專利名稱:一種具有微相分離的防輻射聚酯纖維及其制備方法
技術領域:
本發明屬于聚酯纖維及其制備領域,特別涉及一種具有微相分離的防輻射聚酯纖維及其制備方法。
背景技術:
輻射已被世界衛生組織列為繼水源、大氣、噪音之后的第四大環境污染源,成為危害人類健康的隱形“殺手”,防護輻射已成為當務之急。隨著各種高輻射設備的出現和廣泛應用,防輻射材料的研究已引起了人們的普遍關注。目前對于防輻射纖維而言,大多采用的是質量較重的金屬絲纖維,也必然帶來防護性能不夠,質重,服用舒適性差,染色性差等眾多缺點。因此開發一種具有防輻射和保健功能的纖維即滿足當前防輻射纖維的發展趨勢, 也符合纖維差別化、多功能化的要求。活性碳具有高的比表面積,優異的吸附性能,抗菌,抑菌,兼具負離子、遠紅外發射性能和抗紫外線輻射等性能;在環境廢水處理、貴金屬提取、空氣凈化、保健等領域的研究已經取得一定的成果,并應用于工業生產和人們生活各個方面。如中國專利CN200510024952.8(活性碳纖維/納米銀復合醫用抗菌材料及其制備方法)、CN02129358.9(利用納米銀與活性碳纖維的結合制作抗菌材料的方法)、 CN200810224632. 0( —種在活性碳纖維上負載納米銀的方法)利用活性炭的吸附性能負載納米銀,作為抗菌材料。同時中國專利CN200510014991.X報道了一種新型碳纖維吸波復合材料的制備方法,通過碳纖維的參雜,提高本體纖維的導電性能,使其具有吸波性能。目前,尚未見關于利用微相結構來制備兼具防輻射性能和保健功能的纖維的報道。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種具有微相分離的防輻射聚酯纖維及其制備方法,該聚酯纖維可紡性好、質輕、穿著舒適性好,具有防負離子和遠紅外發射保健功能, 且應用前景廣闊;該纖維的制備方法簡單,成本較低,對設備要求低,適合大規模生產。本發明的一種具有微相分離的防輻射聚酯纖維,其原料組分按質量百分比包括負載BaSO4的活性碳樹脂 1 30%納米復合抗菌纖維母粒 1 5%纖維切片余量。所述的負載BaSO4的活性碳樹脂中負載BaSO4的活性碳的質量百分比為1 15%, 其余為樹脂;其中負載BaSO4的活性碳的粒徑為10 500nm,樹脂為PP (聚丙烯)、PE (聚乙烯)、PTT (聚對苯二甲酸丙二酯)樹脂中的一種或幾種。所述的納米復合抗菌纖維母粒購自山東正元納米材料工程有限公司。所述的纖維切片為PET (聚對苯二甲酸乙二醇酯)、PTT (聚對苯二甲酸丙二酯)中的一種或兩種的混合切片。
本發明的一種具有微相分離的防輻射聚酯纖維的制備方法,包括將負載BaSO4的活性碳樹脂、納米復合抗菌纖維母粒與纖維切片混合,然后進行熔融紡絲,即得具有微相分離的防輻射聚酯纖維,其中負載BaSO4的活性碳樹脂的質量百分比為1 30%,納米復合抗菌纖維母粒的質量百分比為1 5%,其余纖維切片;紡絲工藝條件為紡絲溫度270 300°C,紡速900 1600m/min,側吹風溫度26 28°C,送風相對濕度 70 80%,風速 0. 4 0. 5m/s。所述的負載BaSO4的活性碳樹脂的制備方法為將負載BaSO4的活性碳和樹脂進行共混造粒,即得負載BaSO4的活性碳樹脂。所述的負載BaSO4的活性碳的制備工藝為先將活性碳酸化,然后將酸化后的活性碳對BaCl2或者Ba (NO3) 2溶液吸附,再浸入到硫酸溶液中0. 3 3h,在活性碳的微孔中生成 BaSO4顆粒,即得到負載BaSO4的活性碳。所述的活性碳是將竹木、咖啡渣、茶葉渣、椰子果、甘蔗渣中的一種作為原料,在 2000 °C下高溫炭化后,通過研磨制得的。所述的BaCl2或者Ba(NO3)2溶液中Ba2+的濃度為0. 05 5mol/L。所述的酸化后的活性碳與BaCl2或者Ba(NO3)2溶液中金屬離子的摩爾比為 1 1 1 3,金屬離子為Ba2+離子。所述的硫酸溶液中硫酸的濃度為0. 1 5mol/L。