CN112900076A - 一种多功能涤纶纤维及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及涤纶纤维技术领域，且公开了一种多功能涤纶纤维及其制备方法，包括以下步骤：S1：碱液处理，将涤纶纤维于碱液中超声浸渍2‑3h后，取出，经洗涤，干燥，得碱浸涤纶纤维；S2：清洗烘干，将浸渍后涤纶纤维取出，然后用清水进行冲洗、烘干得到A；S3：制备辅料，按重量份数计，依次取20‑30份纳米氧化石墨烯；本发明还提出了一种多功能涤纶纤维，包括涤纶纤维和第一浸渍层。本发明制备方法简便，同时，该方法又可降低产品制造成本、节省资源，抗菌广谱，效果增强，提高无纺布的耐污效果，通过涤纶纤维制品浸渍石墨烯溶液实现石墨烯在涤纶纤维内外层的均匀分布，提高其导电性能。
Description
技术领域
本发明涉及涤纶纤维技术领域，具体为一种多功能涤纶纤维及其制备方法。
背景技术
涤纶即聚酯纤维，于1941年发明，是合成纤维中的一个重要品种。涤纶是以精对苯二甲酸或对苯二甲酸二甲酯和乙二醇为原料经酯化或酯交换和缩聚反应而制得的成纤高聚物，经纺丝和后处理制成的纤维，最大的优点是抗皱性和保形性很好，其还具有易洗快干，具有“洗可穿”的美称，因而被广泛应用于服装、装饰、产业等领域。涤纶纤维是合成纤维的第一大品种，其产量占化纤总产量的80％以上。
随着合成纤维工业的发展，人们生活水平的不断提高及科学技术的不断进步，同时智能纺织品越来越多的进入人们的生活中，人们对涤纶纤维的改性和功能化研究将得到更加深入的发展。但是很多涤纶纤维的导电性能不够好，功能单一，生产工艺复杂，不能满足人们的要求。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种多功能涤纶纤维及其制备方法，主要为解决现有很多涤纶纤维的导电性能不够好，功能单一，生产工艺复杂，不能满足人们的要求的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种多功能涤纶纤维及其制备方法，包括以下步骤：
S1：碱液处理，将涤纶纤维于碱液中超声浸渍2-3h后，取出，经洗涤，干燥，得碱浸涤纶纤维；
S2：清洗烘干，将浸渍后涤纶纤维取出，然后用清水进行冲洗、烘干得到A；
S3：制备辅料，按重量份数计，依次取20-30份纳米氧化石墨烯，3-5份聚苯乙烯磺酸钠，120-150份水，先将纳米氧化石墨烯分散于水中，再加入聚苯乙烯磺酸钠，搅拌反应后，得改性氧化石墨烯分散液，；
S4：浸渍，按重量份数计，依次取20-30份盐酸苯胺，150-180份改性氧化石墨烯分散液，50-60份A，10-20份引发剂，纳米锌1-5份，甲壳质2-6份，芦荟提取液2-8份，先将聚苯乙烯磺酸钠和预处理涤纶纤维分散于纳米氧化石墨烯分散液中，超声浸渍后，于恒温搅拌状态下缓慢滴加引发剂，反应后，抽滤，洗涤，干燥，得到B，引发剂为质量分数为8-10％的过硫酸铵溶液；
S5：再次浸渍，把S4中制得的产物B放入石墨烯片层分散液中浸渍，浸渍的时间为30-60分钟，然后进行冷却处理。
S6：烘干，用清水将S5中浸渍后的产物清洗并烘干，即得多功能涤纶纤维。
在前述方案的基础上，所述S1中碱液为质量分数为12-30％的氢氧化钠溶液，涤纶纤维和氢氧化钠的质量比为1:10-30，而且在浸渍的过程中进行加热，控制温度在65-85摄氏度，在升温的过程中不断搅拌。
作为本发明再进一步的方案，所述S2中，得到的A放入质量分数为3-6％的醋酸溶液中，多次浸渍，并测试浸渍后剩余醋酸溶液的pH值，直至捞取出涤纶纤维后剩余的醋酸溶液的pH值显示为中性为止，再将涤纶纤维用清水洗涤后烘干，即得到碱处理后的涤纶纤维。
