CN111850733A - 一种抗菌无卤阻燃增强级pe/pet复合短纤维及其制备方法 - Google Patents

一种抗菌无卤阻燃增强级pe/pet复合短纤维及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗菌无卤阻燃增强级PE/PET复合短纤维及其制备方法，抗菌无卤阻燃增强级PE/PET复合短纤维由包括以下重量份的原料组成：PE 30～50份、PET 35～50份、石墨烯8～15份、改性纳米碳纤维10～18份、复合抗菌剂8～15份、无卤阻燃剂6～10份、增韧剂5～10份、相容剂3～8份、抗氧剂2～5份及其他的助剂0.1～2.5份。本发明通过精选原料组成，并优化各原料含量，选择了适当配比的PE、PET、石墨烯、改性纳米碳纤维、复合抗菌剂、无卤阻燃剂、增韧剂、相容剂、抗氧剂及助剂，既充分发挥各自的优点，又相互补充，相互促进，使得本发明制得的抗菌无卤阻燃增强级PE/PET复合短纤维具有抗菌性强、阻燃级别高、纤维强度高、力学性能优异等优点。

Description

一种抗菌无卤阻燃增强级PE/PET复合短纤维及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种抗菌无卤阻燃增强级PE/PET复合短纤维及其制备方法。
背景技术
聚对苯二甲酸乙二醇酯(简称PET)是最早实现工业化的聚酯材料，但初期几乎都用于合成纤维；80年代以后，在成核剂和结晶促进剂相继研发成功后，PET才逐渐开始作为工程塑料使用，并与聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)一起作为热塑性聚酯，成为五大工程塑料之一。
近年来，PET纤维产量呈持续增长态势，随着产业投入加大、技术突破与规模积累，在可以预见的未来，PET纤维产业将迎来更大的发展。而人们对无纺布的质量要求逐步提高，其环保性和功能性成为人们日益重视的两大方面，传统无纺布已不能满足现代市场的需求，功能性复合纤维的研发己成为现代纤维的主要发展方向。
为寻求满足现代市场需求的功能性复合纤维，专利号为201610425705.7的发明专利公开了一种碳纤维增强PET组合物及其制备方法。该PET组合物由30-60份PET、0-10份PBT、25-45份碳纤维、5-15份硫酸钡晶须、0-5份增韧剂、5-10份成核剂和5-10份表面改善剂经混合、挤出造粒制备而成。该发明通过硫酸钡晶须和表面改善剂之间相互配合，共同改善了PET组合物在注塑后表面浮纤现象，并提高了PET组合物的抗压性能，但是并未对纤维的抗菌性和阻燃性进行说明。
综上，目前市面上所使用的功能性复合纤维仍存在以下技术问题：
1、复合纤维的阻燃性能差，易燃烧，安全性能低；
2、复合纤维之间的相容性不佳，导致其力学性能降低；
3、复合纤维的韧性差，断裂强度低，力学强度不高；
4、复合纤维无杀菌功能，易滋生细菌。
发明内容
基于上述情况，本发明的目的在于提供一种抗菌无卤阻燃增强级PE/PET复合短纤维及制备方法，可有效解决以上问题。
为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是：
一种抗菌无卤阻燃增强级PE/PET复合短纤维，由包括以下重量份的原料组成：PE30～50份、PET 35～50份、石墨烯8～15份、改性纳米碳纤维10～18份、复合抗菌剂8～15份、无卤阻燃剂6～10份、增韧剂5～10份、相容剂3～8份、抗氧剂2～5份及其他的助剂0.1～2.5份。
优选的，所述PE的特性粘度为0.7～1.1dl/g，所述PET的特性粘度为0.5～1.2dl/g。
优选的，所述复合抗菌剂为按质量比(2～3):1的无机抗菌材料和有机抗菌材料组成的复配物；其中，所述无机抗菌材料为纳米银和纳米二氧化钛的复配物，纳米银的粒径为5～15nm，纳米二氧化钛的粒径为10～30nm；所述有机抗菌材料为季胺盐类有机抗菌材料、酚类有机抗菌材料、含卤素类有机抗菌材料中的一种或多种。
