CN112663163A - 一种净水用改性聚酯纤维及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种净水用改性聚酯纤维,是由以下重量百分比的组分制成:母粒5~7%和聚酯切片93~95%;所述母粒是由以下重量百分比的组分制成:纳米麦饭石粉体20~25%和聚酯粉体75~80%;所述纳米麦饭石粉体是由以下重量百分比的组分制成:麦饭石粉体5~7%和偶联剂粉体93~95%;所述聚酯粉体是由以下重量百分比的组分制成:聚酯切片和占聚酯切片重量0.01~0.1%的硬脂酸钙粉体。本发明提供的净水用改性聚酯纤维,利用麦饭石具有净化水质的功能提高聚酯纤维的附加值及纤维的高值应用。
Description
技术领域
本发明属于聚酯纤维制备技术领域,具体涉及一种净水用改性聚酯纤维及其制备方法。
背景技术
聚酯纤维是目前合成纤维中生产量最大的纤维,如何提升聚酯纤维的功能,扩大纤维的高值应用是国内化纤企业面临的急迫问题。目前净水用的聚酯纤维球一般都是用普通聚酯纤维束搓、扎结而成,但这种聚酯纤维球对水质的处理只能起到单一的过滤作用,对水质净化效率和效果较差,为了解决这一问题,需对传统聚酯纤维改性,使改性聚酯纤维制备的过滤球具有多种功能。经研究,麦饭石是一种比较理想的改性添加剂,我国麦饭石分布广泛,储量丰富,辽宁、内蒙古、陕西、甘肃、云南和江西等地都有大量蕴藏,尽管产地不同,麦饭石的成分略有差异,但麦饭石是一种斜长石、钾长石、石英、沸石等矿石的集合体,主要化学成分为SiO2、Al2O3、K2O、Fe2O3、FeO、CaO、MgO、Na2O、TiO2等,并且含有Zn、K、Na、Ca、Mg、Cu、Mo等微量元素。其中,陕西户县麦饭石微量元素种类繁多,含量丰富,麦饭石中可溶性稀土元素总量、有害元素在水中的溶解量等指标均符合国内麦饭石质量评价标准或质量安全卫生要求。陕西户县麦饭石主要有二大功能,一是麦饭石含有多种对人畜有益的微量元素,这些微量元素有较高的可溶出性;二是麦饭石具有强吸附性,对水中有害重金属离子、细菌、病毒、色素和有机物等均具有很强的清除能力,此外,麦饭石对水质的酸碱度具有双向调节作用。由于陕西户县麦饭石是一种对生物无毒、无害的天然复合矿物材料,且具有强吸附性、溶出性等特性,拟用陕西户县麦饭石作为改性剂对普通纤维级聚酯改性,使改性后的聚酯纤维具有明显的净水功能。
发明内容
本发明的目的是提供一种净水用改性聚酯纤维,用麦饭石对普通纤维级聚酯改性制成净水用改性聚酯纤维,纤维束经分丝、搓、扎结制成的改性聚酯纤维过滤球对水中的有害重金属离子、细菌、病毒、色素和有机物等均具有很强的清除能力,对水质酸碱度具有双向调节作用,麦饭石改性聚酯过滤球的过滤效率和对水质的净化效果明显优于普通聚酯纤维过滤球。
本发明的另一个目的是提供一种所述净水用改性聚酯纤维的制备方法。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
本发明的第一方面,提供了一种净水用改性聚酯纤维,是由以下重量百分比的组分制成:母粒5~7%和聚酯切片93~95%;
所述母粒是由以下重量百分比的组分制成:纳米麦饭石粉体20~25%和聚酯粉体75~80%;
所述纳米麦饭石粉体是由以下重量百分比的组分制成:麦饭石粉体5~7%和偶联剂粉体93~95%;
所述聚酯粉体是由以下重量百分比的组分制成:聚酯切片和占聚酯切片重量0.01~0.1%的硬脂酸钙粉体。
