一种具有智能表面的聚酯复合纤维及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种具有智能表面的聚酯复合纤维及其制备方法与应用，所述聚酯复合纤维包括聚酯纤维基体以及覆盖其上的颗粒，其中，所述颗粒与聚酯纤维基体之间为化学键结合；优选地，所述颗粒为聚合物颗粒，更优选为具有环境响应的聚合物颗粒，这样，在纤维基体表面覆盖颗粒不仅可以改善纤维的亲疏水性，而且可以赋予纤维一定的环境响应性。所述制备如下进行：先获得表面具有可反应基团的聚酯纤维基体，然后获得具有可反应官能团的颗粒，最后将聚酯纤维基体与颗粒混合进行反应，得到所述聚酯复合纤维。本发明专利技术所述聚酯复合纤维可以用于智能纺织品、无纺布、多孔膜、复合材料以及油水分离器，优选用于智能纺织品和油水分离器。

A Polyester Composite Fiber with Intelligent Surface and Its Preparation Method and Application

The invention discloses a polyester composite fiber with an intelligent surface and its preparation method and application. The polyester composite fiber includes a polyester fiber matrix and particles covered thereon, wherein the particles are chemically bonded with the polyester fiber matrix; preferably, the particles are polymer particles, preferably polymer particles with environmental response. Covering particles on the surface of the fiber matrix can not only improve the hydrophobicity of the fiber, but also give the fiber a certain degree of environmental responsiveness. The preparation is as follows: firstly, the polyester fiber matrix with reactive groups on the surface is obtained, then the particles with reactive functional groups are obtained, and finally, the polyester fiber matrix and particles are mixed to react to obtain the polyester composite fiber. The polyester composite fiber can be used for intelligent textiles, non-woven fabrics, porous membranes, composite materials and oil-water separators, and is preferably used for intelligent textiles and oil-water separators.

【技术实现步骤摘要】
一种具有智能表面的聚酯复合纤维及其制备方法与应用
本专利技术属于纤维材料领域，尤其涉及聚酯纤维，特别涉及一种具有智能表面的聚酯复合纤维及其制备方法与应用。
技术介绍
聚酯是主链上含有酯键的高分子化合物的总称，一般由二元酸和二元醇经缩合聚合反应而成。而聚酯纤维材料广泛应用于织物、过滤材料、催化等各种领域，然而传统的聚酯纤维普遍具有光滑均一的表面性质，因而迄今为止其应用主要决定于纤维本体的性质。纤维表面亲疏水性质的变化严重影响其使用性能，而通过改变材料表面的粗糙程度或表面能可以改善材料的亲疏水性。在现有技术涉及有通过表面刻蚀提高粗糙度，从而改善表面的亲疏水性，但是，所述刻蚀会在一定程度上降低材料的力学性能，从而降低其实用性。在现有技术中还涉及有采用二氧化硅颗粒在材料表面进行改性，从而改善材料的亲疏水性能，但是，所述改性多采用物理改性，其性能不稳定，或者，即使是化学改性，其效率较低。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术人进行了锐意研究，利用颗粒对纤维基体表面进行修饰，优选所述颗粒为聚合物颗粒，且与纤维表面通过化学键结合，使得到的材料性能稳定，而且，表面具有一定粗糙度，有效改善了材料表面的亲疏水性，同时，更优选采用的颗粒为具有环境响应的颗粒，这样，赋予得到的材料表面一定的环境响应性，例如温度响应或pH响应，从而完成本专利技术。本专利技术一方面提供了一种具有智能表面的聚酯复合纤维，所述聚酯复合纤维包括聚酯纤维基体以及覆盖其上的颗粒，其中，所述颗粒与聚酯纤维基体之间为化学键结合。