进一步的，所述S5中浸渍温度为85-115摄氏度，冷却到20摄氏度以下，石墨烯片层分散液的浓度为0.5-4wt％。
在前述方案的基础上，所述S4中在进行洗涤时用去离子水。
本发明再进一步的方案，所述S5中得到的产物进行紫外线辐照处理，其中紫外的辐照时间为20-25分钟。
进一步的，所述S6中需要用清水清洗2-5次，而且清洗时水温为30-60摄氏度，在烘干时采用真空烘干，烘干温度控制在70-100摄氏度。
本发明还提出了一种多功能涤纶纤维，包括涤纶纤维和第一浸渍层，所述涤纶纤维在浸渍液中浸渍后形成第一浸渍层，且第一浸渍层的外部设有石墨烯层。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种多功能涤纶纤维及其制备方法，具备以下有益效果：
1、本发明使得涤纶纤维的片层结构之间得到有效剥离，在涤纶纤维表面呈单片层吸附，其自身结构同样具有良好的导电性能，有利于产品导电性能的有效提升。
2、本发明制备方法简便，同时，该方法又可降低产品制造成本、节省资源，为多学科交叉制备功能材料提供了良好的思路和方法，综合了电导率高、物理机械性能，可以广泛应用于微电子、通信、精密加工等领域，纳米锌可呈现出表面效应和量子效应，它可以穿透细胞壁与它们用于呼吸的基酶结合，使细菌、病毒窒息而死，且将其与具有抗菌作用的甲壳质、芦荟提取液配合作用，抗菌广谱，效果增强，提高无纺布的耐污效果。
3、本发明通过在浸渍的过程中加热和搅拌能够提高碱液对涤纶纤维的侵蚀效果，使涤纶纤维表面形成粗糙的凹坑结构，提升涤纶纤维表面的比表面积，有利于后续各组分的沉积。
4、本发明中，通过醋酸的浸渍然后清洗的步骤能够保证经过碱液浸渍后的涤纶纤维能够充分中和其表面附着的碱液，提高后面的浸渍效果，通过涤纶纤维制品浸渍石墨烯溶液实现石墨烯在涤纶纤维内外层的均匀分布，提高其导电性能。
附图说明
图1为本发明提出的一种多功能涤纶纤维及其制备方法的流程结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
参照图1，一种多功能涤纶纤维及其制备方法，包括以下步骤：
S1：碱液处理，将涤纶纤维于碱液中超声浸渍2h后，取出，经洗涤，干燥，得碱浸涤纶纤维；
S2：清洗烘干，将浸渍后涤纶纤维取出，然后用清水进行冲洗、烘干得到A；
S3：制备辅料，按重量份数计，依次取20份纳米氧化石墨烯，3份聚苯乙烯磺酸钠，120份水，先将纳米氧化石墨烯分散于水中，再加入聚苯乙烯磺酸钠，搅拌反应后，得改性氧化石墨烯分散液，纳米氧化石墨烯为透明材质，不会影响纤维或织物的颜色，使纤维或织物的应用范围得到保持，且经过聚苯乙烯磺酸钠改性处理后，片层结构之间得到有效剥离，在涤纶纤维表面呈单片层吸附，其自身结构同样具有良好的导电性能，有利于产品导电性能的有效提升；
S4：浸渍，按重量份数计，依次取20份盐酸苯胺，150份改性氧化石墨烯分散液，50份A，10份引发剂，纳米锌1份，甲壳质2份，芦荟提取液2份，先将聚苯乙烯磺酸钠和预处理涤纶纤维分散于纳米氧化石墨烯分散液中，超声浸渍后，于恒温搅拌状态下缓慢滴加引发剂，反应后，抽滤，洗涤，干燥，得到B，制备方法简便，同时，该方法又可降低产品制造成本、节省资源，为多学科交叉制备功能材料提供了良好的思路和方法，综合了电导率高、物理机械性能，可以广泛应用于微电子、通信、精密加工等领域，纳米锌可呈现出表面效应和量子效应，它可以穿透细胞壁与它们用于呼吸的基酶结合，使细菌、病毒窒息而死，且将其与具有抗菌作用的甲壳质、芦荟提取液配合作用，抗菌广谱，效果增强，提高无纺布的耐污效果，S4中引发剂为质量分数为8％的过硫酸铵溶液；