优选的,所述净水用改性聚酯纤维是由以下重量百分比的组分制成:母粒5%和聚酯切片95%;
所述母粒是由以下重量百分比的组分制成:纳米麦饭石粉体20%和聚酯粉体80%;
所述纳米麦饭石粉体是由以下重量百分比的组分制成:麦饭石粉体5%和偶联剂粉体95%;
所述聚酯粉体是由以下重量百分比的组分制成:聚酯切片和占聚酯切片重量0.05%的硬脂酸钙粉体。
所述麦饭石粉体球磨前的平均粒径为0.8~1mm。
所述偶联剂粉体为3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷偶联剂粉体。
所述纳米麦饭石粉体的粒径为80~90nm。
所述聚酯粉体的平均粒径为100~200nm。
本发明的第二方面,提供了一种所述净水用改性聚酯纤维的制备方法,包括以下步骤:
将麦饭石粉体和偶联剂粉体加入高能纳米冲击磨罐罐体内,再加入Φ8mm氧化锆球磨介,氧化锆球磨介与麦饭石粉体重量比为95%:5%,连续球磨至少5小时后检测粉体平均粒径,直至粉体粒径为80~90nm,停止球磨,获得所述纳米麦饭石粉体;
将脱出水分并冷却至室温的纤维级聚酯(PET)切片放入高能纳米冲击磨罐罐体内,再加入硬脂酸钙粉体,加入Φ10mm的氧化锆球磨介和Φ11mm的氧化锆球磨介,连续球磨至少2小时后检测粉体粒径,直至粉体平均粒径为100~200nm,停止球磨,获得聚酯粉体;
将制备的纳米麦饭石粉体与聚酯粉体共混,经干燥、螺杆挤压熔融、挤出、水槽冷却、拉条、切粒和干燥后制成母粒;
将上述母粒和聚酯切片经单独干燥、失重式注射机分别计量,将母粒与聚酯切片共混,经螺杆挤压熔融、喷丝板纺丝、环吹风冷却、卷绕、落桶;集束、牵伸、叠丝、上油、卷曲、松弛热定型、纤维束成包工序制得所述净水用改性聚酯纤维。
所述高能纳米冲击磨罐的罐体材质为氧化锆。
所述Φ10mm的氧化锆球磨介和Φ11mm的氧化锆球磨介的重量比为33%:67%。
所述Φ10mm的氧化锆球磨介和Φ11mm的氧化锆球磨介的总量与纤维级聚酯(PET)切片的重量比为95%:5%。
所述喷丝板为圆形喷丝板、中空喷丝板中的一种,优选圆形喷丝板。
所述圆形喷丝板的孔数为1100孔。
所述中空喷丝板为中空形状的异形喷丝板,喷丝板理论中空度孔数为720孔。
所述母粒干燥时的最高温度为130℃,干燥时间8~12h。
所述聚酯切片干燥时的最高温度为130℃,干燥时间8~12h。
所述纺丝的温度为275~287℃,纺速为1000~1100m/min。
所述牵伸油槽温度为62~72℃。
所述总牵伸倍数为3.6~4.0倍。
第三道牵伸机最高速度≤170m/min。
所述松弛热定型的温度为105~130℃,时间为15min。
所述净水用改性聚酯纤维名义线密度大于或等于3.33dtex。
本发明的第三方面提供了一种所述净水用改性聚酯纤维在制备去除水中杂质的药剂中的应用或作为水质净化剂的应用。
所述水中杂质可以是重金属离子、有机物、细菌、病毒等。
纤维的中空度,用XGD-1A型纤维细度分析仪分别检测纤维横截面的中空面积和纤维横截面面积,按FZ/T 50002-2013《化学纤维异形度试验方法》计算纤维的中空度。纤维的净水功能通过将纤维束搓、扎结成直径为4-5cm的纤维球分别放入浑浊的水中、滴有蓝色指示剂的水中和pH值为9.0%的水中放置一定时间,然后观察或检测水质变化情况。
由于采用上述技术方案,本发明具有以下优点和有益效果:
