杆的转速和共混时间影响聚酯PET熔体的流动性，过低的转速和过短的共混时 间不利于复合微球与聚酯树脂的均匀混合，也不利于接枝SiO 2粒子簇的取向排列。而过高 的转速和过长的共混时间不仅增大生产成本，而且易导致聚酯熔体成纤时产生飘丝等不良 现象。
[0021] 综合考虑制品的共混和取向效果以及生产成本，优选熔融挤出工艺为在共混温度 278°C和转速IOOr · mirr1下熔融共混6min。
[0022] 所述的纺丝牵伸为牵伸比2. 5~3. 3倍，纺丝速度4000~4500m · mirT1，增强纤 维细度范围为36dtex~144dtex/24f~72f。纺丝速度对增强纤维的细度影响明显，牵伸 比对增强纤维的强度和断裂伸长率影响明显，所以牵伸比和纺丝速度决定了增加纤维的主 要力学性能。实验表明，在优化的熔融挤出工艺基础上，当牵伸比为2. 5~3. 3倍，纺丝速 度为4000~4500m · mirr1时，增强纤维的细度在36dtex~144dtex/24f~72f范围内。 过高的牵伸比会降低增强纤维的断裂伸长率，过快的纺丝速度则会明显降低增强纤维的细 度。而涤纶纤维过细，则SiO 2粒子簇产生的微相缺陷对纤维的性能劣化影响会较突出。因 此，为保证涤纶纤维的力学性能，涤纶纤维的细度不易过小。而过低的牵伸比（<2. 5)和 纺丝速度（〈4000m ^mirT1)会降低涤纶基体分子的取向和结晶，降低其力学性能。另一方 面，会导致复合微球形变及取向不充分，所形成的接枝SiO 2S子簇沿轴向成纤排列和紧密 衔接的程度较低，这些同样会影响对涤纶纤维的增强效果。
[0023] 综合考虑的复合微球和涤纶基体的取向度和结晶度，以及SiO2粒子簇分散的取向 程度，以及涤纶纤维的增强效果，优选牵伸比为3、纺丝速度4300m · min'在此加工状态 下，复合微球既可沿纤维轴向拉伸取向，从而通过降低复合微球相在纤维横截面中的尺寸， 减弱复合微球对纤维力学性能的损害；同时，接枝SiO 2粒子簇可较好地沿轴向成纤排列和 紧密衔接，因而可较好地达到增强涤纶纤维力学性能的目的。
[0024] 此外，所用纺丝速度低于常规涤纶纺丝速度，这是为了保证制品具有较好的形态 结构和力学性能。
[0025] 本发明所涉及的剪切、挤出和牵伸工序及其设备与常规涤纶纤维所用基本相同。 可采用常规的涤纶纺丝和牵伸装置，例如日本ABE公司制φ25型熔融纺丝机和德国Barmag 公司制3013型拉伸机。纺丝机喷丝板孔数目可选择为24、48或72孔。
[0026] 再优选，一种接枝SiO^子簇取向增强涤纶纤维的制备方法，包括：
[0027] 1)将聚对苯二甲酸乙二醇酯切片和PMMA/SiOdi枝复合微球真空干燥，得到干燥 后的聚对苯二甲酸乙二醇酯切片颗粒和PMMA/Si0 2接枝复合微球粉末；
[0028] 所述的PMMA/Si02接枝复合微球的平均体积粒径为850~1059nm ;
[0029] 所述PMMA/SiO^枝复合微球中SiO 2粒子的平均体积粒径为20~25nm ;
[0030] 所述SiO^PMMA/SiO^枝复合微球中的质量分数为7%~12% ;
[0031] 所述的PMMA/Si02接枝复合微球的凝胶率为45%~50% ;
[0032] 所述的？嫌仏/3丨02接枝复合微球中5丨02的接枝率为630%~642% ;
[0033] 所述的PMMA/Si02接枝复合微球的加入量为聚对苯二甲酸乙二醇酯质量的7%~ 10% ；
[0034] 2)将聚对苯二甲酸乙二醇酯切片颗粒和干燥后的PMMA/Si02接枝复合微球粉末两 者混合后加入熔融纺丝机中进行熔融挤出，再经冷却、上油后在拉伸机中进行纺丝牵伸，得 到接枝SiO2粒子簇取向增强涤纶纤维；
