CN102220654B

CN102220654B - 一种具有微相分离的防辐射聚酯纤维及其制备方法

Info

Publication number: CN102220654B
Application number: CN 201110102960
Authority: CN
Inventors: 王朝生; 王华平; 张玉梅; 江振林; 刘佳林; 王琼
Original assignee: Donghua University
Current assignee: Donghua University
Priority date: 2011-04-22
Filing date: 2011-04-22
Publication date: 2013-01-02
Anticipated expiration: 2031-04-22
Also published as: CN102220654A

Abstract

本发明涉及一种具有微相分离的防辐射聚酯纤维及其制备方法，该聚酯纤维的组分按质量百分比包括：1～30％的负载BaSO₄的活性碳树脂，1～5％的纳米复合抗菌纤维母粒，其余为纤维切片；该聚酯纤维的制备方法，包括：将负载BaSO₄的活性碳树脂、纳米复合抗菌纤维母粒与纤维切片进行混合，然后进行熔融纺丝。本发明的聚酯纤维可纺性好、质轻、穿着舒适性好，具有防负离子和远红外发射保健功能，可应用于防辐射服装以及防辐射增强材料，应用前景广阔；该纤维的制备方法简单，成本较低，对设备要求低，适合大规模生产。

Description

一种具有微相分离的防辐射聚酯纤维及其制备方法

技术领域

本发明属于聚酯纤维及其制备领域，特别涉及一种具有微相分离的防辐射聚酯纤维及其制备方法。

背景技术

辐射已被世界卫生组织列为继水源、大气、噪音之后的第四大环境污染源，成为危害人类健康的隐形“杀手”，防护辐射已成为当务之急。随着各种高辐射设备的出现和广泛应用，防辐射材料的研究已引起了人们的普遍关注。目前对于防辐射纤维而言，大多采用的是质量较重的金属丝纤维，也必然带来防护性能不够，质重，服用舒适性差，染色性差等众多缺点。因此开发一种具有防辐射和保健功能的纤维即满足当前防辐射纤维的发展趋势，也符合纤维差别化、多功能化的要求。

活性碳具有高的比表面积，优异的吸附性能，抗菌，抑菌，兼具负离子、远红外发射性能和抗紫外线辐射等性能；在环境废水处理、贵金属提取、空气净化、保健等领域的研究已经取得一定的成果，并应用于工业生产和人们生活各个方面。如中国专利CN200510024952.8(活性碳纤维/纳米银复合医用抗菌材料及其制备方法)、CN02129358.9(利用纳米银与活性碳纤维的结合制作抗菌材料的方法)、CN200810224632.0(一种在活性碳纤维上负载纳米银的方法)利用活性炭的吸附性能负载纳米银，作为抗菌材料。同时中国专利CN200510014991.X报道了一种新型碳纤维吸波复合材料的制备方法，通过碳纤维的参杂，提高本体纤维的导电性能，使其具有吸波性能。

目前，尚未见关于利用微相结构来制备兼具防辐射性能和保健功能的纤维的报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有微相分离的防辐射聚酯纤维及其制备方法，该聚酯纤维可纺性好、质轻、穿着舒适性好，具有防负离子和远红外发射保健功能，且应用前景广阔；该纤维的制备方法简单，成本较低，对设备要求低，适合大规模生产。

本发明的一种具有微相分离的防辐射聚酯纤维，其原料组分按质量百分比包括：

负载BaSO₄的活性碳树脂 1～30％

纳米复合抗菌纤维母粒 1～5％

纤维切片余量。

所述的负载BaSO₄的活性碳树脂中负载BaSO₄的活性碳的质量百分比为1～15％，其余为树脂；其中负载BaSO₄的活性碳的粒径为10～500nm，树脂为PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)、PTT(聚对苯二甲酸丙二酯)树脂中的一种或几种。

所述的纳米复合抗菌纤维母粒购自山东正元纳米材料工程有限公司。

所述的纤维切片为PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PTT(聚对苯二甲酸丙二酯)中的一种或两种的混合切片。

本发明的一种具有微相分离的防辐射聚酯纤维的制备方法，包括：

将负载BaSO₄的活性碳树脂、纳米复合抗菌纤维母粒与纤维切片混合，然后进行熔融纺丝，即得具有微相分离的防辐射聚酯纤维，其中负载BaSO₄的活性碳树脂的质量百分比为1～30％，纳米复合抗菌纤维母粒的质量百分比为1～5％，其余纤维切片；纺丝工艺条件为：纺丝温度270～300℃，纺速900～1600m/min，侧吹风温度26～28℃，送风相对湿度70～80％，风速0.4～0.5m/s。