S5：再次浸渍，把S4中制得的产物B放入石墨烯片层分散液中浸渍，浸渍的时间为30分钟，然后进行冷却处理。
S6：烘干，用清水将S5中浸渍后的产物清洗并烘干，即得多功能涤纶纤维。
本发明的S1中碱液为质量分数为12％的氢氧化钠溶液，涤纶纤维和氢氧化钠的质量比为1:12，而且在浸渍的过程中进行加热，控制温度在65-76摄氏度，在升温的过程中不断搅拌，通过在浸渍的过程中加热和搅拌能够提高碱液对涤纶纤维的侵蚀效果，使涤纶纤维表面形成粗糙的凹坑结构，提升涤纶纤维表面的比表面积，有利于后续各组分的沉积，S2中，得到的A放入质量分数为3％的醋酸溶液中，多次浸渍，并测试浸渍后剩余醋酸溶液的pH值，直至捞取出涤纶纤维后剩余的醋酸溶液的pH值显示为中性为止，再将涤纶纤维用清水洗涤后烘干，即得到碱处理后的涤纶纤维，通过醋酸的浸渍然后清洗的步骤能够保证经过碱液浸渍后的涤纶纤维能够充分中和其表面附着的碱液，提高后面的浸渍效果。
需要特别说明的是，S5中浸渍温度为85-100摄氏度，冷却到20摄氏度以下，石墨烯片层分散液的浓度为0.5wt％，通过涤纶纤维制品浸渍石墨烯溶液实现石墨烯在涤纶纤维内外层的均匀分布，提高其导电性能，S4中在进行洗涤时用去离子水，S5中得到的产物进行紫外线辐照处理，其中紫外的辐照时间为20分钟，S6中需要用清水清洗2次，而且清洗时水温为30-60摄氏度，在烘干时采用真空烘干，烘干温度控制在70-90摄氏度。
本发明还提出了一种多功能涤纶纤维，包括涤纶纤维和第一浸渍层，涤纶纤维在浸渍液中浸渍后形成第一浸渍层，且第一浸渍层的外部设有石墨烯层。
实施例2
参照图1，一种多功能涤纶纤维及其制备方法，包括以下步骤：
S1：碱液处理，将涤纶纤维于碱液中超声浸渍2.5h后，取出，经洗涤，干燥，得碱浸涤纶纤维；
S2：清洗烘干，将浸渍后涤纶纤维取出，然后用清水进行冲洗、烘干得到A；
S3：制备辅料，按重量份数计，依次取25份纳米氧化石墨烯，4份聚苯乙烯磺酸钠，125份水，先将纳米氧化石墨烯分散于水中，再加入聚苯乙烯磺酸钠，搅拌反应后，得改性氧化石墨烯分散液，纳米氧化石墨烯为透明材质，不会影响纤维或织物的颜色，使纤维或织物的应用范围得到保持，且经过聚苯乙烯磺酸钠改性处理后，片层结构之间得到有效剥离，在涤纶纤维表面呈单片层吸附，其自身结构同样具有良好的导电性能，有利于产品导电性能的有效提升；
S4：浸渍，按重量份数计，依次取25份盐酸苯胺，160份改性氧化石墨烯分散液，55份A，104份引发剂，纳米锌2.5份，甲壳质3份，芦荟提取液4份，先将聚苯乙烯磺酸钠和预处理涤纶纤维分散于纳米氧化石墨烯分散液中，超声浸渍后，于恒温搅拌状态下缓慢滴加引发剂，反应后，抽滤，洗涤，干燥，得到B，制备方法简便，同时，该方法又可降低产品制造成本、节省资源，为多学科交叉制备功能材料提供了良好的思路和方法，综合了电导率高、物理机械性能，可以广泛应用于微电子、通信、精密加工等领域，纳米锌可呈现出表面效应和量子效应，它可以穿透细胞壁与它们用于呼吸的基酶结合，使细菌、病毒窒息而死，且将其与具有抗菌作用的甲壳质、芦荟提取液配合作用，抗菌广谱，效果增强，提高无纺布的耐污效果，S4中引发剂为质量分数为8.5％的过硫酸铵溶液；
S5：再次浸渍，把S4中制得的产物B放入石墨烯片层分散液中浸渍，浸渍的时间为30-60分钟，然后进行冷却处理。
S6：烘干，用清水将S5中浸渍后的产物清洗并烘干，即得多功能涤纶纤维。
