一种二维超薄二氧化钛改性聚酯纳米复合刷丝及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种二维超薄二氧化钛改性聚酯纳米复合刷丝及其制备方法，属于高分子材料技术领域。该复合刷丝按照重量份数计，由以下组分组成：聚酯60‑96份，改性的二维超薄纳米TiO2 0.1‑20份，抗氧剂0.5‑2份，润滑剂0.5‑8份；所述的改性的二维超薄纳米TiO2是将二维超薄纳米TiO2加入表面活性剂进行表面改性后得到的；所述的改性的二维超薄纳米TiO2为厚度小于50nm，径厚比大于5。本发明专利技术还提供一种二维超薄二氧化钛改性聚酯纳米复合刷丝的制备方法。本发明专利技术的聚酯刷丝纤维表面有明显凹凸感，其性能及结构与羊毛相似。

A two-dimensional ultra-thin titanium dioxide modified polyester nanocomposite brush wire and its preparation method

The invention provides a two-dimensional ultra-thin titanium dioxide modified polyester nanocomposite brush wire and a preparation method thereof, belonging to the technical field of macromolecule materials. The composite brush wire is composed of 60_96 parts by weight, 0.1_20 parts of modified two-dimensional ultra-thin nano-titanium dioxide, 0.5_2 parts of antioxidant and 0.5_8 parts of lubricant. The modified two-dimensional ultra-thin nano-titanium dioxide is obtained by surface modification of two-dimensional ultra-thin nano-titanium dioxide with surfactant; the modified two-dimensional ultra-thin nano-titanium dioxide is of small thickness. At 50nm, the diameter-thickness ratio is greater than 5. The invention also provides a preparation method of two-dimensional ultra-thin titanium dioxide modified polyester nanocomposite brush wire. The surface of the polyester brush silk fiber of the invention has obvious concave and convex feeling, and its performance and structure are similar to wool.

