤维的制备方法，具体步骤如下：
（1）将质量比为0.2:20的二氧化钛、氧化锌和碳酸钙的混合物（质量比为1:1）和由板栗壳经高温烧结得到的生物炭粉混合后研磨10min得到强化粉体，其中二氧化钛、氧化锌和碳酸钙的混合物的粒径为300~400nm，生物炭粉的粒径为1800~2000nm；
（2）将强化粉体、PET粉体和水溶性树脂熔融共混制得母粒，其中，PET粉体的质量含量为89%，水溶性树脂的质量含量为2.5%，PET粉体由PTA和EG酯化后脱水缩合而成，特性黏度为0.657dL/g，水溶性树脂是通过乙二醇与摩尔比为13:2:3的DMT、DMI和SIPM共缩聚制得的，其中，乙二醇与DMT的摩尔比为1:1；
（3）将质量比为14:96的母粒和PET切片共混后纺丝制得预处理复合纤维，其中PET切片由PTA和EG酯化后脱水缩合而成，特性黏度为0.657dL/g；
（4）对预处理复合纤维进行氢氧化钠碱洗处理去除其中的水溶性树脂制得功能强化的生物炭/聚酯复合纤维。
制得的复合纤维为功能强化的改性生物炭/聚酯复合纤维，主要由纤维和分布在纤维内部和表面的改性生物炭组成，其中纤维具有多孔结构，孔隙率为66%，比表面积为50m2/g，改性生物炭是指碳碳双键被打开且与氧结合的生物炭。
改性生物炭含量为2wt%的改性生物炭/聚酯复合纤维的甲醛吸附量为17mg/g，远红外发射率为0.83，负离子浓度为8000个/cm3。
实施例11
一种功能强化的生物炭/聚酯复合纤维的制备方法，具体步骤如下：
（1）将质量比为0.5:40的二氧化钛和由水稻秸秆和小麦秸秆的混合物（质量比为1:1）经高温烧结得到的生物炭粉混合后研磨15min得到强化粉体，其中二氧化钛的粒径为425~450nm，生物炭粉的粒径为900~1100nm；
（2）将强化粉体、PET粉体和水溶性树脂熔融共混制得母粒，其中，PET粉体的质量含量为82%，水溶性树脂的质量含量为5%，PET粉体由PTA和EG酯化后脱水缩合而成，特性黏度为0.657dL/g，水溶性树脂是通过乙二醇与摩尔比为15:2:7的DMT、DMI和SIPM共缩聚制得的，其中，乙二醇与DMT的摩尔比为2:1；
（3）将质量比为17:99的母粒和PET切片共混后纺丝制得预处理复合纤维，其中PET切片由PTA和EG酯化后脱水缩合而成，特性黏度为0.657dL/g；
（4）对预处理复合纤维进行氢氧化钠碱洗处理去除其中的水溶性树脂制得功能强化的生物炭/聚酯复合纤维。
制得的复合纤维为功能强化的改性生物炭/聚酯复合纤维，主要由纤维和分布在纤维内部和表面的改性生物炭组成，其中纤维具有多孔结构，孔隙率为73%，比表面积为45m2/g，改性生物炭是指碳碳双键被打开且与氧结合的生物炭。
改性生物炭含量为1.0wt%的改性生物炭/聚酯复合纤维的甲醛吸附量为17mg/g，远红外发射率为0.77，负离子浓度为7700个/cm3。
实施例12
一种功能强化的生物炭/聚酯复合纤维的制备方法，具体步骤如下：
（1）将质量比为1:15的氧化锌和由玉米秸秆和棉花秸秆的混合物（质量比为2:1）经高温烧结得到的生物炭粉混合后研磨17min得到强化粉体，其中氧化锌的粒径为250~300nm，生物炭粉的粒径为100~300nm；
（2）将强化粉体、PET粉体和水溶性树脂熔融共混制得母粒，其中，PET粉体的质量含量为70%，水溶性树脂的质量含量为3%，PET粉体由PTA和EG酯化后脱水缩合而成，特性黏度为0.657dL/g，水溶性树脂是通过乙二醇与摩尔比为12:2:8的DMT、DMI和SIPM共缩聚制得的，其中，乙二醇与DMT的摩尔比为2:1；
（3）将质量比为2:88的母粒和PET切片共混后纺丝制得预处理复合纤维，其中PET切片由PTA和EG酯化后脱水缩合而成，特性黏度为0.657dL/g；
（4）对预处理复合纤维进行氢氧化钠碱洗处理去除其中的水溶性树脂制得功能强化的生物炭/聚酯复合纤维。
制得的复合纤维为功能强化的改性生物炭/聚酯复合纤维，主要由纤维和分布在纤维内部和表面的改性生物炭组成，其中纤维具有多孔结构，孔隙率为75%，比表面积为80m2/g，改性生物炭是指碳碳双键被打开且与氧结合的生物炭。
改性生物炭含量为3.5wt%的改性生物炭/聚酯复合纤维的甲醛吸附量为15mg/g，远红外发射率为0.94，负离子浓度为7500个/cm3。
实施例13
一种功能强化的生物炭/聚酯复合纤维的制备方法，具体步骤如下：
（1）将质量比为0.4:10的氧化镁和由水稻秸秆、小麦秸秆和玉米秸秆的混合物（质量比为1:1:1）经高温烧结得到的生物炭粉混合后研磨13min得到强化粉体，其中氧化镁的粒径为160~200nm，生物炭粉的粒径为200~500nm；
（2）将强化粉体、PET粉体和水溶性树脂熔融共混制得母粒，其中，PET粉体的质量含量为74%，水溶性树脂的质量含量为1%，PET粉体由PTA和EG酯化后脱水缩合而成，特性黏度为0.657dL/g，水溶性树脂是通过乙二醇与摩尔比为10:2:3的DMT、DMI和SIPM共缩聚制得的，其中，乙二醇与DMT的摩尔比为3:1；
（3）将质量比为7:94的母粒和PET切片共混后纺丝制得预处理复合纤维，其中PET切片由PTA和EG酯化后脱水缩合而成，特性黏度为0.657dL/g；