本发明的S1中碱液为质量分数为18％的氢氧化钠溶液，涤纶纤维和氢氧化钠的质量比为1:18，而且在浸渍的过程中进行加热，控制温度在65-85摄氏度，在升温的过程中不断搅拌，通过在浸渍的过程中加热和搅拌能够提高碱液对涤纶纤维的侵蚀效果，使涤纶纤维表面形成粗糙的凹坑结构，提升涤纶纤维表面的比表面积，有利于后续各组分的沉积，S2中，得到的A放入质量分数为4％的醋酸溶液中，多次浸渍，并测试浸渍后剩余醋酸溶液的pH值，直至捞取出涤纶纤维后剩余的醋酸溶液的pH值显示为中性为止，再将涤纶纤维用清水洗涤后烘干，即得到碱处理后的涤纶纤维，通过醋酸的浸渍然后清洗的步骤能够保证经过碱液浸渍后的涤纶纤维能够充分中和其表面附着的碱液，提高后面的浸渍效果。
需要特别说明的是，S5中浸渍温度为85-115摄氏度，冷却到20摄氏度以下，石墨烯片层分散液的浓度为0.8wt％，通过涤纶纤维制品浸渍石墨烯溶液实现石墨烯在涤纶纤维内外层的均匀分布，提高其导电性能，S4中在进行洗涤时用去离子水，S5中得到的产物进行紫外线辐照处理，其中紫外的辐照时间为23分钟，S6中需要用清水清洗3次，而且清洗时水温为30-40摄氏度，在烘干时采用真空烘干，烘干温度控制在70-100摄氏度。
本发明还提出了一种多功能涤纶纤维，包括涤纶纤维和第一浸渍层，涤纶纤维在浸渍液中浸渍后形成第一浸渍层，且第一浸渍层的外部设有石墨烯层。
实施例3
参照图1，一种多功能涤纶纤维及其制备方法，包括以下步骤：
S1：碱液处理，将涤纶纤维于碱液中超声浸渍3h后，取出，经洗涤，干燥，得碱浸涤纶纤维；
S2：清洗烘干，将浸渍后涤纶纤维取出，然后用清水进行冲洗、烘干得到A；
S3：制备辅料，按重量份数计，依次取30份纳米氧化石墨烯，5份聚苯乙烯磺酸钠，125份水，先将纳米氧化石墨烯分散于水中，再加入聚苯乙烯磺酸钠，搅拌反应后，得改性氧化石墨烯分散液，纳米氧化石墨烯为透明材质，不会影响纤维或织物的颜色，使纤维或织物的应用范围得到保持，且经过聚苯乙烯磺酸钠改性处理后，片层结构之间得到有效剥离，在涤纶纤维表面呈单片层吸附，其自身结构同样具有良好的导电性能，有利于产品导电性能的有效提升；
S4：浸渍，按重量份数计，依次取30份盐酸苯胺，80份改性氧化石墨烯分散液，60份A，20份引发剂，纳米锌5份，甲壳质6份，芦荟提取液8份，先将聚苯乙烯磺酸钠和预处理涤纶纤维分散于纳米氧化石墨烯分散液中，超声浸渍后，于恒温搅拌状态下缓慢滴加引发剂，反应后，抽滤，洗涤，干燥，得到B，制备方法简便，同时，该方法又可降低产品制造成本、节省资源，为多学科交叉制备功能材料提供了良好的思路和方法，综合了电导率高、物理机械性能，可以广泛应用于微电子、通信、精密加工等领域，纳米锌可呈现出表面效应和量子效应，它可以穿透细胞壁与它们用于呼吸的基酶结合，使细菌、病毒窒息而死，且将其与具有抗菌作用的甲壳质、芦荟提取液配合作用，抗菌广谱，效果增强，提高无纺布的耐污效果，S4中引发剂为质量分数为8-10％的过硫酸铵溶液；
S5：再次浸渍，把S4中制得的产物B放入石墨烯片层分散液中浸渍，浸渍的时间为0分钟，然后进行冷却处理。
S6：烘干，用清水将S5中浸渍后的产物清洗并烘干，即得多功能涤纶纤维。
本发明的S1中碱液为质量分数为0％的氢氧化钠溶液，涤纶纤维和氢氧化钠的质量比为1:25，而且在浸渍的过程中进行加热，控制温度在65-85摄氏度，在升温的过程中不断搅拌，通过在浸渍的过程中加热和搅拌能够提高碱液对涤纶纤维的侵蚀效果，使涤纶纤维表面形成粗糙的凹坑结构，提升涤纶纤维表面的比表面积，有利于后续各组分的沉积，S2中，得到的A放入质量分数为6％的醋酸溶液中，多次浸渍，并测试浸渍后剩余醋酸溶液的pH值，直至捞取出涤纶纤维后剩余的醋酸溶液的pH值显示为中性为止，再将涤纶纤维用清水洗涤后烘干，即得到碱处理后的涤纶纤维，通过醋酸的浸渍然后清洗的步骤能够保证经过碱液浸渍后的涤纶纤维能够充分中和其表面附着的碱液，提高后面的浸渍效果。
