CN115161798B - 一种透气抗静电新型气凝胶合成纤维及其制备方法 - Google Patents

一种透气抗静电新型气凝胶合成纤维及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115161798B
CN115161798B CN202210757812.5A CN202210757812A CN115161798B CN 115161798 B CN115161798 B CN 115161798B CN 202210757812 A CN202210757812 A CN 202210757812A CN 115161798 B CN115161798 B CN 115161798B
Authority
CN
China
Prior art keywords
aerogel
chitosan
synthetic fiber
composite
antistatic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210757812.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115161798A (zh
Inventor
山传雷
姜明亮
刘殷
杨金宇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bonteyun Fiber Qingdao New Material Technology Co ltd
Original Assignee
Bonteyun Fiber Qingdao New Material Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bonteyun Fiber Qingdao New Material Technology Co ltd filed Critical Bonteyun Fiber Qingdao New Material Technology Co ltd
Priority to CN202210757812.5A priority Critical patent/CN115161798B/zh
Publication of CN115161798A publication Critical patent/CN115161798A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115161798B publication Critical patent/CN115161798B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/88—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from mixtures of polycondensation products as major constituent with other polymers or low-molecular-weight compounds
    • D01F6/92—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from mixtures of polycondensation products as major constituent with other polymers or low-molecular-weight compounds of polyesters
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F1/00—General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
    • D01F1/02—Addition of substances to the spinning solution or to the melt
    • D01F1/09—Addition of substances to the spinning solution or to the melt for making electroconductive or anti-static filaments
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F1/00—General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
