CN109252241A - 一种具有电磁屏蔽和抗菌功能的复合型聚酯功能纤维 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种具有电磁屏蔽和抗菌功能的复合型聚酯功能纤维，通过添加功能粉料A、功能粉料B和促进剂，首先制备复合型聚酯母粒，然后经熔融纺丝制备所述的复合型聚酯功能纤维。

Description

一种具有电磁屏蔽和抗菌功能的复合型聚酯功能纤维
技术领域
本申请涉及聚酯纤维技术领域，尤其涉及一种具有电磁屏蔽和抗菌功能的复合型聚酯功能纤维。
背景技术
随着科学技术的发展，现阶段，电子产品越来越普及，其为人们带来便利的同时，也带来了越来越多的电磁污染。聚酯纤维是一种重要的化纤纤维，其是由二元酸和二元醇经酯化和缩聚反应而制得的一种常见的纤维，普通的聚酯纤维不具有抗菌、电磁屏蔽等功效；随着生活水平的提高，人们对于其功能性要求越来越高，比如使聚酯纤维发挥电磁屏蔽功能具有重要的意义。
发明内容
为了至少解决上述技术问题之一，本发明旨在提供一种具有电磁屏蔽和抗菌功能的复合型聚酯功能纤维。
本发明的实施例中提供了一种具有电磁屏蔽和抗菌功能的复合型聚酯功能纤维，通过添加功能粉料A、功能粉料B和促进剂，首先制备复合型聚酯母粒，然后经熔融纺丝制备所述的复合型聚酯功能纤维。
优选地，所述的功能粉料A由以下物质构成：载体、AgO纳米颗粒和CuO纳米颗粒。
优选地，所述的功能粉料B由以下物质构成：载体、Ag包珍珠粉粒子。
优选地，所述的促进剂由以下物质构成：纳米银、镀银碳粉。
优选地，所述载体为银掺杂氧化锌纳米片，该纳米片厚度为50nm，直径为1μm；其中，银的掺杂量为2％，其比例为Ag与Zn的摩尔比。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本发明分别在功能粉料A和功能粉料B中添加有载体，该载体为一种银掺杂氧化锌纳米片状结构，一方面，其能够与功能粉料A、功能粉料B中其余粉料结合，作为分散剂，增大分散性，另一方面，在功能粉料A中，银掺杂氧化锌能够与氧化银和氧化铜协同发挥抗菌作用，大大提高了抗菌效果；在功能粉料B中，银掺杂氧化锌纳米片能够对电磁波起到反射作用，增大Ag包珍珠粉粒子对电磁波的吸收，从而大大提高电磁屏蔽效果，起到了意料不到的技术效果。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1为本发明实施方式中所述复合型聚酯功能纤维的制备流程示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
本申请一方面涉及一种具有电磁屏蔽和抗菌功能的复合型聚酯功能纤维，通过添加功能粉料A、功能粉料B和促进剂，首先制备复合型聚酯母粒，然后经熔融纺丝制备上述的复合型聚酯功能纤维。
在原料含量方面，上述的复合型聚酯功能纤维中，其原料按照质量百分比包括：3-7％的功能粉料A、9-20％的功能粉料B、1-5％促进剂、68-87％的聚酯。
其中，上述的功能粉料A由以下物质构成：载体、AgO纳米颗粒和CuO纳米颗粒；
功能粉料A中各物质按照质量份数为：载体12份、AgO纳米颗粒30份和CuO纳米颗粒25份；
具体的，上述各物质的粒径为：载体1μm，AgO纳米颗粒100nm，CuO纳米颗粒200nm。
其中，上述功能粉料B由以下物质构成：载体、Ag包珍珠粉粒子；
功能粉料B中各物质按照质量份数为：载体2份、Ag包珍珠粉粒子5份；
具体的，上述物质的粒径为：载体1μm，Ag包珍珠粉粒子1μm；
其中，上述的促进剂由以下物质构成：纳米银、镀银碳粉；
促进剂中各物质按照质量份数为：纳米银5份、镀银碳粉7份；