优选的，所述无卤阻燃剂为按质量比(1.5～3):1:1的聚磷酸铵、聚二甲基硅氧烷和氢氧化铝的复配物。
优选的，所述相容剂为PE-g-ST、EPDM-g-GMA、ABS-g-MAH、POE-g-MAH和PP-g-MAH中的一种或多种。
优选的，所述增韧剂为苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体、端羧基液体丁腈橡胶、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、马来酸酐接枝聚烯烃弹性体中的一种或多种，其中马来酸酐的接枝率为5～25％。
优选的，所述抗氧剂为按质量比1:2:1的受阻胺类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的复配物。
优选的，所述助剂包括成核剂和润滑剂；所述成核剂为滑石粉、纳米二氧化硅、纳米蒙脱土、碳酸氢钠、苯甲酸钠中的一种或多种，所述润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙、季戊四醇硬脂酸酯和硅酮粉中的一种或多种。
本发明还提供一种抗菌无卤阻燃增强级PE/PET复合短纤维的制备方法，包括下列步骤：
(A)按重量份分别称取PE、PET、石墨烯、改性纳米碳纤维、复合抗菌剂、无卤阻燃剂、增韧剂、相容剂、抗氧剂及助剂，备用；
(B)将PE在鼓风干燥机中于110～120℃温度下干燥1～3小时，PET在鼓风干燥机中于115℃～130℃下干燥2～4小时，备用；
(C)称取干燥后的PE和PET加入高速混料机中，同时按重量配比加入石墨烯、改性纳米碳纤维、复合抗菌剂、无卤阻燃剂、增韧剂、相容剂、抗氧剂及助剂，一起混合搅拌5～15分钟，得共混料；
(D)将共混料加入双螺杆挤出机中，经纺丝、水洗、上油、卷曲、干燥、切断后处理工序得到复合短纤维；其中，螺杆挤出机温度150～290℃，喷丝板孔径为10～60μm，孔毛细管长度400～600μm，喷头拉伸比2.6～3.0，纤维上油率0.3～0.4％，气隙长度50～200mm，纺丝速度150～180m/min。
优选的，所述改性纳米碳纤维的制备方法为：
(a)将纳米碳纤维放入低温等离子体仪中处理时间为25～100s，处理功率为120W～280W；
(b)将处理后的纳米碳纤维浸入盛有混酸的烧杯中，所述混酸由体积比为(3～5)∶1的浓硝酸与浓硫酸组成，然后将烧杯置于磁力搅拌器上，常温反应6～10h，用去离子水洗涤至洗液为中性，然后在100～120℃真空干燥24h，即得酸氧化纳米碳纤维；
(c)将质量比为(5～8):1的乙醇和去离子水混合均匀，得到乙醇水溶液，加入硅烷偶联剂，充分搅拌混合均匀，获得硅烷偶联剂水解液，将酸氧化纳米碳纤维分散于其中，搅拌或超声，滤出纤维，干燥，得到具有硅烷偶联剂涂层的改性纳米碳纤维。
本发明与现有技术相比，还具有以下优点及有益效果：
本发明通过精选原料组成，并优化各原料含量，选择了适当配比的PE、PET、石墨烯、改性纳米碳纤维、复合抗菌剂、无卤阻燃剂、增韧剂、相容剂、抗氧剂及助剂，既充分发挥各自的优点，又相互补充，相互促进，使得本发明制得的复合纤维具有抗菌性强、阻燃级别高、纤维强度高、力学性能优异等优点。
本发明的复合纤维中添加了适当比例的石墨烯，与其他组分相互配合，起到良好的协同作用，能够充分柔和复合短纤维与石墨烯的优良特性，具有复合纤维的吸湿性、染色性、舒适性、高强度等优异物理性能，还增添石墨烯的柔韧性、导电性及抗菌性。
本发明的复合纤维中添加了适当比例的改性纳米碳纤维，与其他组分相互配合，起到良好的协同作用，可以使改性纳米碳纤维更加均匀地分散在整个体系内，并与复合短纤维发生化学键合，可以使改性纳米碳纤维更加牢固地与复合纤维结合在一起，有助于提高复合纤维的力学性能。其单丝拉伸强度较无涂层改性纳米碳纤维明显提高，并且保持了无涂层改性纳米碳纤维所具有的柔顺性，同时解决了改性纳米碳纤维与复合纤维材料基体间的界面浸润性和相容性问题。