    • D01F1/02—Addition of substances to the spinning solution or to the melt
    • D01F1/10—Other agents for modifying properties
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/54—Improvements relating to the production of bulk chemicals using solvents, e.g. supercritical solvents or ionic liquids

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)

Abstract

本发明提供一种透气抗静电新型气凝胶合成纤维及其制备方法，所述合成纤维中复合改性气凝胶的含量为0.16‑0.53wt％。所述复合改性气凝胶的制备包括壳聚糖的改性、复合、老化和接枝，采用甲基三甲氧基硅烷作为硅源，加入3－(2－氨基乙氨基)正丙基三甲氧基硅烷，引入氨基基团接枝羧基化壳聚糖形成复合凝胶，苯胺与壳聚糖的氨基发生聚合反应，使聚苯胺接枝于复合凝胶，首先使壳聚糖作为气凝胶的骨架结构，孔隙结构更加稳定完整，且与聚合物的相容性好，制成纤维后韧性好不易断丝，复合改性气凝胶的加入又使合成纤维具有透气不闷热的特性；同时，壳聚糖的加入提高了合成纤维的吸湿性；其次聚苯胺的接枝赋予其抗静电的特性，加入到纤维中后避免了合成纤维易产生静电现象的发生。

Description

一种透气抗静电新型气凝胶合成纤维及其制备方法
技术领域
本发明属于合成纤维技术领域，具体涉及一种透气抗静电新型气凝胶合成纤维及其制备方法。
背景技术
合成纤维，由合成的高分子化合物制成，常见的合成纤维有涤纶、锦纶、腈纶等。其中锦纶世界上最早的合成纤维品种，由于性能优良，原料资源丰富，因此一度是合成纤维产量最高的品种。但是锦纶耐热性较差，做成的衣服易变形，而涤纶原料易得、用途广泛、性能优异、面料挺括不易变形，发展十分迅速，产量超过锦纶成为合成纤维的首位。但不论是锦纶还是涤纶，都有一个共同的缺点，那就是透气性差，制成面料穿着于身上时闷热不透气，而且容易产生静电，因此要对其进行改良。
气凝胶是一种具有纳米多孔网络结构、并在孔隙中充满气态分散介质的固体材料，是世界上最轻的固体。由于独特的结构，气凝胶在热学、声学、光学、电学、力学等多个领域都展示出优异的性能。目前商业化应用的气凝胶主要围绕其高效的阻热能力展开，下游用于石油化工、热力管网、锂电池、建筑建材、户外服饰、航天、军工等多个领域。其中，二氧化硅气凝胶是最常见的一种纳米轻质多孔材料，具有比表面积大，孔隙率高，保温性能优异，密度低等优点。将SiO2气凝胶添加到合成纤维中，不仅可以使合成纤维变得轻盈，并且还保温透气，大大改善了合成纤维的缺陷。
专利号“CN201310347276.2”名称为“气凝胶改性合成纤维的制备方法及制得的合成纤维”提出将SiO2气凝胶粉和聚合物切片混合造粒，再熔融纺丝，使合成纤维的隔热性能提高。但是SiO2气凝胶粉力学性能较差，具有高度脆性和易碎性，并且SiO2气凝胶粉本身质轻，密度非常小，表面有大量羟基基团呈亲水性，所以其在纤维中容易分散不均匀，并且两者性能上的差异对纤维的力学性能也造成了很大的影响。
专利号“CN202011307120.8”名称为“一种含气凝胶聚酯纤维的制备方法”，将气凝胶与聚酯切片多级混合，使两者混合均匀造粒，但也没有从根本上解决SiO2气凝胶粉分散性较差，与聚合物的相容性也不好的问题。
现有技术中对合成纤维的抗静电处理通常为采用内混或外涂的方法。内混法很难将抗静电剂与聚合物混合均匀，导致抗静电性不能很好地发挥出来；外涂法则采用喷涂或浸渍的方法使抗静电剂附着于合成纤维的表面，但是经过多次水洗或摩擦后，抗静电效果也会大大下降。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种透气抗静电新型气凝胶合成纤维及其制备方法，实现以下发明目的：
1、将气凝胶添加到合成纤维中，改善合成纤维闷热、不透气的缺陷；
2、将气凝胶进行改性，改善其孔隙易坍塌、易碎的缺陷，力学性能优异。
3、使气凝胶在纤维中分散均匀，对合成纤维的力学性能的影响减小。
4、赋予合成纤维持久的抗静电性能，多次水洗后抗静电效果几乎不变。
为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种透气抗静电新型气凝胶合成纤维，其中复合改性气凝胶的含量为0.16-0.53wt％。
一种透气抗静电新型气凝胶合成纤维的制备方法，包括复合改性气凝胶的制备、共混和纺丝步骤。
所述复合改性气凝胶的制备过程如下：
S1、壳聚糖的改性