本发明提供的净水用改性聚酯纤维,对麦饭石粉体直接采用高能纳米冲击磨和干法表面改性,避免了对粉体湿法研磨和改性的繁杂工序。本发明选用麦饭石纳米粉体对普通纤维级聚酯改性,使改性后的聚酯纤维对水中有害重金属离子、细菌、病毒、色素和有机物等均具有很强的清除能力,对水质酸碱度具有双向调节作用,改性聚酯纤维球的过滤效率和对水质的净化效果明显优于普通聚酯纤维,这是普通聚酯纤维无法实现的。
本发明提供的净水用改性聚酯纤维,利用纤维中麦饭石所含微量元素的可溶出性和麦饭石独特的物理和化学吸附性,使改性聚酯纤维球较常规聚酯纤维具有更好的净化水质的功能,对提高聚酯纤维的附加值及纤维的高值应用有效果。
本发明的净水用改性聚酯纤维制备方法,采用高能纳米冲击磨将麦饭石磨制纳米级粉体,并用粉体偶联剂对粉体进行修饰、分散,避免了用湿法磨对麦饭石粉体研磨、分散等的繁杂工序,制备方法简单高效。
本发明所使用的麦饭石是一种斜长石、钾长石、石英、沸石等矿石的集合体,主要化学成分为SiO2、Al2O3、K2O、Fe2O3、FeO、CaO、MgO、Na2O、TiO2等,并且含有Zn、K、Na、Ca、Mg、Cu、Mo等微量元素,在聚酯粉体中加入硬脂酸钙主要起润滑、分散的作用,有助于麦饭石粉体与聚酯粉体的混合以及混合粉体的下料;加入的磨介起撞击、研磨粉体的作用。
附图说明
图1是本发明实施例2制备的净水用改性聚酯纤维的截面示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明,下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解,下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的,不应以此限制本发明的保护范围。
本发明实施例中所使用的高能纳米冲击磨罐的罐体材质为氧化锆。
实施例1
3.33dtex圆形截面净水用改性聚酯纤维的制备
名义线密度3.33dtex表示纤维的名义粗细,通过公式可将名义线密度换算成纤维的直径,约为17.5um。
将平均粒径为0.8~1.0mm的麦饭石粉体5g和3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷偶联剂粉体95g按重量比5%:95%加入高能纳米冲击磨罐罐体内,再加入Φ8mm氧化锆球磨介95g,氧化锆球磨介与麦饭石粉体重量比为95%:5%,连续球磨5小时,检测粉体平均粒径为90nm,停止球磨,将粉体经筛网放入袋内并扎紧口袋,获得纳米麦饭石粉体。
将脱出水分并冷却至室温的纤维级聚酯(PET)切片100g放入高能纳米冲击磨罐罐体内,加入纤维级聚酯(PET)切片重量0.05%的硬脂酸钙0.05g,加入Φ10mm的氧化锆球磨介和Φ11mm的氧化锆球磨介,Φ10mm氧化锆球627g与Φ11mm氧化锆球1273g的重量比为33%:67%,氧化锆球磨介和氧化锆球磨介的总量与纤维级聚酯(PET)切片重量比为95%:5%,连续球磨2小时,检测粉体粒径为120nm,停止球磨,将粉体经筛网放入袋内并扎紧口袋,获得聚酯粉体。
将纳米麦饭石粉体(90nm)20g与上述制备的聚酯(PET)粉体(120nm)80g按重量比20%:80%共混,经螺杆挤压熔融(273~285℃)、挤出、水槽冷却、拉条、切粒和干燥(130℃2小时)后制成母粒。
将上述母粒和聚酯切片经单独干燥、失重式注射机分别计量,母粒干燥时的最高温度为130℃,干燥时间8h,聚酯(PET)切片干燥时的最高温度为130℃,干燥时间12h;