本发明的复合纤维中添加了适当比例的复合抗菌剂，并优化其原料组成，与其他组分相互配合，起到良好的协同作用，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌有良好的抑制作用，有效提高复合纤维的抑菌性能，使用更加安全可靠。
本发明的复合纤维中添加了适当比例的无卤阻燃剂，与其他组分相互配合，起到良好的协同作用，使得本发明制得的复合纤维极限氧指数高，具有优异的耐热性能，阻燃性能好，符合无卤、环保要求。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是不能理解为对本专利的限制。
下述实施例中所述试验方法或测试方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均从常规商业途径获得，或以常规方法制备。
实施例1：
一种抗菌无卤阻燃增强级PE/PET复合短纤维，由包括以下重量份的原料组成：PE30～50份、PET 35～50份、石墨烯8～15份、改性纳米碳纤维10～18份、复合抗菌剂8～15份、无卤阻燃剂6～10份、增韧剂5～10份、相容剂3～8份、抗氧剂2～5份及其他的助剂0.1～2.5份。
在本实施例中，所述PE的特性粘度为0.7～1.1dl/g，所述PET的特性粘度为0.5～1.2dl/g。
在本实施例中，所述复合抗菌剂为按质量比(2～3):1的无机抗菌材料和有机抗菌材料组成的复配物；其中，所述无机抗菌材料为纳米银和纳米二氧化钛的复配物，纳米银的粒径为5～15nm，纳米二氧化钛的粒径为10～30nm；所述有机抗菌材料为季胺盐类有机抗菌材料、酚类有机抗菌材料、含卤素类有机抗菌材料中的一种或多种。
在本实施例中，所述无卤阻燃剂为按质量比(1.5～3):1:1的聚磷酸铵、聚二甲基硅氧烷和氢氧化铝的复配物。
在本实施例中，所述相容剂为PE-g-ST、EPDM-g-GMA、ABS-g-MAH、POE-g-MAH和PP-g-MAH中的一种或多种。
在本实施例中，所述增韧剂为苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体、端羧基液体丁腈橡胶、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、马来酸酐接枝聚烯烃弹性体中的一种或多种，其中马来酸酐的接枝率为5～25％。
在本实施例中，所述抗氧剂为按质量比1:2:1的受阻胺类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的复配物。
在本实施例中，所述助剂包括成核剂和润滑剂；所述成核剂为滑石粉、纳米二氧化硅、纳米蒙脱土、碳酸氢钠、苯甲酸钠中的一种或多种，所述润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙、季戊四醇硬脂酸酯和硅酮粉中的一种或多种。
一种抗菌无卤阻燃增强级PE/PET复合短纤维的制备方法，包括下列步骤：
(A)按重量份分别称取PE、PET、石墨烯、改性纳米碳纤维、复合抗菌剂、无卤阻燃剂、增韧剂、相容剂、抗氧剂及助剂，备用；
(B)将PE在鼓风干燥机中于110～120℃温度下干燥1～3小时，PET在鼓风干燥机中于115℃～130℃下干燥2～4小时，备用；
(C)称取干燥后的PE和PET加入高速混料机中，同时按重量配比加入石墨烯、改性纳米碳纤维、复合抗菌剂、无卤阻燃剂、增韧剂、相容剂、抗氧剂及助剂，一起混合搅拌5～15分钟，得共混料；
(D)将共混料加入双螺杆挤出机中，经纺丝、水洗、上油、卷曲、干燥、切断后处理工序得到复合短纤维；其中，螺杆挤出机温度150～290℃，喷丝板孔径为10～60μm，孔毛细管长度400～600μm，喷头拉伸比2.6～3.0，纤维上油率0.3～0.4％，气隙长度50～200mm，纺丝速度150～180m/min。
在本实施例中，所述改性纳米碳纤维的制备方法为：
(a)将纳米碳纤维放入低温等离子体仪中处理时间为25～100s，处理功率为120W～280W；