具体的，上述各物质的粒径为：纳米银20nm，镀银碳粉500nm。
以上从整体性上对本公开的复合型聚酯纤维进行了描述；
更具体地，上述功能粉料A和功能粉料B中的载体为银掺杂氧化锌纳米片，该纳米片厚度为50nm，直径为1μm；其中，银的掺杂量为2％，其比例为Ag与Zn的摩尔比。
AgO纳米颗粒和CuO纳米颗粒均属于无机抗菌剂，但如果只是简单将上述物质添加到聚酯纤维中，由于纳米团聚，其不可避免的要产生粒子团聚，从而影响抗菌效果的发挥。
本公开技术方案中，分别在功能粉料A和功能粉料B中添加有载体，该载体为一种银掺杂氧化锌纳米片状结构，其是采用混合溶剂法制备，该纳米片呈现二维片状结构；氧化锌是一种重要的半导体材料，其在气敏、压敏、催化、发光、抗菌等领域均具有广泛应用，本申请技术方案中，将银掺杂氧化锌纳米片作为载体，一方面，其能够与功能粉料A、功能粉料B中其余粉料结合，作为分散剂，增大分散性，另一方面，在功能粉料A中，银掺杂氧化锌能够与氧化银和氧化铜协同发挥抗菌作用，大大提高了抗菌效果；在功能粉料B中，银掺杂氧化锌纳米片能够对电磁波起到反射作用，增大Ag包珍珠粉粒子对电磁波的吸收，从而大大提高电磁屏蔽效果，起到了意料不到的技术效果。
此外，本公开技术方案中，在功能粉料A和功能粉料B之外，还具有促进剂，该促进剂包括纳米银和镀银碳粉，促进剂的作用在于对功能粉料A和功能粉料B各自效果的发挥起到缓冲作用，能够平衡抗菌和电磁屏蔽功能，产生了意料不到的有益效果。
本申请在第二方面涉及所述的一种具有电磁屏蔽和抗菌功能的复合型聚酯功能纤维的制备方法：
1、制备功能粉料A；
2、制备功能粉料B；
3、将功能粉料A、功能粉料B、促进剂与精对苯二甲酸、乙二醇、催化助剂混合进行酯化缩聚反应，制备聚酯母粒；
4、将聚酯母粒进行熔融纺丝制备聚酯预取向丝；
5、聚酯预取向丝经假捻后制备成复合型聚酯功能纤维；
结合图1，具体如下：
实施例1
步骤1，制备功能粉料A
a)制备载体：
量取乙二醇和去离子水分别为30ml、10ml，将其在烧杯中混合搅拌均匀，然后加入2g的乙酸锌和0.5g的尿素，继续搅拌至全部溶解，再加入硝酸银，将混合溶液转移到水热反应釜中，密封，在160℃下反应5h，反应结束后自然冷却降温，离心分离，将产物用去离子水和乙醇清洗干净，干燥后在450℃马弗炉中煅烧2h，得到银掺杂氧化锌纳米片粉末，即为载体；
b)制备功能粉料A
将载体、AgO纳米颗粒、CuO纳米颗粒和钛酸酯偶联剂加入到去例子水中，充分搅拌均匀，得到浆料A，然后将其烘干，研磨成粉，即功能粉料A；
步骤2，制备功能粉料B
a)制备Ag包珍珠粉粒子
首先，取50g清洗干净的珍珠粉，将其加入到2000ml、5％的巯基丙基三甲氧基硅烷溶液中，在60℃下回流6h，冷却后，清洗干净，得到改性珍珠粉；取200ml葡萄糖还原液，向其中加入12g聚乙烯吡咯烷酮，再加入上述改性珍珠粉8g，高速搅拌30min，再慢慢滴加银氨溶液200ml，调节pH值为13.2，充分搅拌，直至反应完全，反应产物用去离子水超声清洗3次，然后90℃真空干燥2h，得到银包珍珠粉核壳结构粒子；
b)将载体、Ag包珍珠粉粒子和钛酸酯偶联剂加入到去例子水中，充分搅拌均匀，得到浆料B，然后将其烘干，研磨成粉，即功能粉料B；
步骤3，制备聚酯母粒
聚酯母粒中包括功能粉料A、功能粉料B、促进剂、精对苯二甲酸、乙二醇、催化助剂，其中，催化助剂为三氧化二锑；精对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比优选为1:1.3；