需要特别说明的是，S5中浸渍温度为85-115摄氏度，冷却到20摄氏度以下，石墨烯片层分散液的浓度为2wt％，通过涤纶纤维制品浸渍石墨烯溶液实现石墨烯在涤纶纤维内外层的均匀分布，提高其导电性能，S4中在进行洗涤时用去离子水，S5中得到的产物进行紫外线辐照处理，其中紫外的辐照时间为25分钟，S6中需要用清水清洗5次，而且清洗时水温为30-60摄氏度，在烘干时采用真空烘干，烘干温度控制在70-100摄氏度。
本发明还提出了一种多功能涤纶纤维，包括涤纶纤维和第一浸渍层，涤纶纤维在浸渍液中浸渍后形成第一浸渍层，且第一浸渍层的外部设有石墨烯层。
实施例1、2、3制备的多功能涤纶纤维性能对比
在该文中的描述中，需要说明的是，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种多功能涤纶纤维及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：碱液处理，将涤纶纤维于碱液中超声浸渍2-3h后，取出，经洗涤，干燥，得碱浸涤纶纤维；
S2：清洗烘干，将浸渍后涤纶纤维取出，然后用清水进行冲洗、烘干得到A；
S3：制备辅料，按重量份数计，依次取20-30份纳米氧化石墨烯，3-5份聚苯乙烯磺酸钠，120-150份水，先将纳米氧化石墨烯分散于水中，再加入聚苯乙烯磺酸钠，搅拌反应后，得改性氧化石墨烯分散液，；
S4：浸渍，按重量份数计，依次取20-30份盐酸苯胺，150-180份改性氧化石墨烯分散液，50-60份A，10-20份引发剂，纳米锌1-5份，甲壳质2-6份，芦荟提取液2-8份，先将聚苯乙烯磺酸钠和预处理涤纶纤维分散于纳米氧化石墨烯分散液中，超声浸渍后，于恒温搅拌状态下缓慢滴加引发剂，反应后，抽滤，洗涤，干燥，得到B，引发剂为质量分数为8-10％的过硫酸铵溶液；
S5：再次浸渍，把S4中制得的产物B放入石墨烯片层分散液中浸渍，浸渍的时间为30-60分钟，然后进行冷却处理。
S6：烘干，用清水将S5中浸渍后的产物清洗并烘干，即得多功能涤纶纤维。
2.根据权利要求1所述的一种多功能涤纶纤维及其制备方法，其特征在于，所述S1中碱液为质量分数为12-30％的氢氧化钠溶液，涤纶纤维和氢氧化钠的质量比为1:10-30，而且在浸渍的过程中进行加热，控制温度在65-85摄氏度，在升温的过程中不断搅拌。
3.根据权利要求2所述的一种多功能涤纶纤维及其制备方法，其特征在于，所述S2中，得到的A放入质量分数为3-6％的醋酸溶液中，多次浸渍，并测试浸渍后剩余醋酸溶液的pH值，直至捞取出涤纶纤维后剩余的醋酸溶液的pH值显示为中性为止，再将涤纶纤维用清水洗涤后烘干，即得到碱处理后的涤纶纤维。
4.根据权利要求3所述的一种多功能涤纶纤维及其制备方法，其特征在于，所述S5中浸渍温度为85-115摄氏度，冷却到20摄氏度以下，石墨烯片层分散液的浓度为0.5-4wt％。
5.根据权利要求1所述的一种多功能涤纶纤维及其制备方法，其特征在于，所述S4中在进行洗涤时用去离子水。
6.根据权利要求1所述的一种多功能涤纶纤维及其制备方法，其特征在于，所述S5中得到的产物进行紫外线辐照处理，其中紫外的辐照时间为20-25分钟。
7.根据权利要求1所述的一种多功能涤纶纤维及其制备方法，其特征在于，所述S6中需要用清水清洗2-5次，而且清洗时水温为30-60摄氏度，在烘干时采用真空烘干，烘干温度控制在70-100摄氏度。
8.一种多功能涤纶纤维，包括涤纶纤维和第一浸渍层，其特征在于，所述涤纶纤维在浸渍液中浸渍后形成第一浸渍层，且第一浸渍层的外部设有石墨烯层。
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