将壳聚糖粉末按照1:12-15的比例置于质量分数2-4％的醋酸溶液中50-60℃搅拌60-90min，使壳聚糖粉末溶解，得到壳聚糖溶液；
将HNO3和NaNO2加入到去离子水中，超声处理3-5min使其溶解完全，加入壳聚糖溶液，再加入H3PO4，滴加0.5mol/L的NaOH溶液调节pH至10-11，3-7℃冰浴反应60-80min，将壳聚糖C6位的羟基氧化为羧基，反应结束后加入无水乙醇终止，60-70℃减压浓缩后再用无水乙醇洗涤，80-90℃干燥后得到羧基化壳聚糖。
优选的，所述HNO3、NaNO2、H3PO4的比例为15-20：70-80:10-13；所述壳聚糖溶液中的壳聚糖与HNO3的比例为30-40:1。
进一步地，所述HNO3、NaNO2、H3PO4均为市购，其中HNO3的有效物质含量为68％，NaNO2的纯度为99％，H3PO4的有效物质含量为85％。
S2、复合
将甲基三甲氧基硅烷、去离子水、3－(2－氨基乙氨基)正丙基三甲氧基硅烷、无水乙醇混合，搅拌15-20min，再加入0.5-1mol/L的盐酸溶液调节pH至3-4，加入羧基化壳聚糖，再加入干燥控制化学添加剂N,N-二甲基甲酰胺，升温至50-60℃搅拌60-80min，加入质量分数2-4％的氨水调节pH至5.5-6.5催化缩聚反应的进行，继续搅拌10-15min后静置80-120min，二氧化硅引入的氨基基团接枝羧基化壳聚糖，形成复合凝胶。
优选的，所述甲基三甲氧基硅烷、去离子水、3－(2－氨基乙氨基)正丙基三甲氧基硅烷、无水乙醇的摩尔比为1-2：6-12：8-16:0.5-1；所述羧基化壳聚糖的加入量为甲基三甲氧基硅烷的40-50％。
优选的，所述N,N-二甲基甲酰胺与甲基三甲氧基硅烷摩尔比为0.3-0.7:1，N,N-二甲基甲酰胺的加入可以使凝胶的孔隙结构分布更加均匀。
S3、老化
向复合凝胶中加入无水乙醇，置于高压釜中老化处理。
优选的，所述老化处理的温度为60-80℃，压力为12-16MPa，时间为20-30min；所述无水乙醇的加入量为复合凝胶体积的1-2倍。
S4、接枝
将复合凝胶置于5-8倍的去离子水中，加入苯胺的酸溶液和十二烷基苯磺酸，搅拌均匀后置于4-6℃冰浴继续搅拌20-30min，再加入过硫酸铵溶液继续搅拌40-60min，升温至30-40℃再搅拌40-60min，苯胺与壳聚糖的氨基发生聚合反应，使聚苯胺接枝于复合凝胶，调节pH至中性，离心并将离心产物用丙酮洗涤3-5次，采用CO2超临界干燥法进行干燥，得到复合改性气凝胶。
优选的，所述苯胺的酸溶液中苯胺的质量分数为2-5％，所述过硫酸铵溶液中过硫酸铵的质量分数为1-3％。
进一步地，所述苯胺的酸溶液的加入量为复合凝胶的10-13％，所述过硫酸铵溶液的加入量为苯胺的酸溶液的15-20％；所述十二烷基苯磺酸为掺杂剂，加入量为苯胺的2-4％。
优选的，所述干燥，超临界温度为30-35℃，压力为7.3-8MPa。
所述共混，将聚合物切片粉碎至100-200目，与复合改性气凝胶粉体共混后采用双螺杆挤出机进行造粒，造粒完成后80-90℃下真空干燥4-6h得到改性气凝胶混合母粒。
优选的，所述复合改性气凝胶粉体，将复合改性气凝胶采用超微粉碎机粉碎至2-4μm。
优选的，所述复合改性气凝胶粉体与聚合物切片的比例为2-5:95-98；所述聚合物切片优选为PET或PA的一种。
优选的，在共混过程中加入助剂和抗氧化剂；所述助剂包括硬脂酸锌、环氧大豆油、乙撑双硬脂酸酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯，所述硬脂酸锌、环氧大豆油、乙撑双硬脂酸酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯的比例为:2-3:0.5-1：1-2:1-2；所述抗氧化剂为抗氧剂1010和抗氧剂AT-168的一种或多种。
进一步地，所述助剂的加入量为聚合物切片的1-1.6％，抗氧化剂的加入量为聚合物切片的0.5-0.7％。
所述纺丝，将改性气凝胶混合母粒与聚合物切片混合后纺丝并冷却，得到本发明的气凝胶合成纤维。
优选的，改性气凝胶混合母粒的含量为8-11％，其余为聚合物切片。
由于采用了上述技术方案，本发明达到的技术效果是：
1、本发明制备的一种透气抗静电新型气凝胶合成纤维，机械性能良好，既保持了纤维本身面料挺括的优点，同时透气性和柔韧性良好，穿着于身时保暖透气，大大提高了纤维的舒适性。
2、采用甲基三甲氧基硅烷作为硅源，加入3－(2－氨基乙氨基)正丙基三甲氧基硅烷，引入氨基基团接枝羧基化壳聚糖形成复合凝胶，苯胺与壳聚糖的氨基发生聚合反应，使聚苯胺接枝于复合凝胶，首先使壳聚糖作为气凝胶的骨架结构，孔隙结构更加稳定完整，且与聚合物的相容性好，制成纤维后韧性好不易断丝，复合改性气凝胶的加入使合成纤维具有透气不闷热的特性；同时，壳聚糖的加入提高了合成纤维的吸湿性；其次聚苯胺接枝于复合凝胶制成复合改成气凝胶，赋予其抗静电的特性，加入到纤维中后抗静电性能优异，避免了合成纤维易产生静电现象的发生。