聚酯母粒制备方法为：首先，将功能粉料A、功能粉料B、促进剂和乙二醇混合，搅拌后在室温下超声5h，得到混合液；然后将混合液与精对苯二甲酸、催化助剂进行酯化，聚合，得到聚酯母粒，其中，酯化温度为280℃，压力400kPa，酯化率达到大于93.5％时进行缩聚反应，缩聚温度为300℃，抽真空至50MPa，缩聚至特性粘度为0.65时，出料，切料；
步骤4，制备聚酯预取向丝
将聚酯母粒熔融，然后送入过滤器进行过滤，经计量后，进入喷丝组件，在将喷出的丝束经冷却、上油，经导辊后卷绕成预取向丝，其中，纺丝温度为290℃，纺丝速度为3200m/min；
步骤5，制备复合型聚酯功能纤维
聚酯预取向丝经一辊、热箱、二辊、假捻器、卷绕后可制备成复合型聚酯功能纤维，其中，牵伸速度为600m/min，牵伸比为3.1，一辊温度为90℃，二辊温度为140℃。
本实施例的复合型聚酯功能纤维中，其原料按照质量百分比包括：3％的功能粉料A、9％的功能粉料B、1％促进剂、87％的聚酯。
实施例2
实施例2在实施例1基础上，不同之处在于，复合型聚酯功能纤维中，其原料按照质量百分比包括：7％的功能粉料A、20％的功能粉料B、5％促进剂、68％的聚酯；
且，该功能粉料A由以下物质构成：AgO纳米颗粒和CuO纳米颗粒，即功能粉料A中没有载体；
实施例3
实施例3在实施例1基础上，不同之处在于，复合型聚酯功能纤维中，其原料按照质量百分比包括：5％的功能粉料A、15％的功能粉料B、3％促进剂、77％的聚酯；且，该功能粉料B中没有载体。
实施例4
实施例3在实施例1基础上，不同之处在于，复合型聚酯功能纤维中，其原料按照质量百分比包括：5％的功能粉料A、15％的功能粉料B、3％促进剂、77％的聚酯；且，该聚酯纤维中没有设置促进剂。
将实施例1-4所制备的聚酯纤维分别记为1号、2号、3号、4号，5号为普通聚酯纤维，然后将1-5号的聚酯纤维分别制成大肠杆菌培养器皿，在该培养器皿上培养相同菌落的大肠杆菌，并记录大肠杆菌生长情况，如下表：
1天 2天 3天 4天 5天 6天 7天 8天 9天
1号 未长 未长 未长 未长 未长 未长 未长 未长 未长
2号 未长 未长 未长 未长 2颗菌落 多颗菌落 旺盛 旺盛 旺盛
3号 未长 未长 未长 未长 未长 未长 1颗菌落 2颗菌落 2颗菌落
4号 未长 未长 未长 未长 1颗菌落 1颗菌落 2颗菌落 多颗菌落 多颗菌落
5号 未长 2颗菌落 多颗菌落 旺盛 旺盛 旺盛 旺盛 旺盛 旺盛
通过上表自然菌落试验可以看到，本申请的聚酯纤维能够有效抑制菌落的生长，具有较强的抑菌效果。
将实施例1-4所制备的聚酯纤维分别记为1号、2号、3号、4号，然后分别测试其在电磁波波段为30-1500MHz下的屏蔽效能，得到结果如下：
1号为36-62dB，2号为31-56dB，3号为16-24dB，4号为25-34dB。
以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，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 (10)

1.一种具有电磁屏蔽和抗菌功能的复合型聚酯功能纤维，其特征在于，通过添加功能粉料A、功能粉料B和促进剂，首先制备复合型聚酯母粒，然后经熔融纺丝制备所述的复合型聚酯功能纤维。
2.根据权利要求1所述的复合型聚酯功能纤维，其特征在于，所述的功能粉料A由以下物质构成：载体、AgO纳米颗粒和CuO纳米颗粒。
3.根据权利要求1所述的复合型聚酯功能纤维，其特征在于，所述的功能粉料B由以下物质构成：载体、Ag包珍珠粉粒子。
4.根据权利要求1所述的复合型聚酯功能纤维，其特征在于，所述的促进剂由以下物质构成：纳米银、镀银碳粉。