具有微相分離的纖維是利用成纖物流動性的不同,在共混紡絲過程中加入流動性不同的切片,再通過纖維的拉伸作用,使纖維生多種連續相結構;如果在流動性好的一相中加入功能粒子,則在分離過程中功能粒子會聚集在兩相界面,而在界面形成連續的功能粒子微相結構,因此可利用微相結構制備兼具防輻射性能和保健功能的纖維。一種具有微相分離的防輻射聚酯纖維,采用活性碳的大的比表面積,高效的吸附性能,對Ba(II)進行吸附,使Ba(II)固定在活性碳的微孔及其表面,然后通過酸處理生成對高能射線具有防護功能的BaSO4,再用負載BaSO4的活性碳與流動性好,粘度較低的樹脂進行擠出造粒,用母粒與聚酯進行共混紡絲,通過1 2. 5倍的拉伸制得。本發明,其開始流動相是圓球分散在聚酯基體內的,經紡絲拉伸形成條狀,通過形成導通的功能分散相,減少粉體用量,增加效率;而防輻射纖維,如果是直接分散,射線會繞過粉體,達不到屏蔽的作用,如果形成條狀或層狀,功能顆粒在局部區域富集,能高效率屏蔽射線穿透。本發明制備的纖維,其含有納米復合抗菌纖維母粒(購自山東正元納米材料工程有限公司),其抗菌性能安全高效、廣譜長效,適應范圍廣,對大腸肝菌、霉菌和引起交叉感染、易產生耐藥性的黃金色葡萄球菌都具有良好的抑殺作用,細菌殺抑率達99%以上;常溫下與人體吸收相匹配的7-10微米波段的遠紅外發射率高達92%以上(平均發射率達 87%以上);紫外線屏蔽率達95%以上。本發明解決了目前防輻射服裝抗輻射粒子添加量大、穿著舒適性差、質量重、不易染色、無保健功能等問題,本發明的聚酯纖維可用于防輻射服裝以及防輻射增強材料,具有母粒添加量少、可紡性好、柔軟、質輕、穿著舒適性好、防護頻帶寬、防護性能好和負離子、遠紅外發射保健功能等特點。有益效果
(1)本發明的聚酯纖維具有母粒添加量少、可紡性好、柔軟、質輕、穿著舒適性好、 防護頻帶寬、防護性能好、防負離子和遠紅外發射保健功能等優點。(2)本發明的聚酯纖維可用于防輻射服裝以及防輻射增強材料,應用范圍廣,前景廣闊。(3)本發明纖維的制備方法簡單,成本較低,對設備要求低,適合大規模生產。
具體實施例方式下面結合具體實施例,進一步闡述本發明。應理解,這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解,在閱讀了本發明講授的內容之后,本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改,這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。實施例1先將粒徑為10 20nm的活性碳酸化,然后將酸化后的活性碳對BaCl2溶液吸附, 按照活性碳與Ba離子的摩爾比為1 1進行配比,再浸入到0. lmol/L的硫酸溶液中3h,在活性碳的微孔中生成BaSO4顆粒,即得到負載BaSO4的活性碳。將5質量份的負載BaSO4的活性碳和95質量份的PP樹脂進行共混造粒,得到負載BaSO4的活性碳樹脂;將5質量份的負載BaSO4的活性碳樹脂、2質量份的納米復合抗菌纖維母粒與93 質量份的PET纖維切片進行混合,然后進行熔融紡絲,制得具有微相分離的防輻射聚酯纖維,其中紡絲工藝條件為紡絲溫度270°C,紡速900m/min,側吹風溫度26°C,送風相對濕度 70%,風速 0. 4m/s。實施例2先將粒徑為100 150nm的活性碳酸化,然后將酸化后的活性碳對Ba(NO3)2溶液吸附,按照活性碳與Ba離子的摩爾比為1 2進行配比,再浸入到1.5mol/L的硫酸溶液中 1. 5h,在活性碳的微孔中生成BaSO4顆粒,即得到負載BaSO4的活性碳。將10質量份的負載BaSO4的活性碳和90質量份PTT樹脂進行共混造粒,得到負載BaSO4的活性碳樹脂;將18質量份的負載BaSO4的活性碳樹脂、3質量份的納米復合抗菌纖維母粒與79 質量份的PTT纖維切片進行混合,然后進行熔融紡絲,制得具有微相分離的防輻射聚酯纖維,其中紡絲工藝條件為紡絲溫度285°C,紡速1200m/min,側吹風溫度27°C,送風相對濕度 75%,風速0. 45m/s。