3、加入助剂有利于提高复合改性气凝胶在聚合物切片中的分散性，在纤维中分布更加均匀，降低复合改性气凝胶的加入对纤维力学性能造成的影响。
具体实施方式
下面结合具体的实施例，进一步阐述本发明。
实施例1一种透气抗静电新型气凝胶合成纤维及其制备方法
一种透气抗静电新型气凝胶合成纤维的制备方法，包括复合改性气凝胶的制备、共混和纺丝步骤。
所述复合改性气凝胶的制备过程如下：
S1、壳聚糖的改性
将壳聚糖粉末按照1:14的比例置于质量分数3％的醋酸溶液中55℃搅拌80min，使壳聚糖粉末溶解，得到壳聚糖溶液；
将HNO3和NaNO2加入到去离子水中，超声处理4min使其溶解完全，加入壳聚糖溶液，再加入H3PO4，滴加0.5mol/L的NaOH溶液调节pH至10.5，5℃冰浴反应70min，将壳聚糖C6位的羟基氧化为羧基，反应结束后加入无水乙醇终止，65℃减压浓缩后再用无水乙醇洗涤，85℃干燥后得到羧基化壳聚糖。
所述HNO3、NaNO2、H3PO4的比例为17：75:12；所述壳聚糖溶液中的壳聚糖与HNO3的比例为35:1。
所述HNO3、NaNO2、H3PO4均为市购，其中HNO3的有效物质含量为68％，NaNO2的纯度为99％，H3PO4的有效物质含量为85％。
S2、复合
将甲基三甲氧基硅烷、去离子水、3－(2－氨基乙氨基)正丙基三甲氧基硅烷、无水乙醇混合，搅拌17min，再加入0.8mol/L的盐酸溶液调节pH至3.5，加入羧基化壳聚糖，再加入干燥控制化学添加剂N,N-二甲基甲酰胺，升温至55℃搅拌70min，加入质量分数3％的氨水调节pH至6催化缩聚反应的进行，继续搅拌12min后静置100min，二氧化硅引入的氨基基团接枝羧基化壳聚糖，形成复合凝胶。
所述甲基三甲氧基硅烷、去离子水、3－(2－氨基乙氨基)正丙基三甲氧基硅烷、无水乙醇的摩尔比为1：9：12:0.8；所述羧基化壳聚糖的加入量为甲基三甲氧基硅烷的45％。
所述N,N-二甲基甲酰胺与甲基三甲氧基硅烷摩尔比为0.5:1，N,N-二甲基甲酰胺的加入可以使凝胶的孔隙结构分布更加均匀。
S3、老化
向复合凝胶中加入无水乙醇，置于高压釜中老化处理。
所述老化处理的温度为70℃，压力为14MPa，时间为25min；所述无水乙醇的加入量为复合凝胶体积的2倍。
S4、接枝
将复合凝胶置于7倍的去离子水中，加入苯胺的酸溶液和十二烷基苯磺酸，搅拌均匀后置于5℃冰浴继续搅拌25min，再加入过硫酸铵溶液继续搅拌50min，升温至35℃再搅拌50min，苯胺与壳聚糖的氨基发生聚合反应，使聚苯胺接枝于复合凝胶，调节pH至中性，离心并将离心产物用丙酮洗涤5次，采用CO2超临界干燥法进行干燥，得到复合改性气凝胶。
所述苯胺的酸溶液中苯胺的质量分数为4％，所述过硫酸铵溶液中过硫酸铵的质量分数为2％。
所述苯胺的酸溶液的加入量为复合凝胶的12％，所述过硫酸铵溶液的加入量为苯胺的酸溶液的17％；所述十二烷基苯磺酸为掺杂剂，加入量为苯胺的3％。
所述干燥，超临界温度为32℃，压力为7.5MPa。
所述共混，将PET切片切片粉碎至150目，与复合改性气凝胶粉体共混后采用双螺杆挤出机进行造粒，造粒完成后85℃下真空干燥5h得到改性气凝胶混合母粒。
所述复合改性气凝胶粉体，将复合改性气凝胶采用超微粉碎机粉碎至3μm。
所述复合改性气凝胶粉体与PET切片的比例为4:97。
在共混过程中加入助剂和抗氧化剂；所述助剂包括硬脂酸锌、环氧大豆油、乙撑双硬脂酸酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯，所述硬脂酸锌、环氧大豆油、乙撑双硬脂酸酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯的比例为:2.5:0.8：1.5:1.5；所述抗氧化剂为抗氧剂1010。
所述助剂的加入量为PET切片的1.4％，抗氧化剂的加入量为PET切片的0.6％。
所述纺丝，将改性气凝胶混合母粒与PET切片混合后纺丝并冷却，得到本发明的气凝胶合成纤维。
所述改性气凝胶混合母粒的含量为10％，其余为PET切片。
采用实施例1制备的气凝胶合成纤维物理性能优异，断裂强度为3.53cN/dtex，断裂伸长率为46％，在加工时不易断裂；纤维的回潮率为3.1％(按照《GB/T 12704.1-2009》测得)，保暖率为39％(按照《GB/T11048-2018》测得)，抗静电性能良好，体积比电阻为2.7×108Ω·cm(按照《GB/T 14342-1993》测得)。
实施例2一种透气抗静电新型气凝胶合成纤维及其制备方法
一种透气抗静电新型气凝胶合成纤维的制备方法，包括复合改性气凝胶的制备、共混和纺丝步骤。