5.根据权利要求2、3中任一项所述的复合型聚酯功能纤维，其特征在于，所述载体为银掺杂氧化锌纳米片，该纳米片厚度为50nm，直径为1μm；其中，银的掺杂量为2％，其比例为Ag与Zn的摩尔比。
6.根据权利要求2所述的复合型聚酯功能纤维，其特征在于，功能粉料A中各物质按照质量份数为：载体12份、AgO纳米颗粒30份和CuO纳米颗粒25份；上述各物质的粒径为：载体1μm，AgO纳米颗粒100nm，CuO纳米颗粒200nm。
7.根据权利要求3所述的复合型聚酯功能纤维，其特征在于，功能粉料B中各物质按照质量份数为：载体2份、Ag包珍珠粉粒子5份；上述物质的粒径为：载体1μm，Ag包珍珠粉粒子1μm。
8.根据权利要求4所述的复合型聚酯功能纤维，其特征在于，促进剂中各物质按照质量份数为：纳米银5份、镀银碳粉7份；上述各物质的粒径为：纳米银20nm，镀银碳粉500nm。
9.根据权利要求1所述的复合型聚酯功能纤维，其特征在于，所述复合型聚酯功能纤维中，其原料按照质量百分比包括：3-7％的功能粉料A、9-20％的功能粉料B、1-5％促进剂、68-87％的聚酯。
10.根据权利要求9所述的复合型聚酯功能纤维，其特征在于，所述复合型聚酯功能纤维的制备方法为：
步骤1，制备功能粉料A
a)制备载体：
量取乙二醇和去离子水分别为30ml、10ml，将其在烧杯中混合搅拌均匀，然后加入2g的乙酸锌和0.5g的尿素，继续搅拌至全部溶解，再加入硝酸银，将混合溶液转移到水热反应釜中，密封，在160℃下反应5h，反应结束后自然冷却降温，离心分离，将产物用去离子水和乙醇清洗干净，干燥后在450℃马弗炉中煅烧2h，得到银掺杂氧化锌纳米片粉末，即为载体；
b)制备功能粉料A
将载体、AgO纳米颗粒、CuO纳米颗粒和钛酸酯偶联剂加入到去例子水中，充分搅拌均匀，得到浆料A，然后将其烘干，研磨成粉，即功能粉料A；
步骤2，制备功能粉料B
a)制备Ag包珍珠粉粒子
首先，取50g清洗干净的珍珠粉，将其加入到2000ml、5％的巯基丙基三甲氧基硅烷溶液中，在60℃下回流6h，冷却后，清洗干净，得到改性珍珠粉；取200ml葡萄糖还原液，向其中加入12g聚乙烯吡咯烷酮，再加入上述改性珍珠粉8g，高速搅拌30min，再慢慢滴加银氨溶液200ml，调节pH值为13.2，充分搅拌，直至反应完全，反应产物用去离子水超声清洗3次，然后90℃真空干燥2h，得到银包珍珠粉核壳结构粒子；
b)将载体、Ag包珍珠粉粒子和钛酸酯偶联剂加入到去例子水中，充分搅拌均匀，得到浆料B，然后将其烘干，研磨成粉，即功能粉料B；
步骤3，制备聚酯母粒
聚酯母粒中包括功能粉料A、功能粉料B、促进剂、精对苯二甲酸、乙二醇、催化助剂，其中，催化助剂为三氧化二锑；精对苯二甲酸与乙二醇的摩尔比优选为1:1.3；
聚酯母粒制备方法为：首先，将功能粉料A、功能粉料B、促进剂和乙二醇混合，搅拌后在室温下超声5h，得到混合液；然后将混合液与精对苯二甲酸、催化助剂进行酯化，聚合，得到聚酯母粒，其中，酯化温度为280℃，压力400kPa，酯化率达到大于93.5％时进行缩聚反应，缩聚温度为300℃，抽真空至50MPa，缩聚至特性粘度为0.65时，出料，切料；
步骤4，制备聚酯预取向丝
将聚酯母粒熔融，然后送入过滤器进行过滤，经计量后，进入喷丝组件，在将喷出的丝束经冷却、上油，经导辊后卷绕成预取向丝，其中，纺丝温度为290℃，纺丝速度为3200m/min；
步骤5，制备复合型聚酯功能纤维
聚酯预取向丝经一辊、热箱、二辊、假捻器、卷绕后可制备成复合型聚酯功能纤维，其中，牵伸速度为600m/min，牵伸比为3.1，一辊温度为90℃，二辊温度为140℃。
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