将母粒5g与聚酯切片95g按重量比5%:95%共混,经螺杆挤压熔融(275~282℃)、圆形喷丝板纺丝、环吹风冷却、卷绕、落桶;集束、牵伸、叠丝、上油、卷曲、松弛热定型、纤维束成包工序制得净水用改性聚酯纤维。
所述圆形喷丝板孔数为1100孔。
所述纺丝的温度为275~282℃,纺速为1000m/min。
所述牵伸油槽温度为62~64℃,总牵伸倍数3.71倍。
所述松弛热定型的温度为105~130℃、时间15分钟。
所述第三道牵伸机最高速度为170m/min。
所述净水用改性聚酯纤维是名义线密度为3.33dtex的实行圆截面改性聚酯纤维束,实测纤维线密度为3.34dtex,断裂强度为4.3cN/dtex,断裂伸长率为46.2%,卷曲数为13.0个/25mm,卷曲率为21.0%,含油率为0.04%。
将上述净水用改性聚酯纤维搓、扎结成直径为4cm的数个纤维球,准备3个容量为1000ml的烧杯,分别标记为①、②、③,向①烧杯中倒入600ml的浑浊水;向②烧杯中倒入600ml的自来水,并向水中滴加5滴次甲基蓝指示剂;向③烧杯中倒入600ml的自来水,并向水中滴加油剂至pH值为9.0%。将3个盛有不同水质的烧杯静置1小时,在水质无任何变化的情况下,向3个烧杯中各加入1个本实施例制备的纤维球,观察各烧杯内水质变化情况,1小时后,①烧杯中的水变得清澈,②烧杯中的水已变成无色,检测③烧杯中的水的pH值为7.2%,说明本实施例制备的纤维球中的麦饭石粉体具有净化水、脱色和调节水质酸碱度的功能。若将上述中的净水用改性聚酯纤维改为同规格普通聚酯纤维束,重复以上试验,①烧杯中浑浊水基本无变化,②烧杯中的水仍是蓝色的,③烧杯中的水的pH值为9.0%无变化,说明用一般现有技术制成的普通聚酯纤维搓、扎结成的纤维球净水效果不如本申请的好。
实施例2
3.33dtex单中空截面净水用改性聚酯纤维的制备
纤维的中空度用XGD-1A型纤维细度分析仪分别检测纤维横截面的中空面积和纤维横截面面积,按FZ/T 50002-2013《化学纤维异形度试验方法》计算纤维的中空度。本实施例制备的改性聚酯纤维为中空的,具体如图1所示,图1是本发明实施例2制备的净水用改性聚酯纤维的截面示意图。
将平均粒径为0.8~1.0mm的麦饭石粉体5g和3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷偶联剂粉体95g按重量比5%:95%加入高能纳米冲击磨罐罐体内,再加入Φ8mm氧化锆球磨介95g,氧化锆球磨介与麦饭石粉体重量比为95%:5%,连续球磨5小时,检测粉体平均粒径为90nm,停止球磨,将粉体经筛网放入袋内并扎紧口袋,获得纳米麦饭石粉体。
将脱出水分并冷却至室温的纤维级聚酯(PET)切片100g放入高能纳米冲击磨罐罐体内,加入纤维级聚酯(PET)切片重量0.05%的硬脂酸钙0.05g,加入Φ10mm的氧化锆球磨介和Φ11mm的氧化锆球磨介,Φ10mm氧化锆球627g与Φ11mm氧化锆球1273g的重量比为33%:67%,氧化锆球磨介和氧化锆球磨介的总量与纤维级聚酯(PET)切片重量比为95%:5%,连续球磨2小时,检测粉体粒径为120nm,停止球磨,将粉体经筛网放入袋内并扎紧口袋。
将纳米麦饭石粉体(90nm)20g与上述制备的聚酯(PET)粉体(120nm)80g按重量比20%:80%共混,经干燥、螺杆挤压熔融、挤出、水槽冷却、拉条、切粒和干燥后制成母粒。