所述复合改性气凝胶的制备过程如下：
S1、壳聚糖的改性
将壳聚糖粉末按照1:12的比例置于质量分数2％的醋酸溶液中50℃搅拌60min，使壳聚糖粉末溶解，得到壳聚糖溶液；
将HNO3和NaNO2加入到去离子水中，超声处理3min使其溶解完全，加入壳聚糖溶液，再加入H3PO4，滴加0.5mol/L的NaOH溶液调节pH至10，3℃冰浴反应60min，将壳聚糖C6位的羟基氧化为羧基，反应结束后加入无水乙醇终止，60℃减压浓缩后再用无水乙醇洗涤，80℃干燥后得到羧基化壳聚糖。
所述HNO3、NaNO2、H3PO4的比例为15：70:10；所述壳聚糖溶液中的壳聚糖与HNO3的比例为30:1。
所述HNO3、NaNO2、H3PO4均为市购，其中HNO3的有效物质含量为68％，NaNO2的纯度为99％，H3PO4的有效物质含量为85％。
S2、复合
将甲基三甲氧基硅烷、去离子水、3－(2－氨基乙氨基)正丙基三甲氧基硅烷、无水乙醇混合，搅拌15min，再加入0.5mol/L的盐酸溶液调节pH至3，加入羧基化壳聚糖，再加入干燥控制化学添加剂N,N-二甲基甲酰胺，升温至50℃搅拌60min，加入质量分数2％的氨水调节pH至5.5催化缩聚反应的进行，继续搅拌10min后静置80min，二氧化硅引入的氨基基团接枝羧基化壳聚糖，形成复合凝胶。
所述甲基三甲氧基硅烷、去离子水、3－(2－氨基乙氨基)正丙基三甲氧基硅烷、无水乙醇的摩尔比为1：6：8:0.5；所述羧基化壳聚糖的加入量为甲基三甲氧基硅烷的40％。
所述N,N-二甲基甲酰胺与甲基三甲氧基硅烷摩尔比为0.3:1，N,N-二甲基甲酰胺的加入可以使凝胶的孔隙结构分布更加均匀。
S3、老化
向复合凝胶中加入无水乙醇，置于高压釜中老化处理。
所述老化处理的温度为60℃，压力为12MPa，时间为20min；所述无水乙醇的加入量为复合凝胶体积的1倍。
S4、接枝
将复合凝胶置于5倍的去离子水中，加入苯胺的酸溶液和十二烷基苯磺酸，搅拌均匀后置于4℃冰浴继续搅拌20min，再加入过硫酸铵溶液继续搅拌40min，升温至30℃再搅拌60min，苯胺与壳聚糖的氨基发生聚合反应，使聚苯胺接枝于复合凝胶，调节pH至中性，离心并将离心产物用丙酮洗涤3次，采用CO2超临界干燥法进行干燥，得到复合改性气凝胶。
所述苯胺的酸溶液中苯胺的质量分数为2％，所述过硫酸铵溶液中过硫酸铵的质量分数为1％。
所述苯胺的酸溶液的加入量为复合凝胶的10％，所述过硫酸铵溶液的加入量为苯胺的酸溶液的15％；所述十二烷基苯磺酸为掺杂剂，加入量为苯胺的2％。
所述干燥，超临界温度为30℃，压力为7.3MPa。
所述共混，将PET切片切片粉碎至100目，与复合改性气凝胶粉体共混后采用双螺杆挤出机进行造粒，造粒完成后80℃下真空干燥6h得到改性气凝胶混合母粒。
所述复合改性气凝胶粉体，将复合改性气凝胶采用超微粉碎机粉碎至4μm。
所述复合改性气凝胶粉体与PET切片的比例为2:95。
在共混过程中加入助剂和抗氧化剂；所述助剂包括硬脂酸锌、环氧大豆油、乙撑双硬脂酸酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯，所述硬脂酸锌、环氧大豆油、乙撑双硬脂酸酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯的比例为:2:0.5：1:1；所述抗氧化剂为抗氧剂AT-168。
所述助剂的加入量为PET切片的1％，抗氧化剂的加入量为PET切片的0.5％。
所述纺丝，将改性气凝胶混合母粒与PET切片混合后纺丝并冷却，得到本发明的气凝胶合成纤维。
所述改性气凝胶混合母粒的含量为8％，其余为PET切片。
采用实施例2制备的气凝胶合成纤维物理性能优异，断裂强度为3.24cN/dtex，断裂伸长率为41％，在加工时不易断裂；纤维的回潮率为2.7％(按照《GB/T 12704.1-2009》测得)，保暖率为34％(按照《GB/T11048-2018》测得)，抗静电性能良好，体积比电阻为2.9×108Ω·cm(按照《GB/T 14342-1993》测得)。
实施例3一种透气抗静电新型气凝胶合成纤维及其制备方法
一种透气抗静电新型气凝胶合成纤维的制备方法，包括复合改性气凝胶的制备、共混和纺丝步骤。
所述复合改性气凝胶的制备过程如下：
S1、壳聚糖的改性
将壳聚糖粉末按照1:15的比例置于质量分数4％的醋酸溶液中60℃搅拌90min，使壳聚糖粉末溶解，得到壳聚糖溶液；
将HNO3和NaNO2加入到去离子水中，超声处理5min使其溶解完全，加入壳聚糖溶液，再加入H3PO4，滴加0.5mol/L的NaOH溶液调节pH至11，7℃冰浴反应80min，将壳聚糖C6位的羟基氧化为羧基，反应结束后加入无水乙醇终止，70℃减压浓缩后再用无水乙醇洗涤，90℃干燥后得到羧基化壳聚糖。