(b)将处理后的纳米碳纤维浸入盛有混酸的烧杯中，所述混酸由体积比为(3～5)∶1的浓硝酸与浓硫酸组成，然后将烧杯置于磁力搅拌器上，常温反应6～10h，用去离子水洗涤至洗液为中性，然后在100～120℃真空干燥24h，即得酸氧化纳米碳纤维；
(c)将质量比为(5～8):1的乙醇和去离子水混合均匀，得到乙醇水溶液，加入硅烷偶联剂，充分搅拌混合均匀，获得硅烷偶联剂水解液，将酸氧化纳米碳纤维分散于其中，搅拌或超声，滤出纤维，干燥，得到具有硅烷偶联剂涂层的改性纳米碳纤维。
实施例2：
一种抗菌无卤阻燃增强级PE/PET复合短纤维，由包括以下重量份的原料组成：PE30份、PET 40份、石墨烯8份、改性纳米碳纤维10份、复合抗菌剂15份、无卤阻燃剂8份、增韧剂8份、相容剂5份、抗氧剂3份及其他的助剂0.3份。
在本实施例中，所述PE的特性粘度为0.7dl/g，所述PET的特性粘度为0.5dl/g。
在本实施例中，所述复合抗菌剂为按质量比2:1的无机抗菌材料和有机抗菌材料组成的复配物；其中，所述无机抗菌材料为纳米银和纳米二氧化钛的复配物，纳米银的粒径为8nm，纳米二氧化钛的粒径为15nm；所述有机抗菌材料为季胺盐类有机抗菌材料。
在本实施例中，所述无卤阻燃剂为按质量比1.5:1:1的聚磷酸铵、聚二甲基硅氧烷和氢氧化铝的复配物。
在本实施例中，所述相容剂为EPDM-g-GMA。
在本实施例中，所述增韧剂为马来酸酐接枝聚烯烃弹性体，其中马来酸酐的接枝率为15％。
在本实施例中，所述抗氧剂为按质量比1:2:1的受阻胺类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的复配物。
在本实施例中，所述助剂包括成核剂和润滑剂；所述成核剂为苯甲酸钠，所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯。
一种抗菌无卤阻燃增强级PE/PET复合短纤维的制备方法，包括下列步骤：
(A)按重量份分别称取PE、PET、石墨烯、改性纳米碳纤维、复合抗菌剂、无卤阻燃剂、增韧剂、相容剂、抗氧剂及助剂，备用；
(B)将PE在鼓风干燥机中于120℃温度下干燥2小时，PET在鼓风干燥机中于115℃下干燥2小时，备用；
(C)称取干燥后的PE和PET加入高速混料机中，同时按重量配比加入石墨烯、改性纳米碳纤维、复合抗菌剂、无卤阻燃剂、增韧剂、相容剂、抗氧剂及助剂，一起混合搅拌10分钟，得共混料；
(D)将共混料加入双螺杆挤出机中，经纺丝、水洗、上油、卷曲、干燥、切断后处理工序得到复合短纤维；其中，螺杆挤出机温度250℃，喷丝板孔径为35μm，孔毛细管长度500μm，喷头拉伸比2.6，纤维上油率0.3％，气隙长度100mm，纺丝速度150m/min。
在本实施例中，所述改性纳米碳纤维的制备方法为：
(a)将纳米碳纤维放入低温等离子体仪中处理时间为80s，处理功率为200W；
(b)将处理后的纳米碳纤维浸入盛有混酸的烧杯中，所述混酸由体积比为3.5∶1的浓硝酸与浓硫酸组成，然后将烧杯置于磁力搅拌器上，常温反应8h，用去离子水洗涤至洗液为中性，然后在120℃真空干燥24h，即得酸氧化纳米碳纤维；
(c)将质量比为6:1的乙醇和去离子水混合均匀，得到乙醇水溶液，加入硅烷偶联剂，充分搅拌混合均匀，获得硅烷偶联剂水解液，将酸氧化纳米碳纤维分散于其中，搅拌或超声，滤出纤维，干燥，得到具有硅烷偶联剂涂层的改性纳米碳纤维。
实施例3：
一种抗菌无卤阻燃增强级PE/PET复合短纤维，由包括以下重量份的原料组成：PE40份、PET 38份、石墨烯10份、改性纳米碳纤维12份、复合抗菌剂10份、无卤阻燃剂8份、增韧剂6份、相容剂5份、抗氧剂2份及其他的助剂1.5份。
在本实施例中，所述PE的特性粘度为1.0dl/g，所述PET的特性粘度为0.8dl/g。
在本实施例中，所述复合抗菌剂为按质量比2.5:1的无机抗菌材料和有机抗菌材料组成的复配物；其中，所述无机抗菌材料为纳米银和纳米二氧化钛的复配物，纳米银的粒径为10nm，纳米二氧化钛的粒径为25nm；所述有机抗菌材料为季胺盐类有机抗菌材料。
在本实施例中，所述无卤阻燃剂为按质量比2:1:1的聚磷酸铵、聚二甲基硅氧烷和氢氧化铝的复配物。