所述的负载BaSO₄的活性碳树脂的制备方法为：将负载BaSO₄的活性碳和树脂进行共混造粒，即得负载BaSO₄的活性碳树脂。

所述的负载BaSO₄的活性碳的制备工艺为：先将活性碳酸化，然后将酸化后的活性碳对BaCl₂或者Ba(NO₃)₂溶液吸附，再浸入到硫酸溶液中0.3～3h，在活性碳的微孔中生成BaSO₄颗粒，即得到负载BaSO₄的活性碳。

所述的活性碳是将竹木、咖啡渣、茶叶渣、椰子果、甘蔗渣中的一种作为原料，在2000℃下高温炭化后，通过研磨制得的。

所述的BaCl₂或者Ba(NO₃)₂溶液中Ba²⁺的浓度为0.05～5mol/L。

所述的酸化后的活性碳与BaCl₂或者Ba(NO₃)₂溶液中金属离子的摩尔比为1∶1～1∶3，金属离子为Ba²⁺离子。

所述的硫酸溶液中硫酸的浓度为0.1～5mol/L。

具有微相分离的纤维是利用成纤物流动性的不同，在共混纺丝过程中加入流动性不同的切片，再通过纤维的拉伸作用，使纤维生多种连续相结构；如果在流动性好的一相中加入功能粒子，则在分离过程中功能粒子会聚集在两相界面，而在界面形成连续的功能粒子微相结构，因此可利用微相结构制备兼具防辐射性能和保健功能的纤维。

一种具有微相分离的防辐射聚酯纤维，采用活性碳的大的比表面积，高效的吸附性能，对Ba(II)进行吸附，使Ba(II)固定在活性碳的微孔及其表面，然后通过酸处理生成对高能射线具有防护功能的BaSO₄，再用负载BaSO₄的活性碳与流动性好，粘度较低的树脂进行挤出造粒，用母粒与聚酯进行共混纺丝，通过1～2.5倍的拉伸制得。

本发明，其开始流动相是圆球分散在聚酯基体内的，经纺丝拉伸形成条状，通过形成导通的功能分散相，减少粉体用量，增加效率；而防辐射纤维，如果是直接分散，射线会绕过粉体，达不到屏蔽的作用，如果形成条状或层状，功能颗粒在局部区域富集，能高效率屏蔽射线穿透。

本发明制备的纤维，其含有纳米复合抗菌纤维母粒(购自山东正元纳米材料工程有限公司)，其抗菌性能安全高效、广谱长效，适应范围广，对大肠肝菌、霉菌和引起交叉感染、易产生耐药性的黄金色葡萄球菌都具有良好的抑杀作用，细菌杀抑率达99％以上；常温下与人体吸收相匹配的7-10微米波段的远红外发射率高达92％以上(平均发射率达87％以上)；紫外线屏蔽率达95％以上。

本发明解决了目前防辐射服装抗辐射粒子添加量大、穿着舒适性差、质量重、不易染色、无保健功能等问题，本发明的聚酯纤维可用于防辐射服装以及防辐射增强材料，具有母粒添加量少、可纺性好、柔软、质轻、穿着舒适性好、防护频带宽、防护性能好和负离子、远红外发射保健功能等特点。

有益效果：

(1)本发明的聚酯纤维具有母粒添加量少、可纺性好、柔软、质轻、穿着舒适性好、防护频带宽、防护性能好、防负离子和远红外发射保健功能等优点。

(2)本发明的聚酯纤维可用于防辐射服装以及防辐射增强材料，应用范围广，前景广阔。

(3)本发明纤维的制备方法简单，成本较低，对设备要求低，适合大规模生产。

具体实施方式

下面结合具体实施例，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

先将粒径为10～20nm的活性碳酸化，然后将酸化后的活性碳对BaCl₂溶液吸附，按照活性碳与Ba离子的摩尔比为1∶1进行配比，再浸入到0.1mol/L的硫酸溶液中3h，在活性碳的微孔中生成BaSO₄颗粒，即得到负载BaSO₄的活性碳。

将5质量份的负载BaSO₄的活性碳和95质量份的PP树脂进行共混造粒，得到负载BaSO₄的活性碳树脂；

将5质量份的负载BaSO₄的活性碳树脂、2质量份的纳米复合抗菌纤维母粒与93质量份的PET纤维切片进行混合，然后进行熔融纺丝，制得具有微相分离的防辐射聚酯纤维，其中纺丝工艺条件为：纺丝温度270℃，纺速900m/min，侧吹风温度26℃，送风相对湿度70％，风速0.4m/s。