所述HNO3、NaNO2、H3PO4的比例为20：80:13；所述壳聚糖溶液中的壳聚糖与HNO3的比例为40:1。
所述HNO3、NaNO2、H3PO4均为市购，其中HNO3的有效物质含量为68％，NaNO2的纯度为99％，H3PO4的有效物质含量为85％。
S2、复合
将甲基三甲氧基硅烷、去离子水、3－(2－氨基乙氨基)正丙基三甲氧基硅烷、无水乙醇混合，搅拌20min，再加入1mol/L的盐酸溶液调节pH至4，加入羧基化壳聚糖，再加入干燥控制化学添加剂N,N-二甲基甲酰胺，升温至60℃搅拌80min，加入质量分数4％的氨水调节pH至6.5催化缩聚反应的进行，继续搅拌15min后静置120min，二氧化硅引入的氨基基团接枝羧基化壳聚糖，形成复合凝胶。
所述甲基三甲氧基硅烷、去离子水、3－(2－氨基乙氨基)正丙基三甲氧基硅烷、无水乙醇的摩尔比为2：12：16:1；所述羧基化壳聚糖的加入量为甲基三甲氧基硅烷的50％。
所述N,N-二甲基甲酰胺与甲基三甲氧基硅烷摩尔比为0.7:1，N,N-二甲基甲酰胺的加入可以使凝胶的孔隙结构分布更加均匀。
S3、老化
向复合凝胶中加入无水乙醇，置于高压釜中老化处理。
所述老化处理的温度为80℃，压力为16MPa，时间为30min；所述无水乙醇的加入量为复合凝胶体积的2倍。
S4、接枝
将复合凝胶置于8倍的去离子水中，加入苯胺的酸溶液和十二烷基苯磺酸，搅拌均匀后置于6℃冰浴继续搅拌30min，再加入过硫酸铵溶液继续搅拌60min，升温至40℃再搅拌40min，苯胺与壳聚糖的氨基发生聚合反应，使聚苯胺接枝于复合凝胶，调节pH至中性，离心并将离心产物用丙酮洗涤5次，采用CO2超临界干燥法进行干燥，得到复合改性气凝胶。
所述苯胺的酸溶液中苯胺的质量分数为5％，所述过硫酸铵溶液中过硫酸铵的质量分数为3％。
所述苯胺的酸溶液的加入量为复合凝胶的13％，所述过硫酸铵溶液的加入量为苯胺的酸溶液的20％；所述十二烷基苯磺酸为掺杂剂，加入量为苯胺的4％。
所述干燥，超临界温度为35℃，压力为8MPa。
所述共混，将PET切片粉碎至200目，与复合改性气凝胶粉体共混后采用双螺杆挤出机进行造粒，造粒完成后90℃下真空干燥4h得到改性气凝胶混合母粒。
所述复合改性气凝胶粉体，将复合改性气凝胶采用超微粉碎机粉碎至2μm。
所述复合改性气凝胶粉体与PET切片的比例为5:98。
在共混过程中加入助剂和抗氧化剂；所述助剂包括硬脂酸锌、环氧大豆油、乙撑双硬脂酸酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯，所述硬脂酸锌、环氧大豆油、乙撑双硬脂酸酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯的比例为:3:1：2:2；所述抗氧化剂为抗氧剂1010。
所述助剂的加入量为PET切片的1.6％，抗氧化剂的加入量为PET切片的0.7％。
所述纺丝，将改性气凝胶混合母粒与PET切片混合后纺丝并冷却，得到本发明的气凝胶合成纤维。
所述改性气凝胶混合母粒的含量为11％，其余为PET切片。
采用实施例3制备的气凝胶合成纤维物理性能优异，断裂强度为3.44cN/dtex，断裂伸长率为43％，在加工时不易断裂；纤维的回潮率为3％(按照《GB/T 12704.1-2009》测得)，保暖率为37％(按照《GB/T11048-2018》测得)，抗静电性能良好，体积比电阻为2.4×108Ω·cm(按照《GB/T 14342-1993》测得)。
对比例1
选择具有代表性实施例1，在共混造粒时不采用复合改性气凝胶粉体与PET切片共混制成改性气凝胶混合母粒，直接采用市购的等量的硅气凝胶与PET切片共混制成母粒，其余均与实施例1一致，作为对比例1，制备的合成纤维断裂强度为2.25cN/dtex，断裂伸长率为18％，物理性能降低；纤维的回潮率为0.6％，体积比电阻为3.5×1013Ω·cm。
对比例1说明复合改性气凝胶与聚合物的相容性良好，制成纤维后韧性好不易断丝；同时，壳聚糖的加入提高了合成纤维的吸湿性；其次聚苯胺接枝于复合凝胶制成复合改性气凝胶，赋予其抗静电的特性，加入到纤维中后抗静电性能优异。
对比例2
选择具有代表性实施例1，在共混过程中不加入助剂，其余均与实施例1一致，作为对比例2，制备的合成纤维断裂强度为3.0cN/dtex，断裂伸长率为30％，物理性能有所下降，说明助剂的加入也降低了复合改性气凝胶的加入对纤维力学性能造成的影响，提高了纤维的物理性能。
除非特殊说明，本发明所述比例，均为质量比例，所述百分比，均为质量百分比；原料均为市购。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (6)

1.一种透气抗静电气凝胶合成纤维，其特征在于，所述合成纤维中复合改性气凝胶的含量为0.16-0.53wt%；