在本实施例中，所述相容剂为ABS-g-MAH。
在本实施例中，所述增韧剂为马来酸酐接枝聚烯烃弹性体，其中马来酸酐的接枝率为20％。
在本实施例中，所述抗氧剂为按质量比1:2:1的受阻胺类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的复配物。
在本实施例中，所述助剂包括成核剂和润滑剂；所述成核剂为苯甲酸钠，所述润滑剂为硬脂酸锌。
在本实施例中，提供一种抗菌无卤阻燃增强级PE/PET复合短纤维的制备方法，包括下列步骤：
(A)按重量份分别称取PE、PET、石墨烯、改性纳米碳纤维、复合抗菌剂、无卤阻燃剂、增韧剂、相容剂、抗氧剂及助剂，备用；
(B)将PE在鼓风干燥机中于120℃温度下干燥3小时，PET在鼓风干燥机中于115℃下干燥4小时，备用；
(C)称取干燥后的PE和PET加入高速混料机中，同时按重量配比加入石墨烯、改性纳米碳纤维、复合抗菌剂、无卤阻燃剂、增韧剂、相容剂、抗氧剂及助剂，一起混合搅拌15分钟，得共混料；
(D)将共混料加入双螺杆挤出机中，经纺丝、水洗、上油、卷曲、干燥、切断后处理工序得到复合短纤维；其中，螺杆挤出机温度290℃，喷丝板孔径为55μm，孔毛细管长度5500μm，喷头拉伸比2.8，纤维上油率0.4％，气隙长度180mm，纺丝速度180m/min。
在本实施例中，所述改性纳米碳纤维的制备方法为：
(a)将纳米碳纤维放入低温等离子体仪中处理时间为88s，处理功率为250W；
(b)将处理后的纳米碳纤维浸入盛有混酸的烧杯中，所述混酸由体积比为5：1的浓硝酸与浓硫酸组成，然后将烧杯置于磁力搅拌器上，常温反应10h，用去离子水洗涤至洗液为中性，然后在120℃真空干燥24h，即得酸氧化纳米碳纤维；
(c)将质量比为8:1的乙醇和去离子水混合均匀，得到乙醇水溶液，加入硅烷偶联剂，充分搅拌混合均匀，获得硅烷偶联剂水解液，将酸氧化纳米碳纤维分散于其中，搅拌或超声，滤出纤维，干燥，得到具有硅烷偶联剂涂层的改性纳米碳纤维。
实施例4：
一种抗菌无卤阻燃增强级PE/PET复合短纤维，由包括以下重量份的原料组成：PE50份、PET 45份、石墨烯15份、改性纳米碳纤维10份、复合抗菌剂8份、无卤阻燃剂10份、增韧剂5份、相容剂3份、抗氧剂3份及其他的助剂2份。
在本实施例中，所述PE的特性粘度为1.1dl/g，所述PET的特性粘度为1.2dl/g。
在本实施例中，所述复合抗菌剂为按质量比3:1的无机抗菌材料和有机抗菌材料组成的复配物；其中，所述无机抗菌材料为纳米银和纳米二氧化钛的复配物，纳米银的粒径为15nm，纳米二氧化钛的粒径为30nm；所述有机抗菌材料为季胺盐类有机抗菌材料。
在本实施例中，所述无卤阻燃剂为按质量比3:1:1的聚磷酸铵、聚二甲基硅氧烷和氢氧化铝的复配物。
在本实施例中，所述相容剂为PE-g-ST。
在本实施例中，所述增韧剂为苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体。
在本实施例中，所述抗氧剂为按质量比1:2:1的受阻胺类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的复配物。
在本实施例中，所述助剂包括成核剂和润滑剂；所述成核剂为滑石粉，所述润滑剂为硬脂酸锌。
一种抗菌无卤阻燃增强级PE/PET复合短纤维的制备方法，包括下列步骤：
(A)按重量份分别称取PE、PET、石墨烯、改性纳米碳纤维、复合抗菌剂、无卤阻燃剂、增韧剂、相容剂、抗氧剂及助剂，备用；
(B)将PE在鼓风干燥机中于120℃温度下干燥3小时，PET在鼓风干燥机中于130℃下干燥4小时，备用；
(C)称取干燥后的PE和PET加入高速混料机中，同时按重量配比加入石墨烯、改性纳米碳纤维、复合抗菌剂、无卤阻燃剂、增韧剂、相容剂、抗氧剂及助剂，一起混合搅拌15分钟，得共混料；
(D)将共混料加入双螺杆挤出机中，经纺丝、水洗、上油、卷曲、干燥、切断后处理工序得到复合短纤维；其中，螺杆挤出机温度290℃，喷丝板孔径为60μm，孔毛细管长度400μm，喷头拉伸比3.0，纤维上油率0.3％，气隙长度200mm，纺丝速度150m/min。
