一种改性聚酯纤维及制备方法技术

本发明专利技术涉及聚酯纤维的改性领域，具体涉及一种改性聚酯纤维及制备方法。本发明专利技术将氧化石墨烯和含乙烯基硅烷偶联剂反应，得到乙烯基改性氧化石墨烯，再与八(3‑巯基丙基)POSS进行巯基‑烯点击化学反应，之后与烯丙醇反应后还原，得到羟基改性POSS/石墨烯复合材料，与ε‑己内酯在催化剂进行开环反应，得到聚酯/石墨烯/笼型聚倍半硅氧烷颗粒。聚酯/石墨烯/笼型聚倍半硅氧烷颗粒与聚酯切片进行熔融纺丝，得到改性聚酯纤维。本发明专利技术得到的改性聚酯纤维具有较好的导电性、导热性、阻燃性和力学性能，可在纺织上应用。

【技术实现步骤摘要】
一种改性聚酯纤维及制备方法
本专利技术涉及聚酯纤维的改性领域，具体涉及一种改性聚酯纤维及制备方法。
技术介绍
聚酯纤维，俗称“涤纶”，是由有机二元酸和有机二元醇缩聚而成的聚酯经纺丝得到的合成纤维，简称PET纤维。其最大的优点四抗皱性和保形性很好，具有较高的强度和弹性恢复能力，因此在纺织上大量使用。随着人们生活水平越来越高，对穿着的要求也越来越高，不但衣物颜色繁多，而且要求具有一些特殊的性能，比如抗静电性、抗紫外性等。抗静电性一般是在纺织纤维中加入一些抗静电剂或导电剂，或者在后整理时用一些亲水性的整理剂，抗紫外性一般是在纺织纤维中加入一些抗紫外剂或者在后整理时用一些具有抗紫外功能的整理剂。其中将抗静电剂、导电剂或抗紫外剂等改性剂在纤维纺丝成型中加入，改性剂分散在纤维中，耐洗性好，能保持较久的作用性时间。笼型聚倍半硅氧烷，简称POSS，具有结构通式(RSiO1.5)n，是由Si-O交替连接的硅氧骨架组成的无机内核，在其顶角上Si原子所连接的基团R为反应性或惰性基团。POSS的三维尺寸在1.3nm之间，其中Si原子之间的距离为0.5nm，R基团之间的距离为1.5nm，属于纳米化合物。POSS经常作为添加剂添加到聚合物中，使得改性后的聚合物耐热性、力学性能、加工性能、阻燃性都能有效的提高。石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。自从2004年被发现以来，石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。石墨烯添加到聚合物中可以提高聚合物的导热性、导电性、力学强度等。石墨烯在纺织上的应用主要是通过添加到聚合物中或者吸附在纤维的表面，形成的改性纤维具有导电、导热等功能。公布号CN103966844B的中国专利技术授权专利公开了一种石墨烯导电复合纤维的制备方法，将纤维表面用KH-560硅烷偶联剂改性后，浸泡在石墨烯分散体系中处理，得到石墨烯导电复合纤维，具有较好的导电性。含POSS或石墨烯的整理剂应用于织物的后整理，POSS或石墨烯通过化学接枝或物理吸附到织物的表面。但是这种方法具有缺点是织物表面的POSS或石墨烯在洗涤、使用等过程中会逐渐减少，导致作用越来越弱。另一种将POSS或石墨烯分散到纤维聚合物中，得到的功能性纤维能有较长的作用时间。鉴于POSS和石墨烯的性能，将POSS和石墨烯一起添加到纤维中目的是同时发挥POSS和石墨烯的功能，但是将这两种材料分开添加到纤维中只会各自发挥作用，甚至会互相阻碍。而且石墨烯在纤维聚合物中的分散也是一个影响改性效果的重要因素，如果分散不好，反而会导致纤维的一些性能下降。巯基-烯点击化学反应是一种“绿色”化学反应，具有无需除水除氧、反应条件温和、反应时间短、反应转化率高、反应产物纯度高等优点，在水凝胶、薄膜、光刻印刷和生物材料领域具有广泛的应用。
技术实现思路
(一)所用解决的技术问题本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种改性聚酯纤维，具有较好的导电性、导热性、力学强度和阻燃性能，而且石墨烯/笼型聚倍半硅氧烷复合材料在添加量较大(质量分数超过5％，甚至接近10％)都具有较好力学性能。本专利技术的另一个目的在于提供一种改性聚酯纤维的制备方法。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下的技术方案，一种改性聚酯纤维，按重量百分比，由以下原料组成，1～50％聚酯/石墨烯/POSS颗粒和50～99％聚酯。优选的，按重量百分比，由以下原料组成，5～20％聚酯/石墨烯/POSS和80～95％聚酯。更优选的，所述聚酯/石墨烯/POSS颗粒的制备方法包括以下步骤，S1：按重量份数计，将1～10份氧化石墨烯加入到1000份无水乙醇中超声20～30分钟，加入含乙烯基硅烷偶联剂，搅拌下升温至体系微回流，反应1～2小时，过滤，除去滤液，滤出固体用无水乙醇清洗5次，在真空烘箱中干燥至恒重，得到乙烯基改性氧化石墨烯；S2：按重量份数计，将5～20份步骤S1中的乙烯基改性氧化石墨烯加入到1000份乙酸乙酯中超声20～30分钟，加入八(3-巯基丙基)笼型聚倍半硅氧烷(HS-POSS)和HS-POSS重量0.01倍的安息香二甲醚，搅拌下，在主波长365nm，光强20～200W/cm的紫外光下照射5～30分钟；加入烯丙醇，搅拌下，在主波长365nm，光强20～200W/cm的紫外光下继续照射5～30分钟；加入还原剂，升温至体系微回流，反应2～4小时，过滤，除去滤液，滤出固体用无水乙醇清洗5次，在真空烘箱中干燥至恒重，得到羟基改性POSS/石墨烯复合材料；S3：按重量份数计，将1份步骤S2中的羟基改性POSS/石墨烯复合材料加入到5～50份ε-己内酯中，超声分散30分钟，加入ε-己内酯重量0.1％的二月桂酸二丁基锡，搅匀后升温至70℃，反应2小时，升温至140℃，反应6小时，减压至-0.099MPa以下，除去低沸物，冷却，造粒，得到聚酯/石墨烯/POSS颗粒。更优选的，步骤S1中所述含乙烯基硅烷偶联剂选自乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基甲基二甲氧基硅烷和乙烯基甲基二乙氧基硅烷中的一种或几种，所述氧化石墨烯和所述含乙烯基硅烷偶联剂的重量比为1:0.5～1.5。更优选的，步骤S2中所述乙烯基改性氧化石墨烯中乙烯基的摩尔数和HS-POSS的摩尔数比为1:1。更优选的，步骤S2中所述HS-POSS和烯丙醇的摩尔比为1:8～10。更优选的，步骤S2中所述还原剂选自硼氢化钠、维生素C、水合肼、二甲肼和抗坏血酸中的一种或几种，所述还原剂的使用量为乙烯基改性氧化石墨烯重量的2～3倍。一种上述任一实施方案所述改性聚酯纤维的制备方法，按重量份数计，将1～50份上述任一实施方案中所述的聚酯/POSS/石墨烯颗粒和50～99份聚酯切片进行熔融纺丝，得到改性聚酯纤维。一种上述任一实施方案所述改性聚酯纤维在纺织上的应用。本专利技术利用氧化石墨烯表面的环氧基团、羧基、羟基等活性基团，采用含乙烯基硅烷偶联剂与氧化石墨烯表面的活性基团进行反应，得到乙烯基改性氧化石墨烯。利用乙烯基和巯基的巯基-烯点击化学反应，使得乙烯基改性氧化石墨烯和HS-POSS反应后，未反应的巯基继续与烯丙醇反应，还原氧化石墨烯后得到羟基改性POSS/石墨烯/复合材料。利用羟基改性POSS/石墨烯/复合材料上的羟基作为引发剂在催化剂下引发ε-己内酯开环聚合，得到聚酯/石墨烯/POSS颗粒。聚酯/石墨烯/POSS颗粒由于聚酯和聚酯纤维具有较好的相容性，因此可以使石墨烯/POSS较好的分散在聚酯纤维中，得到具有较好导电、导热、耐洗、抗紫外、阻燃性能的改性聚酯纤维。(三)有益效果和现有技术相比，本专利技术的有益效果为：(1)提供一种POSS上接枝有聚酯的聚酯/石墨烯/POSS复合材料作为聚酯纤维的改性材料；(2)聚酯/石墨烯/POSS复合材料添加到聚酯中具有较好的分散性，添加量达到接近10％(质量分数)都对力学性能没有影响；(3)添加聚酯/石墨烯/POSS复合材料后得到的改性聚酯纤维具有较好的导电性、导热性、抗紫外性、耐洗性和提高阻燃性。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，通过实施例对本专利技术进行进一步详细阐本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性聚酯纤维，其特征在于：按重量百分比，由以下原料组成，1～50％聚酯/石墨烯/笼型聚倍半硅氧烷颗粒和50～99％聚酯。