【技术实现步骤摘要】
一种二维超薄二氧化钛改性聚酯纳米复合刷丝及其制备方法
本专利技术属于高分子材料
，具体涉及一种二维超薄二氧化钛改性聚酯纳米复合刷丝及其制备方法。
技术介绍
工程塑料在电器电子、汽车内饰、建筑装修、航天制造等领域被广泛应用，目前，中国已经成为工程塑料需求量增加最快的国家。聚酯在聚合物领域中虽然产业化较晚，但由于其优异的性能，是五大工程塑料中发展最为迅速的。聚酯具有优良的力学性能、耐化学腐烛性能及良好的流动性能，但聚酯是结晶性工程塑料，其成形收缩率比巧大，尺寸稳定性较差，在成型过程中易导致制品翅曲度过大，从而限制了聚酯制品的应用范围。另外，开发一种新的高性能材料难度较大，而且研发周期比较长，耗费资金和精力大。因此，为了满足不同用途，最佳途径是聚合物填充改性，将一些与现有树脂基体在物理化学性质不同的无机填料添加到聚合物基体中进行改性研究，利用化学方法或者物理方法对其制备出一种具有优良性能的新复合材料。这种方法的优点就是简洁有效、成本低和易工业化生产，大大提高了聚合物在工业上的应用价值。无机填料由于具有特别的理化性质，能显著改善聚合物的力学性能、成形性能和热性能等，因此在聚合物改性技术中应用发展迅速。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了提供一种二维超薄二氧化钛改性聚酯纳米复合刷丝及其制备方法。该聚酯纳米复合刷丝具有良好的可纺性。本专利技术首先提供一种二维超薄TiO2改性聚酯纳米复合刷丝，按照重量份数计，由以下组分组成：聚酯60-96份，改性的二维超薄纳米TiO20.1-20份，抗氧剂0.5-2份，润滑剂0.5-8份；所述的改性的二维超薄纳米TiO2是将二维超薄纳米TiO2加入表面活性剂进行表面改性后得到的；所述的改性的二维超薄纳米TiO2为厚度小于50nm，径厚比大于5。优选的是，所述的表面活性剂为KH550、KH560或六甲基二硅胺烷中的一种或两种。优选的是，所述的聚酯为PET或PBT中的一种。优选的是，所述抗氧剂为抗氧剂1010、1076、B900、3114中的一种或两种。优选的是，所述的润滑剂为MoS2或PETS-XY201A中的一种或两种。本专利技术还提供一种二维超薄二氧化钛改性聚酯纳米复合刷丝的制备方法，包括：步骤一：制备二维超薄纳米TiO2在氮气保护下，向乙二醇中加入四氯化钛，加热至回流，然后加入水反应，得到二维超薄纳米TiO2；步骤二：改性的二维超薄纳米TiO2将表面活性剂和步骤一的二维超薄纳米TiO2反应，得到改性的二维超薄纳米TiO2；步骤三：熔融共混将聚酯、改性的二维超薄纳米TiO2、抗氧剂和润滑剂进行搅拌混合至均匀，得到的混合物通过双螺杆挤出机挤出、造粒，得到粒料；步骤四：纺丝成型将步骤三的粒料进行纺丝成型，得到二维超薄二氧化钛改性聚酯纳米复合刷丝。优选的是，所述步骤一中乙二醇与四氯化钛的体积比为(5-100)：1，四氯化钛与水的体积比为(1-4)：1。优选的是，所述的步骤二的反应温度为60～80℃，反应时间为2-6h。优选的是，所述步骤三的挤出温度为220-260℃，螺杆转速为100-150r/min。优选的是，所述步骤四的纺丝成型温度为220-260℃。本专利技术的有益效果本专利技术提供一种二维超薄TiO2改性聚酯纳米复合刷丝及其制备方法，该方法通过在聚酯材料中加入了改性的二维超薄的纳米TiO2，通过对超薄TiO2纳米片进行表面改性，用其填充聚酯，使其在聚酯基体分散均匀，并有很好的相容性，使得聚酯纤维具有良好的可纺性，提高了聚酯刷丝的粘粉量，质量稳定，纤维表面有明显凹凸感，其性能及结构与羊毛相似，产品附加值高，可广泛应用于牙刷、除尘刷及化妆品行业的各类毛刷等。附图说明图1为纯聚酯纺丝在放大倍率为250倍的扫面电镜照片。图2为纯聚酯纺丝在放大倍率为1000倍的扫面电镜照片。图3为本专利技术实施例2制备得到的二维超薄纳米TiO2改性聚酯纳米复合纺丝在放大倍率为650倍的扫面电镜照片。图4为本专利技术实施例2制备得到的二维超薄纳米TiO2改性聚酯纳米复合纺丝在放大倍率为1000倍的扫面电镜照片。具体实施方式本专利技术首先提供一种二维超薄二氧化钛改性聚酯纳米复合刷丝，按照重量份数计，由以下组分组成：聚酯60-96份，改性的二维超薄纳米TiO20.1-20份，抗氧剂0.5-2份，润滑剂0.5-8份；优选为：聚酯92-96份，改性的二维超薄纳米TiO20.5-4份，抗氧剂1份，润滑剂2.5-3份；所述的改性的二维超薄纳米TiO2是将二维超薄纳米TiO2加入表面活性剂进行表面改性后得到的；所述的表面活性剂优选为KH550、KH560或六甲基二硅胺烷中的一种或两种。本专利技术通过表明活性剂对二维超薄纳米TiO2进行表面改性，使二维超薄纳米TiO2在聚酯基体树脂中的分散性更好，以提高聚酯材料的性能。所述的改性的二维超薄纳米TiO2为厚度小于50nm，优选为20，径厚比大于5，优选为10。本专利技术限定该改性的二维超薄纳米TiO2的厚度和径厚比，当厚度过高时，会影响聚酯纤维的纺丝性能，厚度越大，纳米复合材料纺丝的可纺性越低，当厚径比太小时，会影响纳米片层材料在聚酯基体中的分散性，影响纺丝效果，同时也会影响纳米复合刷丝表面的凹凸感，片层过小，纳米复合刷丝表面无凹凸感，达不到仿羊毛表面的微观结构，导致纳米复合刷丝的黏粉量会大大下降。。按照本专利技术，所述的聚酯优选为PET、PBT、中的一种，所述的抗氧剂和润滑剂优选为本领域常规的助剂即可，所述抗氧剂优选为抗氧剂1010、1076、B900、3114中的一种或两种；润滑剂优选为MoS2或PETS-XY201A中的一种或两种。本专利技术还提供一种二维超薄二氧化钛改性聚酯纳米复合刷丝的制备方法，包括：步骤一：制备二维超薄纳米TiO2在氮气保护下，向乙二醇中加入四氯化钛，加热至回流，然后加入水反应，反应结束后，降温至室温，离心分离洗涤后得到二维超薄纳米TiO2；所述的反应时间优选为30min-5h；更优选为2-4h，所述乙二醇与四氯化钛的体积比优选为(5-100)：1，更优选为(5-6)：1，，四氯化钛与水的体积比优选为(1-4)：1，更优选为(1-1.25)：1；所述的乙二醇作为导向剂；步骤二：改性的二维超薄纳米TiO2将表面活性剂和步骤一的二维超薄纳米TiO2反应，得到改性的二维超薄纳米TiO2；具体优选为：将二维超薄纳米TiO2反分散于水和乙醇混合溶液中，超生分散，所述的分散时间优选为50-60min，然后加入表面活性剂反应，所述的反应温度优选为60～80℃，时间优选为2-6h，冷却后离心，干燥，所述的离心转速优选为4000-6000r/min，干燥温度优选为60～140℃，干燥时间优选为12-24h；所述的表面活性剂的加入量为二维超薄纳米TiO2质量的2-10％，更优选为5％；步骤三：熔融共混将聚酯、改性的二维超薄纳米TiO2、抗氧剂和润滑剂进行搅拌混合至均匀，得到的混合物通过双螺杆挤出机挤出、造粒，得到粒料；所述的聚酯、改性的二维超薄纳米TiO2进行混合之前，优选先分别进行干燥，以提高材料的加工性能，所述的干燥温度优选为95-125℃，干燥时间优选为2-8小时；所述的挤出温度优选为220-260℃，更优选为230-240℃，螺杆转速优选为100-150r/min，更优选为150r/min；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二维超薄二氧化钛改性聚酯纳米复合刷丝，其特征在于，按照重量份数计，由以下组分组成：聚酯60‑96份，改性的二维超薄纳米TiO2 0.1‑20份，抗氧剂0.5‑2份，润滑剂0.5‑8份；所述的改性的二维超薄纳米TiO2是将二维超薄纳米TiO2加入表面活性剂进行表面改性后得到的；所述的改性的二维超薄纳米TiO2为厚度小于50nm，径厚比大于5。