实施例2

先将粒径为100～150nm的活性碳酸化，然后将酸化后的活性碳对Ba(NO₃)₂溶液吸附，按照活性碳与Ba离子的摩尔比为1∶2进行配比，再浸入到1.5mol/L的硫酸溶液中1.5h，在活性碳的微孔中生成BaSO₄颗粒，即得到负载BaSO₄的活性碳。

将10质量份的负载BaSO₄的活性碳和90质量份PTT树脂进行共混造粒，得到负载BaSO₄的活性碳树脂；

将18质量份的负载BaSO₄的活性碳树脂、3质量份的纳米复合抗菌纤维母粒与79质量份的PTT纤维切片进行混合，然后进行熔融纺丝，制得具有微相分离的防辐射聚酯纤维，其中纺丝工艺条件为：纺丝温度285℃，纺速1200m/min，侧吹风温度27℃，送风相对湿度75％，风速0.45m/s。

实施例3

先将粒径为450～500nm的活性碳酸化，然后将酸化后的活性碳对BaCl₂溶液吸附，按照活性碳与Ba离子的摩尔比为1∶3进行配比，再浸入到5mol/L的硫酸溶液中0.3h，在活性碳的微孔中生成BaSO₄颗粒，即得到负载BaSO₄的活性碳。

将12质量份的负载BaSO₄的活性碳和88质量份的PE树脂进行共混造粒，得到负载BaSO₄的活性碳树脂；

将25质量份的负载BaSO₄的活性碳树脂、5质量份的纳米复合抗菌纤维母粒与70质量份的PET和PTT的混合纤维切片(PET与PTT的质量比为1∶1)进行混合，然后进行熔融纺丝，制得具有微相分离的防辐射聚酯纤维，其中纺丝工艺条件为：纺丝温度300℃，纺速1600m/min，侧吹风温度28℃，送风相对湿度80％，风速0.5m/s。

Claims

1.一种具有微相分离的防辐射聚酯纤维，该聚酯纤维的原料组分按质量百分比包括：

负载BaSO₄的活性碳树脂 1～30%

纳米复合抗菌纤维母粒 1～5%

纤维切片余量；

所述的负载BaSO₄的活性碳树脂中负载BaSO₄的活性碳的质量百分比为1～15%，其余为树脂；其中负载BaSO₄的活性碳的粒径为10～500nm，树脂为PP、PE、PTT树脂中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的一种具有微相分离的防辐射聚酯纤维，其特征在于：所述的纤维切片为PET、PTT中的一种或两种的混合切片。

3.一种具有微相分离的防辐射聚酯纤维的制备方法，包括：

将负载BaSO₄的活性碳树脂、纳米复合抗菌纤维母粒与纤维切片混合，然后进行熔融纺丝，即得具有微相分离的防辐射聚酯纤维，其中负载BaSO₄的活性碳树脂的质量百分比为1～30%，纳米复合抗菌纤维母粒的质量百分比为1～5%，其余纤维切片；纺丝工艺条件为：纺丝温度270～300℃，纺速900～1600m/min，侧吹风温度26～28℃，送风相对湿度70～80%，风速0.4～0.5m/s；

所述的负载BaSO₄的活性碳树脂的制备方法为：将负载BaSO₄的活性碳和树脂进行共混造粒，即得负载BaSO₄的活性碳树脂；所述的负载BaSO₄的活性碳的制备工艺是先将活性碳酸化，然后将酸化后的活性碳对BaCl₂或者Ba（NO₃）₂溶液吸附，再浸入到硫酸溶液中0.3～3h，即得到负载BaSO₄的活性碳。

4.根据权利要求3所述的一种具有微相分离的防辐射聚酯纤维的制备方法，其特征在于：所述的活性碳是将竹木、咖啡渣、茶叶渣、椰子果、甘蔗渣中的一种作为原料，在高温炭化后，通过研磨制得的。

5.根据权利要求3所述的一种具有微相分离的防辐射聚酯纤维的制备方法，其特征在于：所述的BaCl₂或者Ba（NO₃）₂溶液中Ba²⁺的浓度为0.05～5mol/L。

6.根据权利要求3所述的一种具有微相分离的防辐射聚酯纤维的制备方法，其特征在于：所述的硫酸溶液中硫酸的浓度为0.1～5mol/L。