所述透气抗静电气凝胶合成纤维的制备方法包括复合改性气凝胶的制备、共混和纺丝步骤；
所述复合改性气凝胶的制备包括壳聚糖的改性、复合、老化和接枝；
所述壳聚糖的改性，将HNO3和NaNO2加入到去离子水中，超声处理3-5min使其溶解完全，加入壳聚糖溶液，再加入H3PO4，滴加0.5mol/L的NaOH溶液调节pH至10-11，3-7℃冰浴反应60-80min，反应结束后加入无水乙醇终止，60-70℃减压浓缩后再用无水乙醇洗涤，80-90℃干燥后得到羧基化壳聚糖；
所述复合，将甲基三甲氧基硅烷、去离子水、3－(2－氨基乙氨基)正丙基三甲氧基硅烷、无水乙醇混合，搅拌15-20min，再加入0.5-1mol/L的盐酸溶液调节pH至3-4，加入羧基化壳聚糖，再加入干燥控制化学添加剂N,N-二甲基甲酰胺，升温至50-60℃搅拌60-80min，加入质量分数2-4%的氨水调节pH至5.5-6.5催化缩聚反应的进行，继续搅拌10-15min后静置80-120min，形成复合凝胶；
所述老化，向复合凝胶中加入无水乙醇，置于高压釜中老化处理；
所述接枝，将复合凝胶置于5-8倍的去离子水中，加入苯胺的酸溶液和十二烷基苯磺酸，搅拌均匀后置于4-6℃冰浴继续搅拌20-30min，再加入过硫酸铵溶液继续搅拌40-60min，升温至30-40℃再搅拌40-60min，调节pH至中性，离心并将离心产物用丙酮洗涤3-5次，采用CO2超临界干燥法进行干燥，得到复合改性气凝胶。
2.根据权利要求1所述的一种透气抗静电气凝胶合成纤维，其特征在于，所述HNO3、NaNO2、H3PO4的比例为15-20:70-80:10-13；所述壳聚糖溶液中的壳聚糖与HNO3的比例为30-40:1。
3.根据权利要求1所述的一种透气抗静电气凝胶合成纤维，其特征在于，所述苯胺的酸溶液中苯胺的质量分数为2-5%，所述过硫酸铵溶液中过硫酸铵的质量分数为1-3%。
4.根据权利要求1所述的一种透气抗静电气凝胶合成纤维，其特征在于，所述苯胺的酸溶液的加入量为复合凝胶的10-13%，所述过硫酸铵溶液的加入量为苯胺的酸溶液的15-20%；所述十二烷基苯磺酸为掺杂剂，加入量为苯胺的2-4%。
5.根据权利要求1所述的一种透气抗静电气凝胶合成纤维，其特征在于，所述共混，在共混过程中加入助剂和抗氧化剂。
6.根据权利要求5所述的一种透气抗静电气凝胶合成纤维，其特征在于，所述助剂包括硬脂酸锌、环氧大豆油、乙撑双硬脂酸酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯，所述硬脂酸锌、环氧大豆油、乙撑双硬脂酸酰胺、甲基丙烯酸缩水甘油酯的比例为:2-3:0.5-1:1-2:1-2；所述抗氧化剂为抗氧剂1010和抗氧剂AT-168的一种或多种。
CN202210757812.5A 2022-06-29 2022-06-29 一种透气抗静电新型气凝胶合成纤维及其制备方法 Active CN115161798B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210757812.5A CN115161798B (zh) 2022-06-29 2022-06-29 一种透气抗静电新型气凝胶合成纤维及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210757812.5A CN115161798B (zh) 2022-06-29 2022-06-29 一种透气抗静电新型气凝胶合成纤维及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115161798A CN115161798A (zh) 2022-10-11
CN115161798B true CN115161798B (zh) 2024-04-05

Family

ID=83488810

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210757812.5A Active CN115161798B (zh) 2022-06-29 2022-06-29 一种透气抗静电新型气凝胶合成纤维及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115161798B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020078175A (ko) * 2001-04-06 2002-10-18 학교법인 문화교육원 졸-겔법을 이용한 실리카-키토산 복합 물질의 제조방법
CN107043466A (zh) * 2017-05-16 2017-08-15 苏州棠华纳米科技有限公司 一种改性壳聚糖‑二氧化硅复合气凝胶材料及其制备方法和应用