在本实施例中，所述改性纳米碳纤维的制备方法为：
(a)将纳米碳纤维放入低温等离子体仪中处理时间为100s，处理功率为120W；
(b)将处理后的纳米碳纤维浸入盛有混酸的烧杯中，所述混酸由体积比为4∶1的浓硝酸与浓硫酸组成，然后将烧杯置于磁力搅拌器上，常温反应10h，用去离子水洗涤至洗液为中性，然后在120℃真空干燥24h，即得酸氧化纳米碳纤维；
(c)将质量比为7:1的乙醇和去离子水混合均匀，得到乙醇水溶液，加入硅烷偶联剂，充分搅拌混合均匀，获得硅烷偶联剂水解液，将酸氧化纳米碳纤维分散于其中，搅拌或超声，滤出纤维，干燥，得到具有硅烷偶联剂涂层的改性纳米碳纤维。
对比例1：
与实施例3的区别在于，未添加石墨烯，其他与实施例3相同。
对比例2：
与实施例3的区别在于，未添加改性纳米碳纤维，其他与实施例3相同。
对比例3：
与实施例3的区别在于，未添加复合抗菌剂，其他与实施例3相同。
对比例4：
与实施例3的区别在于，未添加无卤阻燃剂，其他与实施例3相同。
下面对本发明实施例2至实施例4、对比例1至对比例4得到的PE/PET复合短纤维以及利用现有配方工艺制得的普通复合短纤维进行性能测试，将上述制得的复合短纤维采用热风粘合工艺制成热风无纺布，并测试其相关技术指标，测试结果如表1所示。
其中，热风无纺布的阻燃性能通过最低极限氧浓度(LOI值)表示，该数值在XY-75型极限氧指数测定仪上进行，参照GB/T 2406-80的方法测定。
表1
Figure BDA0002569515990000081
Figure BDA0002569515990000091
从上表分析可知，本发明通过精选原料组成，并优化各原料含量，选择了适当配比的PE、PET、石墨烯、改性纳米碳纤维、复合抗菌剂、无卤阻燃剂、增韧剂、相容剂、抗氧剂及助剂，既充分发挥各自的优点，又相互补充，相互促进，使得本发明制得的复合纤维具有抗菌性强、阻燃级别高、纤维强度高、力学性能优异等优点。
从上表分析可知，本发明的复合纤维中添加了适当比例的石墨烯，与其他组分相互配合，起到良好的协同作用，能够增添复合纤维的柔韧性、导电性及抗菌性。
从上表分析可知，本发明的复合纤维中添加了适当比例的改性纳米碳纤维，与其他组分相互配合，起到良好的协同作用，有助于提高复合纤维的力学性能，其拉伸强度较无涂层改性纳米碳纤维明显提高。
从上表分析可知，本发明的复合纤维中添加了适当比例的复合抗菌剂，并优化其原料组成，与其他组分相互配合，起到良好的协同作用，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌有良好的抑制作用，有效提高复合纤维的抑菌性能，使用更加安全可靠。
从上表分析可知，本发明的复合纤维中添加了适当比例的无卤阻燃剂，与其他组分相互配合，起到良好的协同作用，使得本发明制得的复合纤维极限氧指数高，具有优异的耐热性能，阻燃性能好，符合无卤、环保要求。
综上所述，本发明的抗菌无卤阻燃增强级PE/PET复合短纤维在各方面性能上表现俱佳，具有显著地提升，可大大满足市场的需求。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，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。

Claims (10)

1.一种抗菌无卤阻燃增强级PE/PET复合短纤维，其特征在于，由包括以下重量份的原料组成：PE 30～50份、PET 35～50份、石墨烯8～15份、改性纳米碳纤维10～18份、复合抗菌剂8～15份、无卤阻燃剂6～10份、增韧剂5～10份、相容剂3～8份、抗氧剂2～5份及其他的助剂0.1～2.5份。
2.根据权利要求1所述的抗菌无卤阻燃增强级PE/PET复合短纤维，其特征在于，所述PE的特性粘度为0.7～1.1dl/g，所述PET的特性粘度为0.5～1.2dl/g。