将上述母粒和聚酯切片经单独干燥、失重式注射机分别计量,母粒干燥时的最高温度为130℃,干燥时间8h,聚酯(PET)切片干燥时的最高温度为130℃,干燥时间12h;
将母粒5g与聚酯切片95g按重量比5%:95%共混,经螺杆挤压熔融、喷丝板纺丝、环吹风冷却、卷绕、落桶;集束、牵伸、叠丝、上油、卷曲、松弛热定型、纤维束成包工序制得净水用改性聚酯纤维。
所述喷丝板为中空喷丝板,中空喷丝板为中空形状的异形喷丝板,喷丝板理论中空度孔数为720孔。
所述纺丝的温度为275~287℃,纺速为1100m/min。
所述牵伸油槽温度为70~72℃,总牵伸倍数3.6倍。
所述第三道牵伸机最高速度为150m/min。
与实施例1的区别,实施例2的喷丝板改用中空形状的异形喷丝板,孔数改为720孔,纺速增加使原丝的凝固区域向喷丝板面方向移动,提高了原丝的冷却固化效果,测原丝中空度为20.5%。原丝后牵伸时,综合采取牵伸槽油浴温度提高12.6%、第三道牵伸机的最高速度降低11.8%、总牵伸倍数降低3%的措施,使得纵向呈管道空腔形状的原丝后牵伸时,纤维内外受热更均匀,使单根纤维的内外尽可能被同步拉伸,进而提高成品纤维的中空度。在纤维线密度基本相同的情况下,中空纤维的比表面积显著高于实行圆截面的纤维,与水接触的表面积显著增大,故用实施例2所搓、扎结成的纤维球,较同等直径的实心球质轻,且具有更高的净水效率和效果。
所述松弛热定型的温度为105~130℃、时间15分钟。
所述净水用改性聚酯纤维是名义线密度为3.33dtex的中空截面聚酯纤维束,实测纤维线密度为3.42dtex,断裂强度为4.0cN/dtex,断裂伸长率为48.2%,卷曲数为12.8个/25mm,卷曲率为18.5%,含油率为0.06%,纤维中空度17.2%。
将上述净水用改性聚酯纤维搓、扎结成直径为4cm的数个纤维球,准备3个容量为1000ml的烧杯,分别标记为①、②、③,向①烧杯中倒入600ml的取自污水池的浑浊水;向②烧杯中倒入600ml的自来水,并向水中滴加5滴次甲基蓝指示剂;向③烧杯中倒入600ml的自来水,并向水中滴加碱性表面活性剂至pH值为9.0%,随后向3个烧杯中各加入1个本实施例制备的纤维球,观察各烧杯内水质变化情况,约35分钟后,①烧杯中的水变得清澈,②烧杯中的水已变成无色,检测③烧杯中的水的pH值为7.4%,说明本实施例制备的纤维球中的麦饭石粉体具有净化水、脱色和调节水质酸碱度的功能,纤维由于纵向呈管道空腔形状,纤维中的麦饭石与水的接触表面积更大,净化水质的效率更高。
若将上述中的净水用改性中空聚酯纤维改为同规格普通聚酯纤维束,重复以上试验,①烧杯中浑浊水基本无变化,②烧杯中的水仍是蓝色的,③烧杯中的水的pH值为9.0%无变化,说明用一般现有技术制成的普通聚酯纤维搓、扎结成的纤维球不如本申请的好。
实施例3
圆形截面净水用改性聚酯纤维的制备
将实施例1中纺丝温度调整为275~285℃,总牵伸倍数调整为3.90倍,其余不变,实测纤维线密度为3.20dtex,断裂强度为4.56cN/dtex,断裂伸长率为40.1%,卷曲数为13.3个/25mm,卷曲率为21.5%,含油率为0.05%。
实施例4
圆形截面净水用改性聚酯纤维的制备
将实施例1中纺丝温度调整为275~287℃,总牵伸倍数调整为4.00倍,其余不变,实测纤维线密度为3.10dtex,断裂强度为4.72cN/dtex,断裂伸长率为37.6%,卷曲数为13.4个/25mm,卷曲率为22.0%,含油率为0.05%。
实施例5
准备一个容量为1000ml的烧杯,向烧杯中倒入去离子水600ml,再向烧杯中滴加醋酸至水溶液的pH值为5,加入实施例1制备的改性聚酯纤维球,满1小时,检测烧杯内水的pH值为6.8。研究表明,这与麦饭石的主要化学成份之一是氧化铝有关,铝是典型的两性元素,在酸性条件下,可以AL(OH)2 +形式存在,带正电荷;在碱性条件下,可以H2ALO3 -形式存在,带负电荷,具有双向调节水pH值的作用。即麦饭石中的氧化铝起到既能和酸反应,也能和碱反应的两性化合物的作用。
实施例6
纳米麦饭石粉体与聚酯粉体的制备同实施例1,最后一步制备净水用改性聚酯纤维的方法步骤中参数设定同实施例1。
将纳米麦饭石粉体(有效含量7%,粒径80nm)22g与上述制备的聚酯(PET)粉体78g按重量比22%:78%共混,经干燥、螺杆挤压熔融、挤出、水槽冷却、拉条、切粒和干燥后制成母粒。
将上述母粒和聚酯切片经单独干燥、失重式注射机分别计量,母粒干燥时的最高温度为130℃,干燥时间8h,聚酯(PET)切片干燥时的最高温度为130℃,干燥时间12h;
将母粒6g与聚酯切片94g按重量比6%:94%共混,经螺杆挤压熔融、圆形喷丝板纺丝、环吹风冷却、卷绕、落桶;集束、牵伸、叠丝、上油、卷曲、松弛热定型、纤维束成包工序制得净水用改性聚酯纤维。
制备的净水用改性聚酯纤维是名义线密度为4.44dtex的纤维束,实测纤维线密度为4.46dtex,断裂强度为4.21cN/dtex,断裂伸长率为48.5%,卷曲数为10.8个/25mm,卷曲率为21.5%,含油率为0.06%。
实施例7
纳米麦饭石粉体与聚酯粉体的制备同实施例1,最后一步制备净水用改性聚酯纤维的方法步骤中参数设定同实施例1。
将纳米麦饭石粉体(有效含量7%,粒径80nm)25g与上述制备的聚酯(PET)粉体75g按重量比25%:75%共混,经干燥、螺杆挤压熔融、挤出、水槽冷却、拉条、切粒和干燥后制成母粒。
将上述母粒和聚酯切片经单独干燥、失重式注射机分别计量,母粒干燥时的最高温度为130℃,干燥时间8h,聚酯(PET)切片干燥时的最高温度为130℃,干燥时间12h;
将母粒7g与聚酯切片93g按重量比7%:93%共混,经螺杆挤压熔融、中空喷丝板纺丝、环吹风冷却、卷绕、落桶;集束、牵伸、叠丝、上油、卷曲、松弛热定型、纤维束成包工序制得净水用改性聚酯纤维。
制备的净水用改性聚酯纤维是名义线密度为6.67dtex的纤维束,实测纤维线密度为6.57dtex,断裂强度为3.71cN/dtex,断裂伸长率为49.8%,卷曲数为10.7个/25mm,卷曲率为22.4%,含油率为0.07%,纤维中空度18.2%。
本发明实施例制备的净水用改性中空聚酯纤维吸附试验:
将50克实施例1制备的改性中空聚酯纤维束结扎成单个球,共结扎4个球进行试验。
将改性中空聚酯纤维束改为改性实心圆截面聚酯纤维束结扎成单个球,要达到对应的吸附率,处理时间约需增加65%。
用同规格普通聚酯纤维结扎成球试验,处理时间6小时/吸附率15.2%;12小时/吸附率23.2%;20小时/吸附率24.2%。说明净水用的改性聚酯纤维球对有害金属离子的清除能力明显优于普通聚酯纤维球。
经试验,本发明的净水用改性聚酯纤维球在水中浸泡24小时,对水中大肠杆菌的吸附率约70%,对甲肝病毒污染水中甲肝病毒吸附率约60%,对有机物也有明显的吸附效果。经分析,这与本发明制备的净水用改性聚酯纤维中所含的纳米麦饭石粉体独特的物理吸附和化学吸附有关,而且本发明净水用改性聚酯纤维球对水中有害金属离子、细菌、病毒、色素和有机物的吸附率与所加入聚酯球的比表面积、纤维中麦饭石粉体的含量等相关,在其它不变时,随纤维中麦饭石粉体有效含量的增加,对有害金属离子、细菌、病毒、色素和有机物的吸附率也增大。