CN110735194A (zh) * 2019-11-29 2020-01-31 福建六树网络科技有限公司 一种二氧化硅复合气凝胶、pet聚酯纤维、聚酯织物
CN110885476A (zh) * 2019-11-01 2020-03-17 浙江大学 一锅法制备的二次掺杂型氧化石墨烯/碱溶壳聚糖-聚苯胺-聚丙烯酰胺复合导电水凝胶
CN111205485A (zh) * 2020-03-11 2020-05-29 江南大学 一种增强改性羧甲基壳聚糖水凝胶的制备方法
CN114182378A (zh) * 2021-12-01 2022-03-15 青岛邦特生态纺织科技有限公司 一种气凝胶复合纤维及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020078175A (ko) * 2001-04-06 2002-10-18 학교법인 문화교육원 졸-겔법을 이용한 실리카-키토산 복합 물질의 제조방법
CN107043466A (zh) * 2017-05-16 2017-08-15 苏州棠华纳米科技有限公司 一种改性壳聚糖‑二氧化硅复合气凝胶材料及其制备方法和应用
CN110885476A (zh) * 2019-11-01 2020-03-17 浙江大学 一锅法制备的二次掺杂型氧化石墨烯/碱溶壳聚糖-聚苯胺-聚丙烯酰胺复合导电水凝胶
CN110735194A (zh) * 2019-11-29 2020-01-31 福建六树网络科技有限公司 一种二氧化硅复合气凝胶、pet聚酯纤维、聚酯织物
CN111205485A (zh) * 2020-03-11 2020-05-29 江南大学 一种增强改性羧甲基壳聚糖水凝胶的制备方法
CN114182378A (zh) * 2021-12-01 2022-03-15 青岛邦特生态纺织科技有限公司 一种气凝胶复合纤维及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
壳聚糖/纳米SiO2杂化材料的研究;应用化工;第35卷(第9期);697-699 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN115161798A (zh) 2022-10-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111560663B (zh) 一种十字异形皮芯吸湿排湿纤维的制备方法
CN110129918B (zh) 具有高降解性的无纺布用生物质基复合材料及其加工工艺
CN115354504A (zh) 一种防霉透气面料及其制备方法
CN115161798B (zh) 一种透气抗静电新型气凝胶合成纤维及其制备方法
CN114196181A (zh) 一种聚乳酸、二氧化硅气凝胶复合母粒及其制备方法
CN111748868A (zh) 一种抗紫外线增强级pe/pet复合弹性短纤维及其制备方法
CN112143440A (zh) 一种无缝羽绒服用的聚氨酯胶粘剂
CN116082709A (zh) 一种无机成核剂及其制备方法及耐热聚乳酸
CN116180264A (zh) 一种多孔芳纶纤维及其制备方法
CN113529201B (zh) 一种吸湿放热与相变调温结合的复合面料及其制备方法
CN115595686A (zh) 一种保暖的功能性涤纶纤维及其制备方法
CN115449118A (zh) 一种轻质耐磨聚氨酯鞋底及其制备方法
CN106400181A (zh) 一种湿平衡聚酯纤维的制造方法
CN113737310A (zh) 一种石墨烯聚酰亚胺复合纤维及其制备方法
CN116535826B (zh) 一种固相增粘的高强度pbt和pet复合材料及其制备方法
CN112210260A (zh) 一种自组装丝素纳米纤维改性的聚合物涂料的制备方法
CN109295518A (zh) 一种阻燃改性氨纶的制备方法
CN111020740A (zh) 一种木质素磺酸钙改性的渔网丝的制备方法
CN114808470B (zh) 一种抗粘连抗氧化的席垫及其制备方法
CN116426032B (zh) 一种甘蔗渣纤维素气凝胶及其制备方法
CN116334791B (zh) 一种高吸湿pet超细纤维的制备方法、产品及应用
CN110552083A (zh) 一种具有抗菌性能的长丝的制备方法
CN115522391B (zh) 一种防划保暖羽绒被罩及其制备方法
CN113439984B (zh) 一种发热耐磨地毯及其制备方法
CN117187978A (zh) 一种可吸湿排汗的功能性面料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant