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(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于聚酯纖維及其制備領(lǐng)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(shù)：
輻射已被世界衛(wèi)生組織列為繼水源、大氣、噪音之后的第四大環(huán)境污染源，成為危害人類健康的隱形“殺手”，防護(hù)輻射已成為當(dāng)務(wù)之急。隨著各種高輻射設(shè)備的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用，防輻射材料的研究已引起了人們的普遍關(guān)注。目前對(duì)于防輻射纖維而言，大多采用的是質(zhì)量較重的金屬絲纖維，也必然帶來防護(hù)性能不夠，質(zhì)重，服用舒適性差，染色性差等眾多缺點(diǎn)。因此開發(fā)一種具有防輻射和保健功能的纖維即滿足當(dāng)前防輻射纖維的發(fā)展趨勢(shì)， 也符合纖維差別化、多功能化的要求?；钚蕴季哂懈叩谋缺砻娣e，優(yōu)異的吸附性能，抗菌，抑菌，兼具負(fù)離子、遠(yuǎn)紅外發(fā)射性能和抗紫外線輻射等性能；在環(huán)境廢水處理、貴金屬提取、空氣凈化、保健等領(lǐng)域的研究已經(jīng)取得一定的成果，并應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和人們生活各個(gè)方面。如中國(guó)專利CN200510024952.8(活性碳纖維/納米銀復(fù)合醫(yī)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(jié)合制作抗菌材料的方法)、 CN200810224632. 0( —種在活性碳纖維上負(fù)載納米銀的方法)利用活性炭的吸附性能負(fù)載納米銀，作為抗菌材料。同時(shí)中國(guó)專利CN200510014991.X報(bào)道了一種新型碳纖維吸波復(fù)合材料的制備方法，通過碳纖維的參雜，提高本體纖維的導(dǎo)電性能，使其具有吸波性能。目前，尚未見關(guān)于利用微相結(jié)構(gòu)來制備兼具防輻射性能和保健功能的纖維的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)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(zhì)輕、穿著舒適性好，具有防負(fù)離子和遠(yuǎn)紅外發(fā)射保健功能， 且應(yīng)用前景廣闊；該纖維的制備方法簡(jiǎn)單，成本較低，對(duì)設(shè)備要求低，適合大規(guī)模生產(chǎn)。本發(fā)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(zhì)量百分比包括負(fù)載BaSO4的活性碳樹脂 1 30%納米復(fù)合抗菌纖維母粒 1 5%纖維切片余量。所述的負(fù)載BaSO4的活性碳樹脂中負(fù)載BaSO4的活性碳的質(zhì)量百分比為1 15%， 其余為樹脂；其中負(fù)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(duì)苯二甲酸丙二酯)樹脂中的一種或幾種。所述的納米復(fù)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(duì)苯二甲酸乙二醇酯)、PTT (聚對(duì)苯二甲酸丙二酯)中的一種或兩種的混合切片。
本發(fā)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(fù)載BaSO4的活性碳樹脂、納米復(fù)合抗菌纖維母粒與纖維切片混合，然后進(jìn)行熔融紡絲，即得具有微相分離的防輻射聚酯纖維，其中負(fù)載BaSO4的活性碳樹脂的質(zhì)量百分比為1 30%，納米復(fù)合抗菌纖維母粒的質(zhì)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(cè)吹風(fēng)溫度26 28°C，送風(fēng)相對(duì)濕度 70 80%，風(fēng)速 0. 4 0. 5m/s。所述的負(fù)載BaSO4的活性碳樹脂的制備方法為將負(fù)載BaSO4的活性碳和樹脂進(jìn)行共混造粒，即得負(fù)載BaSO4的活性碳樹脂。所述的負(fù)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(duì)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(fù)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(dòng)性的不同，在共混紡絲過程中加入流動(dòng)性不同的切片，再通過纖維的拉伸作用，使纖維生多種連續(xù)相結(jié)構(gòu)；如果在流動(dòng)性好的一相中加入功能粒子，則在分離過程中功能粒子會(huì)聚集在兩相界面，而在界面形成連續(xù)的功能粒子微相結(jié)構(gòu)，因此可利用微相結(jié)構(gòu)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(duì)Ba(II)進(jìn)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(duì)高能射線具有防護(hù)功能的BaSO4,再用負(fù)載BaSO4的活性碳與流動(dòng)性好，粘度較低的樹脂進(jìn)行擠出造粒，用母粒與聚酯進(jìn)行共混紡絲，通過1 2. 5倍的拉伸制得。本發(fā)明，其開始流動(dòng)相是圓球分散在聚酯基體內(nèi)的，經(jīng)紡絲拉伸形成條狀，通過形成導(dǎo)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(huì)繞過粉體，達(dá)不到屏蔽的作用，如果形成條狀或?qū)訝睿δ茴w粒在局部區(qū)域富集，能高效率屏蔽射線穿透。本發(fā)明制備的纖維，其含有納米復(fù)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(zhǎng)效，適應(yīng)范圍廣，對(duì)大腸肝菌、霉菌和引起交叉感染、易產(chǎn)生耐藥性的黃金色葡萄球菌都具有良好的抑殺作用，細(xì)菌殺抑率達(dá)99%以上；常溫下與人體吸收相匹配的7-10微米波段的遠(yuǎn)紅外發(fā)射率高達(dá)92%以上(平均發(fā)射率達(dá) 87%以上)；紫外線屏蔽率達(dá)95%以上。本發(fā)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(zhì)量重、不易染色、無保健功能等問題，本發(fā)明的聚酯纖維可用于防輻射服裝以及防輻射增強(qiáng)材料，具有母粒添加量少、可紡性好、柔軟、質(zhì)輕、穿著舒適性好、防護(hù)頻帶寬、防護(hù)性能好和負(fù)離子、遠(yuǎn)紅外發(fā)射保健功能等特點(diǎn)。有益效果