【技术特征摘要】
1.一种二维超薄二氧化钛改性聚酯纳米复合刷丝，其特征在于，按照重量份数计，由以下组分组成：聚酯60-96份，改性的二维超薄纳米TiO20.1-20份，抗氧剂0.5-2份，润滑剂0.5-8份；所述的改性的二维超薄纳米TiO2是将二维超薄纳米TiO2加入表面活性剂进行表面改性后得到的；所述的改性的二维超薄纳米TiO2为厚度小于50nm，径厚比大于5。2.根据权利要求1所述的一种二维超薄二氧化钛改性聚酯纳米复合刷丝，其特征在于，所述的表面活性剂为KH550、KH560或六甲基二硅胺烷中的一种或两种。3.根据权利要求1所述的一种二维超薄TiO2改性聚酯纳米复合刷丝，其特征在于，所述的聚酯为PET或PBT中的一种。4.根据权利要求1所述的一种二维超薄二氧化钛改性聚酯纳米复合刷丝，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010、1076、B900、3114中的一种或两种。5.根据权利要求1所述的一种二维超薄二氧化钛改性聚酯纳米复合刷丝，其特征在于，所述的润滑剂为MoS2或PETS-XY201A中的一种或两种。6.权利要求1所述的一种二维超薄二氧化钛改性聚酯纳米复合刷丝的制备方法，其特征在于，包括：步骤一：制备二维超薄纳米TiO2在氮气保...

【专利技术属性】
技术研发人员：周光远，李璐，姜国伟，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：吉林,22