[0035] 所述的熔融挤出为：在共混温度278°C和转速IOOr · HiirT1下熔融共混6min ;
[0036] 所述的纺丝牵伸为：牵伸比3~3. 1倍，纺丝速度4300~4500m · mirf 1O
[0037] 在此条件下，取向后的无机粒子簇的长径比为10. 6~13. 8,接枝SiO2粒子簇取向 增强涤纶纤维的断裂强度为5. 84~6. 14cN/dteX，比相应的不含SiO2的纯涤纶的断裂强度 普遍要高15%以上。
[0038] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
[0039] -、正如【背景技术】所述，直接添加二氧化硅、碳纳米管、碳纤维等增强物质很容易 在纺丝过程中发生严重的增强物质团聚现象，进而明显劣化纤维力学性能。通过将增强物 质预先与低熔点组分物理共混，再利用原位微纤化技术在目标基体中生成含增强物质的分 散相，则虽能避免增强物质的大规模团聚，但其分散相尺寸仍在微米级以上，其对纤维材料 的力学劣化作用仍较明显。且上述分散相由增强物质与低熔点组分通过物理共混制得，两 者的结合力弱，增强物质的增强效果并不能很好地通过低熔点组分而传递和表达出来。本 发明以具有一定接枝交联结构的石榴状PMMA/ Si〇2接枝复合微球作为涤纶纤维增强体的预 分散母料。通过将增强颗粒SiO2以接枝交联形式预包埋在小尺寸的PMM胶粒内，避免了 纺丝过程中增强颗粒间的大规模聚集，减弱了增强颗粒本身对纤维的劣化影响。更重要的 是复合微球内的SiO 2粒子与其中的PMM接枝链间有强大的化学链接枝作用，有利于增强 效果的表达和传递。
[0040] 二、经PMMA预先包埋处理后，上述SiO2粒子可不直接与聚酯基体相接触，因而那 些与聚酯基体相容性较差的无机粒子也可用于涤纶纤维的增强改性，因而本技术可拓宽无 机粒子的选择范围。
[0041] 三、在本发明的剪切、挤出和牵伸过程中，上述复合微球内的SiO2S子簇受强大的 剪切场力和牵伸场力的持续作用，会不断发生形变、重排和取向，从而能在纤维内沿轴向构 筑以SiO2粒子为交联点、以PMM接枝链为联结线的束状排列结构。这种取向结构体沿轴 向取向，占有纤维横截面少，对纤维本身力学性能的劣化较少。同时高强高硬的SiO 2能在 其中起物理交联点的作用，可承受更大的拉伸作用力和磨损作用力。并且这种作用效果还 可通过SiO 2S子间的PMM接枝链加以扩散，因而倍增效果更明显。
[0042] 四、在适当的复合微球接枝交联结构下，SiO2粒子簇可达到较大的长径比取向。并 且在较大的复合微球加入量下，这种高度取向的SiO 2粒子簇间易发生普遍的前后衔接，从 而可构筑有更大长径比、甚至是长纤形式的SiO2粒子簇取向结构体。上述多条取向结构体 可沿轴向平行排列在纤维内，从而可赋予纤维轴向更好的力学性能。
[0043] 五、本发明所用的石榴状PMMA/Si02接枝复合微球的制备技术成熟易行，微球的粒 径、接枝交联程度和SiO 2粒子含量等均可在较大范围内自由调控。PMM与PET有较好的相 容性，合适的纺丝工艺下，复合微球易在PET基体中分散和取向。因此最终增强纤维内SiO 2 粒子的成簇长度以及增强效果可根据需要进行设计和定制。
[0044] 六、本发明制备的SiO2粒子簇取向增强涤纶纤维，相对于普遍涤纶纤维具有更好 的力学性能，且不需改变常规涤纶的生产工序和设备，增强涤纶纤维的生产成本增加有限。 产品可作为差异化功能纤维，用于纺织、建筑、交通等领域。
【附图说明】
[0045] 图1为接枝SiO2粒子簇增强涤纶纤维的生产工序；
[0046] 图2为PMMA/Si02接枝复