本专利技术另一方面提供了上述聚酯复合纤维的制备方法，所述方法包括以下步骤：步骤1、获得表面具有可反应基团的聚酯纤维基体；步骤2、获得具有可反应基团的颗粒；步骤3、将步骤2获得的颗粒加入溶剂中，再向溶剂中加入步骤1获得的聚酯纤维基体，进行反应，然后后处理，即得到所述具有智能表面的聚酯复合纤维。本专利技术第三方面提供了本专利技术第一方面所述聚酯复合纤维或本专利技术第二方面所述方法制得的聚酯复合纤维的应用，其中，所述聚酯复合纤维可以用于智能纺织品、无纺布、多孔膜、复合材料以及油水分离器，优选用于智能纺织品和油水分离器。附图说明图1示出实施例1得到纤维的透射电镜图；图2示出图1的局部放大图；图3和图4分别示出实施例3得到的纤维于室温和40度下的水接触角测试结果；图5示出实施例5得到的纤维于室温下的水接触角测试结果；图6示出实施例5得到的纤维于室温下的油接触角测试结果；图7示出采用实施例9得到的纤维进行油水分离初期试验示意图；图8示出采用实施例9得到的纤维进行油水分离后期试验示意图。附图标号说明1-聚酯复合纤维。具体实施方式下面通过对本专利技术进行详细说明，本专利技术的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。本专利技术一方面提供了一种具有智能表面的聚酯复合纤维，其中，所述聚酯复合纤维包括聚酯纤维基体以及覆盖其上的颗粒，所述颗粒与聚酯纤维基体之间为化学键结合。根据本专利技术一种优选的实施方式，所述颗粒与聚酯纤维基体之间通过酯键、酰胺键、醚键、C＝N键、N-N键、C-C键、C＝C键、S-S键、C-S键和/或S-O键结合。在进一步优选的实施方式中，所述颗粒与聚酯纤维基体之间通过酯键、酰胺键、醚键、C＝N键、S-S键和/或C-S键结合。在更进一步优选的实施方式中，所述颗粒与聚酯纤维基体之间通过酯键、酰胺键和/或醚键结合。其中，所述颗粒与聚酯纤维基体之间通过化学键结合，这样，相较于简单的共混或通过胶粘作用结合，本专利技术所述纤维具有非常稳定的结构。在本专利技术中，将所述聚酯复合纤维于超声下洗涤后，其表面的颗粒并未掉落，说明所述颗粒与聚酯复合纤维基体之间具有很强的结合作用。根据本专利技术一种优选的实施方式，所述聚酯纤维基体的直径为5nm～1mm。在进一步优选的实施方式中，所述聚酯纤维基体的直径为50nm～50μm。在更进一步优选的实施方式中，所述聚酯纤维基体的直径为5～50μm，例如20～40μm。其中，为了保证得到的纤维具有一定使用强度(即实用性)，限定所述纤维基体的直径为5nm～1mm，优选为50nm～50μm，更优选为5～50μm，例如20～40μm。根据本专利技术一种优选的实施方式，所述颗粒的粒径为1nm～500μm。在进一步优选的实施方式中，所述颗粒的粒径为20nm～10μm。在更进一步优选的实施方式中，所述颗粒的粒径为100nm～5μm，例如100～500nm。其中，颗粒覆盖于纤维基体表面，形成粗糙结构表面，因此，颗粒的粒径不宜太大也不宜太小。根据本专利技术一种优选的实施方式，颗粒的粒径与纤维基体的直径的比为1:(2～10000)。在进一步优选的实施方式中，颗粒的粒径与纤维基体的直径的比为1:(4～1000)。在更进一步优选的实施方式中，颗粒的粒径与纤维基体的直径的比为1:(20～100)，例如1:(20～60)。其中，所述颗粒在所述纤维基体上形成微/纳结构，使纤维基体的表面具有一定粗糙度，从而改善纤维的亲疏水性。根据本专利技术一种优选的实施方式，所述聚酯复合纤维基体选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维基体、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)纤维基体、聚芳酯纤维基体、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)纤维基体、聚羟基丁酸酯(PHB)纤维基体、聚反式丁烯二酸丁二酯(PBF)纤维基体、聚己二酸酯纤维基体、聚己内酯纤维基体和/或聚碳酸酯纤维基体，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维基体。在进一步优选的实施方式中，任选地，在所述聚酯纤维基体中复合有其它聚合物或无机填料。其中，所述其它聚合物为聚酯之外的其它聚合物。在更进一步优选的实施方式中，所述无机填料选自二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铁、四氧化三铁、硫酸钡、三氧化钨、炭黑和碳酸钙中的一种或几种，例如二氧化硅、二氧化钛。其中，所述聚酯纤维基体内可以复合其它材料，这样，可以赋予聚酯纤维基体不同的功能。根据本专利技术一种优选的实施方式，在所述聚酯纤维基体的表面修饰有可反应基团。在进一步优选的实施方式中，在所述聚酯纤维基体的表面修饰有羟基、羧基、氨基、双键、巯基、酰胺基、环氧基、溴基团和氯基团中的一种或几种可反应基团。在更进一步优选的实施方式中，在所述聚酯纤维基体的表面修饰有羟基、氨基和双键中的一种或几种可反应基团。其中，所述聚酯纤维基体的表面修饰有可反应基团，这样，可以与颗粒反应形成酯键、酰胺键和/或醚键等，实现化学键结合。