表1
对比例1
未改性3.33dtex圆形截面聚酯纤维的制备
不添加麦饭石粉体,其他方法步骤于实施例1相同,直接用普通聚酯(PET)切片制成同规格的3.33dtex圆形截面聚酯纤维,将纤维束搓、扎结成直径为4cm的数个纤维球,准备3个容量为1000ml的烧杯,分别标记为①、②、③,向①烧杯中倒入600ml的浑浊水;向②烧杯中倒入600ml的自来水,并向水中滴加5滴次甲基蓝指示剂;向③烧杯中倒入600ml的自来水,并向水中滴加油剂至pH值为9.0%,随后向3个烧杯中各加入1个纤维球,观察各烧杯内水质变化情况,1小时后,3个烧杯内的水质无变化。将①烧杯中的普通聚酯纤维球取出,在纤维球的下方放置一个空桶,空桶内放置一个1000ml的空烧杯,用①烧杯内浑浊的水冲淋纤维球后,再将空桶内的烧杯取出,将①烧杯放置在空桶内,多次冲淋纤维球后,原①烧杯内浑浊的水质有改善,说明普通聚酯纤维束制成的滤球仅对水质起到简单的过滤作用。
对比例2
未改性3.33dtex单中空截面聚酯纤维的制备
不添加麦饭石粉体,其他方法步骤于实施例2相同,直接用普通聚酯(PET)切片制成同规格的3.33dtex单中空截面聚酯纤维,
将纤维束搓、扎结成直径为4cm的数个纤维球,准备3个容量为1000ml的烧杯,分别标记为①、②、③,向①烧杯中倒入600ml取自污水池的浑浊水;向②烧杯中倒入600ml的自来水,并向水中滴加5滴次甲基蓝指示剂;向③烧杯中倒入600ml的自来水,并向水中滴加油剂至pH值为9.0%,随后向3个烧杯中各加入1个纤维球,观察各烧杯内水质变化情况,1小时后,3个烧杯内的水质无变化。将①烧杯中的普通聚酯纤维球取出,在纤维球的下方放置一个空桶,空桶内放置一个1000ml的空烧杯,用①烧杯内浑浊的水冲淋纤维球后,再将空桶内的烧杯取出,将①烧杯放置在空桶内,多次冲淋纤维球后,原①烧杯内浑浊的水质有改善,说明普通聚酯纤维束制成的滤球仅对水质起到简单的过滤作用。
对比例3
对麦饭石粉体湿法研磨:
将平均粒径为0.8~1.0mm的麦饭石粉体,按粉体与水的重量比1.5:1装入球磨机内,再加入水,加入研磨介质氧化锆进行湿法研磨,时间一般不低于10小时;随后,对麦饭石粉体浆料进行过滤,滤液和滤渣分离,滤液另用,将滤渣烘干、打散,制得粒径1~5um的超细粉体;由于粉体粒径太粗,不适合纺丝用,若要使粉体达到纳米级,需选择合适的设备对粉体再研磨和表面处理。此法,一方面工艺流程繁杂、成本高,另一方面麦饭石含有的微量元素大多都溶出至滤液中,用滤渣制成的粉体仅是一种多孔物质,净水时只能起到简单的过滤作用,麦饭石独特的吸附性被破坏。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明方案的范围内。
Claims (10)
1.一种净水用改性聚酯纤维,其特征在于,是由以下重量百分比的组分制成:母粒5~7%和聚酯切片93~95%;
所述母粒是由以下重量百分比的组分制成:纳米麦饭石粉体20~25%和聚酯粉体75~80%;
所述纳米麦饭石粉体是由以下重量百分比的组分制成:麦饭石粉体5~7%和偶联剂粉体93~95%;
所述聚酯粉体是由以下重量百分比的组分制成:聚酯切片和占聚酯切片重量0.01~0.1%的硬脂酸钙粉体。