(1)本發(fā)明的聚酯纖維具有母粒添加量少、可紡性好、柔軟、質(zhì)輕、穿著舒適性好、 防護(hù)頻帶寬、防護(hù)性能好、防負(fù)離子和遠(yuǎn)紅外發(fā)射保健功能等優(yōu)點(diǎn)。(2)本發(fā)明的聚酯纖維可用于防輻射服裝以及防輻射增強(qiáng)材料，應(yīng)用范圍廣，前景廣闊。(3)本發(fā)明纖維的制備方法簡(jiǎn)單，成本較低，對(duì)設(shè)備要求低，適合大規(guī)模生產(chǎn)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。實(shí)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(duì)BaCl2溶液吸附， 按照活性碳與Ba離子的摩爾比為1 1進(jìn)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(fù)載BaSO4的活性碳。將5質(zhì)量份的負(fù)載BaSO4的活性碳和95質(zhì)量份的PP樹脂進(jìn)行共混造粒，得到負(fù)載BaSO4的活性碳樹脂；將5質(zhì)量份的負(fù)載BaSO4的活性碳樹脂、2質(zhì)量份的納米復(fù)合抗菌纖維母粒與93 質(zhì)量份的PET纖維切片進(jìn)行混合，然后進(jìn)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(cè)吹風(fēng)溫度26°C，送風(fēng)相對(duì)濕度 70%，風(fēng)速 0. 4m/s。實(shí)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(duì)Ba(NO3)2溶液吸附，按照活性碳與Ba離子的摩爾比為1 2進(jìn)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(fù)載BaSO4的活性碳。將10質(zhì)量份的負(fù)載BaSO4的活性碳和90質(zhì)量份PTT樹脂進(jìn)行共混造粒，得到負(fù)載BaSO4的活性碳樹脂；將18質(zhì)量份的負(fù)載BaSO4的活性碳樹脂、3質(zhì)量份的納米復(fù)合抗菌纖維母粒與79 質(zhì)量份的PTT纖維切片進(jìn)行混合，然后進(jìn)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(cè)吹風(fēng)溫度27°C，送風(fēng)相對(duì)濕度 75%，風(fēng)速0. 45m/s。實(shí)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(duì)BaCl2溶液吸附，按照活性碳與Ba離子的摩爾比為1 3進(jìn)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(fù)載BaSO4的活性碳。將12質(zhì)量份的負(fù)載BaSO4的活性碳和88質(zhì)量份的PE樹脂進(jìn)行共混造粒，得到負(fù)載BaSO4W活性碳樹脂；將25質(zhì)量份的負(fù)載BaSO4的活性碳樹脂、5質(zhì)量份的納米復(fù)合抗菌纖維母粒與70 質(zhì)量份的PET和PTT的混合纖維切片(PET與PTT的質(zhì)量比為1 1)進(jìn)行混合，然后進(jìn)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(cè)吹風(fēng)溫度28°C，送風(fēng)相對(duì)濕度80%，風(fēng)速0. 5m/s。
權(quán)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(zhì)量百分比包括負(fù)載BaSO4的活性碳樹脂 1 30 %納米復(fù)合抗菌纖維母粒 1 5 %纖維切片余量。
2.根據(jù)權(quán)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(fù)載BaSO4的活性碳樹脂中負(fù)載BaSO4的活性碳的質(zhì)量百分比為1 15%，其余為樹脂；其中負(fù)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(jù)權(quán)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(fù)載BaSO4的活性碳樹脂、納米復(fù)合抗菌纖維母粒與纖維切片混合，然后進(jìn)行熔融紡絲，即得具有微相分離的防輻射聚酯纖維，其中負(fù)載BaSO4的活性碳樹脂的質(zhì)量百分比為 1 30%，納米復(fù)合抗菌纖維母粒的質(zhì)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(cè)吹風(fēng)溫度26 28°C，送風(fēng)相對(duì)濕度 70 80%，風(fēng)速 0. 4 0. 5m/s。
5.根據(jù)權(quán)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(fù)載BaSO4的活性碳樹脂的制備方法為將負(fù)載BaSO4的活性碳和樹脂進(jìn)行共混造粒，即得負(fù)載BaSO4的活性碳樹脂。
6.根據(jù)權(quán)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(fù)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(duì) 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(fù)載BaSO4的活性碳。
7.根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(fā)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(zhì)量百分比包括1～30％的負(fù)載BaSO4的活性炭樹脂，1～5％的納米復(fù)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(fù)載BaSO4的活性碳樹脂、納米復(fù)合抗菌纖維母粒與纖維切片進(jìn)行混合，然后進(jìn)行熔融紡絲。本發(fā)明的聚酯纖維可紡性好、質(zhì)輕、穿著舒適性好，具有防負(fù)離子和遠(yuǎn)紅外發(fā)射保健功能，可應(yīng)用于防輻射服裝以及防輻射增強(qiáng)材料，應(yīng)用前景廣闊；該纖維的制備方法簡(jiǎn)單，成本較低，對(duì)設(shè)備要求低，適合大規(guī)模生產(chǎn)。
文檔編號(hào)D01D5/08GK102220654SQ201110102960
公開日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2011年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月22日
發(fā)明者劉佳林, 張玉梅, 江振林, 王華平, 王朝生, 王瓊 申請(qǐng)人:東華大學(xué)