根据本专利技术一种优选的实施方式，所述颗粒选自聚合物颗粒和/或无机颗粒。在进一步优选的实施方式中，所述颗粒选自聚合物颗粒，任选地，在其中掺杂有无机材料。在更进一步优选的实施方式中，所述无机材料选自二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铁、四氧化三铁、硫酸钡、三氧化钨、炭黑和碳酸钙中的一种或几种，例如二氧化硅和/或二氧化钛。其中，无机材料与聚酯纤维基体的结合面积小，因此，其结合困难，而且即使结合，所述无机材料也易于掉落，因此，在本专利技术中，优选所述颗粒为聚合物颗粒，其中所述聚合物颗粒与所述聚酯纤维基体之间接触面积大，即在结合处可为多个化学键结合，这样，保证了结合的稳定性。在本专利技术中，对所述颗粒的结构不作限定，如核壳结构、双分区结构、草莓结构、哑铃结构；优选自不对称结构。根据本专利技术一种优选的实施方式，所述聚合物颗粒中的聚合物为修饰有可反应基团的聚合物。在进一步优选的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有智能表面的聚酯复合纤维，其特征在于，所述聚酯复合纤维包括聚酯纤维基体以及其上结合的颗粒。

【技术特征摘要】
1.一种具有智能表面的聚酯复合纤维，其特征在于，所述聚酯复合纤维包括聚酯纤维基体以及其上结合的颗粒。2.根据权利要求1所述的聚酯复合纤维，其特征在于，所述颗粒与聚酯纤维基体之间通过化学键结合，优选地，所述颗粒与聚酯纤维基体之间通过酯键、酰胺键、醚键、C＝N键、N-N键、C-C键、C＝C键、S-S键、C-S键和/或S-O键结合，优选通过酯键、酰胺键、醚键、C＝N键、S-S键和/或C-S键结合，更优选通过酯键、酰胺键和/或醚键结合。3.根据权利要求1或2所述的聚酯复合纤维，其特征在于，所述聚酯纤维基体选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维基体、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)纤维基体、聚芳酯纤维基体、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)纤维基体、聚羟基丁酸酯(PHB)、聚反式丁烯二酸丁二酯(PBF)纤维基体、聚己二酸酯纤维基体、聚己内酯纤维基体和/或聚碳酸酯纤维基体，任选地，在所述聚酯纤维基体中复合有其它聚合物或无机填料，优选地，所述无机填料选自二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铁、四氧化三铁、硫酸钡、三氧化钨、炭黑和碳酸钙中的一种或几种，例如二氧化硅、二氧化钛；和/或在所述聚酯纤维基体的表面修饰有可反应基团，优选地，在所述聚酯纤维基体的表面修饰有羟基、羧基、氨基、双键、巯基、酰胺基、环氧基、氯基团和溴基团中的一种或几种，更优选地，在所述聚酯纤维基体的表面修饰有羟基、氨基、羧基和双键中的一种或几种可反应基团。4.根据权利要求1至3之一所述的聚酯复合纤维，其特征在于，所述颗粒选自聚合物颗粒和/或无机颗粒，优选地，所述颗粒选自聚合物颗粒，任选在其中掺杂有无机材料，更优选地，所述无机材料选自二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铁、四氧化三铁、硫酸钡、三氧化钨、炭黑和碳酸钙中的一种或几种，例如二氧化硅和/或二氧化钛；和/或所述聚合物颗粒中的聚合物为修饰有可反应基团的聚合物，优选为修饰有羟基、羧基、氨基、双键、巯基、酰胺基、环氧基和氯基团中的一种或几种基团的聚合物，更优选为修饰有羟基、羧基、巯基和环氧基中的一种或几种基团的环境响应性聚合物，例如羧基、氨基和环氧基。5.根据权利要求1至4之一所述的聚酯复合纤维，其特征在于，所述环境响应性聚合物选自温度响应性聚合物、pH响应性聚合物、湿度响应性聚合物、溶剂响应性聚合物、CO2响应性聚合物、离子响应性聚合物和光响应性聚合物中的一种或几种，优选地，所述环境响应性聚合物选自如式(1)～(3)所示均聚物和/或含有式(1)～(3)所示聚合物链段的共聚物；其中，在式(1)中：R1、R2和R3各自独立地选自氢或C1～C6的烷基，优选选自氢或C1～C3的烷基，更优选选自氢、甲基、乙基或异丙基；在式(2)中，R4选自氢或C1～C6的烷基，优选选自氢或C1～C3的烷基，更优选选自氢或甲基；在式(3)中，R5、R6和R7各自独立地选自氢或C1～C6的烷基，优选选自氢或C1～C3的烷基，更优选选自氢或甲基，例如甲基；在式(1)～式(3)中，20>m≥0，优选10>m≥0，更优选m＝0。6.根据权利要求1至5之一所述的聚酯复合纤维，其特征在于，所述环境响应性聚合物选自含有聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)链段、聚(N-异丙基甲基丙烯酰胺)(...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘继广，石高丽，王锐，
申请(专利权)人：北京服装学院，
类型：发明
国别省市：北京,11