（4）对预处理复合纤维进行氢氧化钠碱洗处理去除其中的水溶性树脂制得功能强化的生物炭/聚酯复合纤维。
制得的复合纤维为功能强化的改性生物炭/聚酯复合纤维，主要由纤维和分布在纤维内部和表面的改性生物炭组成，其中纤维具有多孔结构，孔隙率为48%，比表面积为30m2/g，改性生物炭是指碳碳双键被打开且与氧结合的生物炭。
改性生物炭含量为3wt%的改性生物炭/聚酯复合纤维的甲醛吸附量为14mg/g，远红外发射率为0.93，负离子浓度为6800个/cm3。
实施例14
一种功能强化的生物炭/聚酯复合纤维的制备方法，具体步骤如下：
（1）将质量比为0.7:30的氧化镁和由水稻秸秆经高温烧结得到的生物炭粉混合后研磨20min得到强化粉体，其中氧化镁的粒径为330~360nm，生物炭粉的粒径为2200~2500nm；
（2）将强化粉体和PET粉体熔融共混制得母粒，其中，PET粉体的质量含量为54%，PET粉体由PTA和EG酯化后脱水缩合而成，特性黏度为0.657dL/g；
（3）将质量比为12:90的母粒和PET切片共混后纺丝制得功能强化的生物炭/聚酯复合纤维。
制得的复合纤维为功能强化的改性生物炭/聚酯复合纤维，改性生物炭是指碳碳双键被打开且与氧结合的生物炭。改性生物炭含量为5wt%的改性生物炭/聚酯复合纤维的甲醛吸附量为2mg/g，远红外发射率为0.70。
实施例15
一种功能强化的生物炭/聚酯复合纤维的制备方法，具体步骤如下：
（1）将质量比为0.5:10的氧化铝和由油菜秸秆经高温烧结得到的生物炭粉混合后研磨20min得到强化粉体，其中氧化铝的粒径为400~420nm，生物炭粉的粒径为2300~2400nm；
（2）将强化粉体和PET粉体熔融共混制得母粒，其中，PET粉体的质量含量为66%，PET粉体由PTA和EG酯化后脱水缩合而成，特性黏度为0.657dL/g；
（3）将质量比为16:84的母粒和PET切片共混后纺丝制得功能强化的生物炭/聚酯复合纤维。
制得的复合纤维为功能强化的改性生物炭/聚酯复合纤维，改性生物炭是指碳碳双键被打开且与氧结合的生物炭。改性生物炭含量为4.5wt%的改性生物炭/聚酯复合纤维的甲醛吸附量为6mg/g，远红外发射率为0.65。

Claims (10)

1.一种功能强化的改性生物炭/聚酯复合纤维，其特征在于：主要由纤维和分布在纤维内部和表面的改性生物炭组成；
所述改性生物炭是指碳碳双键被打开且与氧结合的生物炭；
改性生物炭含量为0.5~5wt%的改性生物炭/聚酯复合纤维的甲醛吸附量为2~18mg/g，远红外发射率为0.65~0.95，负离子浓度为6000~8000个/cm3。
2.根据权利要求1所述的一种功能强化的改性生物炭/聚酯复合纤维，其特征在于，所述纤维具有多孔结构，孔隙率为40%~75%，比表面积为20~100m2/g。
3.权利要求1或2所述的一种功能强化的改性生物炭/聚酯复合纤维的制备方法，其特征在于：将含改性生物炭粉和易去除组分A的聚酯进行纺丝并在纤维成型后去除其中的A制得功能强化的改性生物炭/聚酯复合纤维；
所述改性生物炭粉为用无机粉体球磨处理后的生物炭粉。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，具体步骤如下：
（1）将质量比为0.1~1:10~40的无机粉体和生物炭粉混合后研磨10~20min得到强化粉体；
（2）将强化粉体、PET粉体和A熔融共混制得母粒，其中，PET粉体的质量含量为54%~89%，A的质量含量为1%~5%；
（3）将质量比为1~17:83~99的母粒和PET切片共混后纺丝制得预处理复合纤维；
（4）对预处理复合纤维进行处理去除其中的A制得功能强化的生物炭/聚酯复合纤维。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述无机粉体的粒径为100~450nm，所述无机粉体为硫酸钡、二氧化钛、氧化锌、氧化镁、氧化铝和碳酸钙中的一种或多种。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述生物炭粉的粒径为100~2500nm，所述生物炭粉由水稻秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆、棉花秸秆、油菜秸秆、大豆秸秆、竹材、竹屑、椰壳和板栗壳中的一种或多种经高温烧结得到。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述PET粉体或PET切片由PTA和EG酯化后脱水缩合而成，特性黏度为0.657dL/g。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述A为水溶性树脂。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述水溶性树脂是通过DMT、DMI、SIPM与乙二醇共缩聚制得的，其中，DMT、DMI与SIPM的摩尔比为10~15:2:3~8。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述处理为碱洗。
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