一种抗静电低温远红外聚酯纤维的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种抗静电低温远红外聚酯纤维的制备方法，涉及功能性纺织材料技术领域，包括以下制备步骤：（1）将石墨烯置于乙二醇中，随后经剪切搅拌、超声分散交替联用处理后，制备得到分散均匀的石墨烯浆料；（2）将石墨烯浆料与对苯二甲酸和聚合催化剂投入反应釜中进行打浆，随后进行酯化、缩聚反应，出料后在水下切片，制备得到石墨烯改性聚酯切片；（3）采用熔融纺丝工艺，将石墨烯改性聚酯切片经挤出纺丝、拉伸，制备得到抗静电低温远红外聚酯纤维；本发明专利技术将石墨烯与聚酯进行复合后，可以赋予聚酯抗静电、低温远红外性能，将石墨烯改性聚酯进行切片，熔融纺丝之后，制备得到具有抗静电性、低温远红外性能，且力学性能高的聚酯纤维。

【技术实现步骤摘要】
一种抗静电低温远红外聚酯纤维的制备方法
本专利技术涉及功能性纺织材料
，尤其涉及一种抗静电低温远红外聚酯纤维的制备方法。
技术介绍
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是全球产能最大、应用最广的一种热塑性聚酯材料。因其良好的力学性能、热性能、化学性能和经济性，PET在所有的聚合物材料中性价比最高，因此被广泛应用于纤维、包装瓶、薄膜、工程塑料等领域。PET具有极佳的成纤性，是化学纤维中的主导产品。对PET进行改性，可以实现纤维产品的差别化、功能化，增加纤维产品的附加值。抗静电远红外功能性聚酯纤维具备良好的抗静电性能，被广泛应用于静电屏蔽性防护服、导电服、防尘服、导电绳等领域。此外，远红外功能纤维还具有优异的保温、保健、抗菌等功效，远红外线与水分子及有机物产生共振而具有良好的热效应，因此远红外纺织品具有良好的保暖性；远红外线还可促使皮下深层皮肤温度升高，促进血液循环，改善人体微循环系统，促进人体的新陈代谢。目前，抗静电远红外聚酯纤维主要通过在常规聚酯切片中添加无机抗静电剂和纳米陶瓷粉的方法制备。但是无机抗静电剂和陶瓷粉本质上均为表面能很高的纳米级无机粒子，因此在聚酯熔体中易于发生团聚，形成尺寸较大的凝聚粒子，从而影响切片的纺丝过滤性和可纺性。另外，无机粉体与聚酯体系的相容性较差，因此抗静电剂和陶瓷粉在聚酯中的分散性很差，会导致纺丝时出现毛丝、断丝，甚至损坏纺丝设备。例如，专利CN1763276A公开了一种远红外-抗静电聚酯纤维的制造方法，该方法在聚合过程中添加无机抗静电剂共混，然后将抗静电切片与纳米远红外陶瓷粉母粒共混纺丝，得到了具有远红外-抗静电复合功能的纤维，但是为了保证良好的复合功能，所添加的远红外陶瓷粉的含量高达4％，抗静电剂的比重高达3％。这种方法虽然可以实现纤维的多功能性，但是无机粉体的添加量过高，导致熔体的流动性变差、可纺性降低、纤维的强度降低且手感较差。
技术实现思路
本专利技术是为了克服上述功能性粉体添加量过高、可纺性差、纤维舒适度较差等问题，提出了一种抗静电低温远红外聚酯纤维的制备方法。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种抗静电低温远红外聚酯纤维的制备方法，包括以下制备步骤：(1)将石墨烯置于乙二醇中，随后经剪切搅拌、超声分散交替联用处理后，制备得到分散均匀的石墨烯浆料；(2)在石墨烯浆料与对苯二甲酸和聚合催化剂投入反应釜中进行打浆，随后进行酯化、缩聚反应，出料后在水下切片，制备得到石墨烯改性聚酯切片；(3)采用熔融纺丝工艺，将石墨烯改性聚酯切片经挤出纺丝、拉伸，制备得到抗静电低温远红外聚酯纤维。本专利技术在制备抗静电低温远红外聚酯纤维时，首先采用均质剪切、超声分散的方式将石墨烯高效分散在乙二醇中，制备得到石墨烯浆料，随后在石墨烯浆料中加入反应单体对苯二甲酸和催化剂，进行酯化和缩聚后制备得到石墨烯改性聚酯，石墨烯是一种通过sp2杂化碳原子排列成具有六角蜂窝状结构的平面二维碳材料，具有超高的比表面积和优异的力学、电学、热学和光学性能。将石墨烯与聚酯进行复合后，可以赋予聚酯抗静电、低温远红外性能，将石墨烯改性聚酯进行切片，熔融纺丝之后，制备得到具有抗静电性、低温远红外性能的聚酯纤维。