2.根据权利要求1所述的净水用改性聚酯纤维,其特征在于,所述净水用改性聚酯纤维是由以下重量百分比的组分制成:母粒5%和聚酯切片95%;
所述母粒是由以下重量百分比的组分制成:纳米麦饭石粉体20%和聚酯粉体80%;
所述纳米麦饭石粉体是由以下重量百分比的组分制成:麦饭石粉体5%和偶联剂粉体95%;
所述聚酯粉体是由以下重量百分比的组分制成:聚酯切片和占聚酯切片重量0.05%的硬脂酸钙粉体。
3.根据权利要求1或2所述的净水用改性聚酯纤维,其特征在于,所述麦饭石粉体球磨前的平均粒径为0.8~1mm。
4.根据权利要求1或2所述的净水用改性聚酯纤维,其特征在于,所述偶联剂粉体为3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷偶联剂粉体。
5.根据权利要求1或2所述的净水用改性聚酯纤维,其特征在于,所述纳米麦饭石粉体的粒径为80~90nm;
所述聚酯粉体的平均粒径为100~200nm。
6.一种权利要求1至5任一项所述的净水用改性聚酯纤维的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
将麦饭石粉体和偶联剂粉体加入高能纳米冲击磨罐罐体内,再加入Φ8mm氧化锆球磨介,氧化锆球磨介与麦饭石粉体重量比为95%:5%,连续球磨至少5小时后检测粉体平均粒径,直至粉体粒径为80~90nm,停止球磨,将粉体经筛网放入袋内并扎紧口袋,获得纳米麦饭石粉体;
将脱出水分并冷却至室温的纤维级聚酯切片放入高能纳米冲击磨罐罐体内,再加入硬脂酸钙粉体,加入Φ10mm的氧化锆球磨介和Φ11mm的氧化锆球磨介,连续球磨至少2小时后检测粉体粒径,直至粉体平均粒径为100~200nm,停止球磨,将粉体经筛网放入袋内并扎紧口袋,获得聚酯粉体;
将制备的纳米麦饭石粉体与聚酯粉体共混,经干燥、螺杆挤压熔融、挤出、水槽冷却、拉条、切粒和干燥后制成母粒;
将上述母粒和聚酯切片经单独干燥、失重式注射机分别计量,将母粒与聚酯切片共混,经螺杆挤压熔融、喷丝板纺丝、环吹风冷却、卷绕、落桶;集束、牵伸、叠丝、上油、卷曲、松弛热定型、纤维束成包工序制得所述净水用改性聚酯纤维。
7.根据权利要求6所述的净水用改性聚酯纤维的制备方法,其特征在于,所述高能纳米冲击磨罐的罐体材质为氧化锆;
所述Φ10mm的氧化锆球磨介和Φ11mm的氧化锆球磨介的重量比为33%:67%;
所述Φ10mm的氧化锆球磨介和Φ11mm的氧化锆球磨介的总量与纤维级聚酯切片的重量比为95%:5%。
8.根据权利要求6所述的净水用改性聚酯纤维的制备方法,其特征在于,所述喷丝板为圆形喷丝板、中空喷丝板中的一种;
所述母粒干燥时的最高温度为130℃,干燥时间8~12h;
所述聚酯切片干燥时的最高温度为130℃,干燥时间8~12h。
9.根据权利要求6所述的净水用改性聚酯纤维的制备方法,其特征在于,所述纺丝的温度为275~287℃,纺速为1000~1100m/min;
所述牵伸油槽温度为62~72℃;
所述总牵伸倍数为3.6~4.0倍;
第三道牵伸机最高速度≤170m/min;
所述松弛热定型的温度为105~130℃,时间为15min;
所述净水用改性聚酯纤维名义线密度大于或等于3.33dtex。
10.一种权利要求1至5任一项所述的净水用改性聚酯纤维在制备去除水中杂质的药剂中的应用或作为水质净化剂的应用。
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