【技术特征摘要】
1.一种改性聚酯纤维，其特征在于：按重量百分比，由以下原料组成，1～50％聚酯/石墨烯/笼型聚倍半硅氧烷颗粒和50～99％聚酯。2.根据权利要求1所述的改性聚酯纤维，其特征在于：按重量百分比，由以下原料组成，5～20％聚酯/石墨烯/笼型聚倍半硅氧烷颗粒和80～95％聚酯。3.根据权利要求1或2所述的改性聚酯纤维，其特征在于：所述聚酯/石墨烯/笼型聚倍半硅氧烷颗粒的制备方法包括以下步骤，S1：按重量份数计，将1～10份氧化石墨烯加入到1000份无水乙醇中超声20～30分钟，加入含乙烯基硅烷偶联剂，搅拌下升温至体系微回流，反应1～2小时，过滤，除去滤液，滤出固体用无水乙醇清洗5次，在真空烘箱中干燥至恒重，得到乙烯基改性氧化石墨烯；S2：按重量份数计，将5～20份步骤S1中的乙烯基改性氧化石墨烯加入到1000份乙酸乙酯中超声20～30分钟，加入八(3-巯基丙基)笼型聚倍半硅氧烷和八(3-巯基丙基)笼型聚倍半硅氧烷重量0.01倍的安息香二甲醚，搅拌下，在主波长365nm，光强20～200W/cm的紫外光下照射5～30分钟；加入烯丙醇，搅拌下，在主波长365nm，光强20～200W/cm的紫外光下继续照射5～30分钟；加入还原剂，升温至体系微回流，反应2～4小时，过滤，除去滤液，滤出固体用无水乙醇清洗5次，在真空烘箱中干燥至恒重，得到羟基改性笼型聚倍半硅氧烷/石墨烯复合材料；S3：按重量份数计，将1份步骤S2中的羟基改性笼型聚倍半硅氧烷/石墨烯复...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘云剑，
申请(专利权)人：福建省银河服饰有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35