作为优选，步骤(1)中所述剪切搅拌的搅拌速度为1000-3000rpm，时间为1-1.5h；所述超声分散功率为1000-3000W，时间为1-1.5h；所述交替联用处理次数为1-3次；所述石墨烯浆料的浓度为0.4-0.6wt％。剪切搅拌和超声交替联用处理的方式可以使得石墨烯分散更为均匀，制备得到的纤维具备更好的抗静电性、低温远红外性及力学性能。作为优选，步骤(2)中所述乙二醇与对苯二甲酸的投料摩尔比为1.2-1.6:1；所述聚合催化剂为钛硅复合催化剂，用量为聚酯理论出料量的2-6ppm。作为优选，步骤(2)中所述酯化反应条件为在240-260℃、0.2-0.4Mpa持续反应2-3h；所述缩聚反应条件为在260-280℃、30-1000Pa下持续反应1.5-3.5h。作为优选，所述石墨烯为功能化改性石墨烯，包括以下制备步骤：S1：将氧化石墨烯置于乙醇水溶液中，通过随后经剪切搅拌、超声分散交替联用处理后，加入二胺类功能化试剂，搅拌均匀后制备得到分散液；S2：将缩合偶联剂置于溶剂中，制备得到偶联剂溶液；S3：将分散液和偶联剂溶液混合，在25-80℃下搅拌回流2-8h后冷却至室温，制备得到悬浮液；S4：将悬浮液抽滤、洗涤后，在50-60℃下真空干燥12-24h，制备得到功能化石墨烯。由于石墨烯片层间存在较强的范德华作用力，使得片层极易堆叠，难以剥离；此外，石墨烯属于无机材料，与聚合物间的界面结合力弱，界面相容性较差，因此石墨烯在聚酯基体中难以均匀分散。因此，在现有技术中为了达到一定的填充效果，石墨烯的实际添加量需要翻倍甚至更多，这不仅增加了生产成本，而且高添加量极大地影响石墨烯聚酯的成纤性及复合纤维的力学性能。对此，本专利技术对石墨烯表面进行功能化接枝，制备得到了氨基功能化的石墨烯。首先，本专利技术将氧化石墨烯乙醇分散液中加入二胺类功能化试剂，随后，加入含有缩合偶联剂的偶联剂溶液，在回流反应时，缩合偶联剂能够活化氧化石墨烯上的羧基，促进二胺类功能化试剂接枝于氧化石墨烯表面，可以增大片层间距，促进石墨烯的剥离及分散，并且接枝的氨基可以和聚酯分子链发生稳定的共价键连接，从而提高两相的界面相容性，增强石墨烯与聚酯间的粘结力。并且，本专利技术采用缩合偶联剂促进二胺类功能化试剂的接枝，制备工艺简单，反应条件温和，与现有技术中采用酰卤化-酰胺化法制备接枝氨基的功能化石墨烯过程中采用酰化有机溶剂，在遇水或受热情况下易分解生成二氧化硫、氯化氢等有毒且具有刺激性的气体，容易对人体健康及环境产生恶劣影响的方法相比，本专利技术在氨基功能化过程中不采用有毒的酰化有机溶剂，应用于高温聚酯聚合反应及熔融纺丝过程中不会产生有毒气体，安全环保，十分适合聚酯复合纤维的制备。作为优选，步骤S1中所述二胺类功能化试剂包括乙二胺、丁二胺、戊二胺、己二胺、庚二胺、辛二胺、对苯二胺中的一种或多种；步骤S2中所述缩合偶联剂包括O-(7-氮杂苯并三唑-1-基)-N,N,N′,N′-四甲基脲六氟磷酸酯或苯并三氮唑-N,N,N',N'-四甲基脲六氟磷酸酯中的一种或两种，所述溶剂为丙酮或乙腈的一种或两种混合，所述偶联剂溶液的浓度为：0.05-0.3g/mL。本专利技术采用O-(7-氮杂苯并三唑-1-基)-N,N,N′,N′-四甲基脲六氟磷酸酯或苯并三氮唑-N,N,N',N'-四甲基脲六氟磷酸酯作为缩合偶联剂，可以显著提高氨基化反应速率，并提高石墨烯表面的氨基接枝率；与传统的酰卤-酰胺氨基化法相比，该方法仅需极少量偶联剂的辅助，且改性反应一步完成，因此更加经济、高效。作为优选，制备过程中各组分质量份数为：氧化石墨烯20-25份，二胺类功能化试剂0.5-10份，缩合偶联剂0.5-3份。作为优选，所述功能化石墨烯经过进一步插层改性处理：A本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗静电低温远红外聚酯纤维的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：/n（1）将石墨烯置于乙二醇中，随后经剪切搅拌、超声分散交替联用处理后，制备得到分散均匀的石墨烯浆料；/n（2）将石墨烯浆料与对苯二甲酸和聚合催化剂投入反应釜中进行打浆，随后进行酯化、缩聚反应，出料后在水下切片，制备得到石墨烯改性聚酯切片；/n（3）采用熔融纺丝工艺，将石墨烯改性聚酯切片经挤出纺丝、拉伸，制备得到抗静电低温远红外聚酯纤维。/n