實施例3先將粒徑為450 500nm的活性碳酸化,然后將酸化后的活性碳對BaCl2溶液吸附,按照活性碳與Ba離子的摩爾比為1 3進行配比,再浸入到5mol/L的硫酸溶液中0.3h, 在活性碳的微孔中生成BaSO4顆粒,即得到負載BaSO4的活性碳。將12質量份的負載BaSO4的活性碳和88質量份的PE樹脂進行共混造粒,得到負載BaSO4W活性碳樹脂;將25質量份的負載BaSO4的活性碳樹脂、5質量份的納米復合抗菌纖維母粒與70 質量份的PET和PTT的混合纖維切片(PET與PTT的質量比為1 1)進行混合,然后進行熔融紡絲,制得具有微相分離的防輻射聚酯纖維,其中紡絲工藝條件為紡絲溫度300°C, 紡速1600m/min,側吹風溫度28°C,送風相對濕度80%,風速0. 5m/s。
權利要求
1.一種具有微相分離的防輻射聚酯纖維,該聚酯纖維的原料組分按質量百分比包括負載BaSO4的活性碳樹脂 1 30 %納米復合抗菌纖維母粒 1 5 %纖維切片余量。
2.根據權利要求1所述的一種具有微相分離的防輻射聚酯纖維,其特征在于所述的負載BaSO4的活性碳樹脂中負載BaSO4的活性碳的質量百分比為1 15%,其余為樹脂;其中負載BaSO4的活性碳的粒徑為10 500nm,樹脂為PP、PE、PTT樹脂中的一種或幾種。
3.根據權利要求1所述的一種具有微相分離的防輻射聚酯纖維,其特征在于所述的纖維切片為PET、PTT中的一種或兩種的混合切片。
4.一種具有微相分離的防輻射聚酯纖維的制備方法,包括將負載BaSO4的活性碳樹脂、納米復合抗菌纖維母粒與纖維切片混合,然后進行熔融紡絲,即得具有微相分離的防輻射聚酯纖維,其中負載BaSO4的活性碳樹脂的質量百分比為 1 30%,納米復合抗菌纖維母粒的質量百分比為1 5%,其余纖維切片;紡絲工藝條件為紡絲溫度270 300°C,紡速900 1600m/min,側吹風溫度26 28°C,送風相對濕度 70 80%,風速 0. 4 0. 5m/s。
5.根據權利要求4所述的一種具有微相分離的防輻射聚酯纖維的制備方法,其特征在于所述的負載BaSO4的活性碳樹脂的制備方法為將負載BaSO4的活性碳和樹脂進行共混造粒,即得負載BaSO4的活性碳樹脂。
6.根據權利要求5所述的一種具有微相分離的防輻射聚酯纖維的制備方法,其特征在于所述的負載BaSO4的活性碳的制備工藝是先將活性碳酸化,然后將酸化后的活性碳對 BaCl2或者Ba (NO3) 2溶液吸附,再浸入到硫酸溶液中0. 3 3h,即得到負載BaSO4的活性碳。
7.根據權利要求6所述的一種具有微相分離的防輻射聚酯纖維的制備方法,其特征在于所述的活性碳是將竹木、咖啡渣、茶葉渣、椰子果、甘蔗渣中的一種作為原料,在高溫炭化后,通過研磨制得的。
8.根據權利要求6所述的一種具有微相分離的防輻射聚酯纖維的制備方法,其特征在于所述的BaCl2或者Ba(NO3)2溶液中Ba2+的濃度為0. 05 5mol/L。
9.根據權利要求6所述的一種具有微相分離的防輻射聚酯纖維的制備方法,其特征在于所述的酸化后的活性碳與BaCl2或者Ba(NO3)2溶液中金屬離子的摩爾比為1 1 1 3。
10.根據權利要求6所述的一種具有微相分離的防輻射聚酯纖維的制備方法,其特征在于所述的硫酸溶液中硫酸的濃度為0. 1 5mol/L。
全文摘要
本發明涉及一種具有微相分離的防輻射聚酯纖維及其制備方法,該聚酯纖維的組分按質量百分比包括1~30%的負載BaSO4的活性炭樹脂,1~5%的納米復合抗菌纖維母粒,其余為纖維切片;該聚酯纖維的制備方法,包括將負載BaSO4的活性碳樹脂、納米復合抗菌纖維母粒與纖維切片進行混合,然后進行熔融紡絲。本發明的聚酯纖維可紡性好、質輕、穿著舒適性好,具有防負離子和遠紅外發射保健功能,可應用于防輻射服裝以及防輻射增強材料,應用前景廣闊;該纖維的制備方法簡單,成本較低,對設備要求低,適合大規模生產。
文檔編號D01D5/08GK102220654SQ201110102960
公開日2011年10月19日 申請日期2011年4月22日 優先權日2011年4月22日
發明者劉佳林, 張玉梅, 江振林, 王華平, 王朝生, 王瓊 申請人:東華大學