3.根据权利要求1所述的抗菌无卤阻燃增强级PE/PET复合短纤维，其特征在于，所述复合抗菌剂为按质量比（2～3）:1的无机抗菌材料和有机抗菌材料组成的复配物；其中，所述无机抗菌材料为纳米银和纳米二氧化钛的复配物，纳米银的粒径为5～15nm，纳米二氧化钛的粒径为10～30nm；所述有机抗菌材料为季胺盐类有机抗菌材料、酚类有机抗菌材料、含卤素类有机抗菌材料中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的抗菌无卤阻燃增强级PE/PET复合短纤维，其特征在于，所述无卤阻燃剂为按质量比（1.5～3）:1:1的聚磷酸铵、聚二甲基硅氧烷和氢氧化铝的复配物。
5.根据权利要求1所述的抗菌无卤阻燃增强级PE/PET复合短纤维，其特征在于，所述相容剂为PE-g-ST、EPDM-g-GMA、ABS-g-MAH、POE-g-MAH和PP-g-MAH中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的抗菌无卤阻燃增强级PE/PET复合短纤维，其特征在于，所述增韧剂为苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体、端羧基液体丁腈橡胶、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、马来酸酐接枝聚烯烃弹性体中的一种或多种，其中马来酸酐的接枝率为5～25%。
7.根据权利要求1所述的抗菌无卤阻燃增强级PE/PET复合短纤维，其特征在于，所述抗氧剂为按质量比1:2:1的受阻胺类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的复配物。
8.根据权利要求1所述的抗菌无卤阻燃增强级PE/PET复合短纤维，其特征在于，所述助剂包括成核剂和润滑剂；所述成核剂为滑石粉、纳米二氧化硅、纳米蒙脱土、碳酸氢钠、苯甲酸钠中的一种或多种，所述润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙、季戊四醇硬脂酸酯和硅酮粉中的一种或多种。
9.一种如权利要求1至8任一项所述的抗菌无卤阻燃增强级PE/PET复合短纤维的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：
（A）按重量份分别称取PE、PET、石墨烯、改性纳米碳纤维、复合抗菌剂、无卤阻燃剂、增韧剂、相容剂、抗氧剂及助剂，备用；
（B）将PE在鼓风干燥机中于110～120℃温度下干燥1～3小时，PET在鼓风干燥机中于115℃～130℃下干燥2～4小时，备用；
（C）称取干燥后的PE和PET加入高速混料机中，同时按重量配比加入石墨烯、改性纳米碳纤维、复合抗菌剂、无卤阻燃剂、增韧剂、相容剂、抗氧剂及助剂，一起混合搅拌5～15分钟，得共混料；
（D）将共混料加入双螺杆挤出机中，经纺丝、水洗、上油、卷曲、干燥、切断后处理工序得到复合短纤维；其中，螺杆挤出机温度150～290℃，喷丝板孔径为10～60μm，孔毛细管长度400～600μm，喷头拉伸比2.6～3.0，纤维上油率0.3～0.4%，气隙长度50～200mm，纺丝速度150～180m/min。
10.根据权利要求9所述的抗菌无卤阻燃增强级PE/PET复合短纤维的制备方法，其特征在于，所述改性纳米碳纤维的制备方法为：
（a）将纳米碳纤维放入低温等离子体仪中处理时间为25～100s，处理功率为120W～280W；
（b）将处理后的纳米碳纤维浸入盛有混酸的烧杯中，所述混酸由体积比为（3～5）∶1的浓硝酸与浓硫酸组成，然后将烧杯置于磁力搅拌器上，常温反应6～10h，用去离子水洗涤至洗液为中性，然后在100～120℃真空干燥24h，即得酸氧化纳米碳纤维；
将质量比为（5～8）:1的乙醇和去离子水混合均匀，得到乙醇水溶液，加入硅烷偶联剂，充分搅拌混合均匀，获得硅烷偶联剂水解液，将酸氧化纳米碳纤维分散于其中，搅拌或超声，滤出纤维，干燥，得到具有硅烷偶联剂涂层的改性纳米碳纤维。
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