【技术特征摘要】
1.一种抗静电低温远红外聚酯纤维的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
（1）将石墨烯置于乙二醇中，随后经剪切搅拌、超声分散交替联用处理后，制备得到分散均匀的石墨烯浆料；
（2）将石墨烯浆料与对苯二甲酸和聚合催化剂投入反应釜中进行打浆，随后进行酯化、缩聚反应，出料后在水下切片，制备得到石墨烯改性聚酯切片；
（3）采用熔融纺丝工艺，将石墨烯改性聚酯切片经挤出纺丝、拉伸，制备得到抗静电低温远红外聚酯纤维。


2.根据权利要求1所述的抗静电低温远红外聚酯纤维的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述剪切搅拌的搅拌速度为1000-3000rpm，时间为1-1.5h；所述超声分散功率为1000-3000W，时间为1-1.5h；所述交替联用处理次数为1-3次；所述石墨烯浆料的浓度为0.4-0.6wt%。


3.根据权利要求1所述的抗静电低温远红外聚酯纤维的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述乙二醇与对苯二甲酸的投料摩尔比为1.2-1.6:1；所述聚合催化剂为钛硅复合催化剂，用量为聚酯理论出料量的2-6ppm。


4.根据权利要求1所述的抗静电低温远红外聚酯纤维的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述酯化反应条件为在240-260℃、0.2-0.4Mpa持续反应2-3h；所述缩聚反应条件为在260-280℃、30-1000Pa下持续反应1.5-3.5h。


5.根据权利要求1所述的抗静电低温远红外聚酯纤维的制备方法，其特征在于，所述石墨烯为功能化改性石墨烯，包括以下制备步骤：
S1：将氧化石墨烯置于乙醇水溶液中，通过随后经剪切搅拌、超声分散交替联用处理后，加入二胺类功能化试剂，搅拌均匀后制备得到分散液；
S2：将缩合偶联剂置于溶剂中，制备得到偶联剂溶液；
S3：将分散液和偶联剂溶液混合，在25-80℃下搅拌回流2-8h后冷却至室温，制备得到悬浮液；
S4：将悬浮液抽滤、洗涤后，在50-60℃下真空干燥12-24h，制备得到功能化石墨烯。

【专利技术属性】
技术研发人员：孙妍妍，池玉玲，徐伟成，
申请(专利权)人：浙江恒澜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33