一种多功能聚酯纤维及其制备方法与流程

本发明属于功能纤维，尤其涉及一种多功能聚酯纤维及其制备方法。

背景技术：

1、聚对苯二甲酸乙二醇酯简称聚酯，具有强度高、不易变形、耐腐蚀、成本低廉等优点。我国是世界最大的聚酯生产、加工国，但存在着产品单一、技术含量低等缺陷，差别化、功能化聚酯纤维正是未来发展的方向。远红外聚酯纤维广泛应用于填充物和服装领域，其辐射的远红外线能提升体感温度，并能够渗透到皮肤深层、促进血液循环，达到保温、保健多重功能。目前，远红外聚酯纤维主要采用可以吸收和发射远红外的材料，如生物炭类(如竹炭)、碳纤维、电气石、远红外陶瓷、玉石、太极石、金属氧化物及碳化硅等物质。

2、中国发明专利cn 107641297 a公开了一种蓄热保温功能母粒、其制品及制备方法，将陶瓷粉体如钨青铜化合物、掺锑、掺氟或锑氟共掺的氧化锡、氮化钛中的一种或其组合复配的粉体与聚合物载体如聚酯结合，制备了蓄热保温功能母粒及纤维产品。然而无机纳米粉体改性聚酯纤维的远红外升温性能需进一步提高。中国发明专利cn 116356440a公开了一种改性太极石及其在远红外保健可降解共聚酯纤维中的应用，先后采用含烷基侧链的聚二元醇和酞酸酯偶联剂对太极石粉体进行改性，然后通过共聚法掺入改性太极石，然而共聚法技术困难，无法实现材料的大量添加。另外，进一步提高无机纳米粉体的远红外性能存在较大挑战。

3、此外，聚酯纤维属于疏水纤维，具有较高的电绝缘性，使得其在生产和使用过程中易形成静电荷累积而放电，引起的火灾有可能造成生命和财产的重大损失。

4、金属有机骨架(metal-organic frameworks，mofs)是金属或者金属簇团与有机配体通过配位键形成的一种新型多孔晶体材料。mofs材料具有超高的比表面积和孔隙率，且具有表面便于功能化、可设计性、粒径可控、孔径可调等特点。利用mofs材料较高的孔隙率和易于功能化调节的特性开发远红外保暖抗静电聚酯纤维意义重大，但目前无相关研究报道，存在较大挑战。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种多功能聚酯纤维及其制备方法，首先采用锆盐和均苯三甲酸通过水热法制备富锆金属有机框架材料(zr-mof)，然后经煅烧制备zr-mof衍生物，最后采用zr-mof衍生物和聚酯材料通过熔融共混的方式进行造粒、熔融纺丝的方式进行纺丝，制备多功能聚酯纤维。

2、本发明的第一个目的是提供一种多功能聚酯纤维的制备方法，包括以下步骤：

3、s1、锆盐和均苯三甲酸于溶剂中进行水热反应，经离心、洗涤、干燥得到zr-mof；

4、s2、保护气氛下，对s1所述的zr-mof进行煅烧，得到zr-mof衍生物；

5、s3、对s2所述的zr-mof衍生物和聚酯粉末进行造粒，得到多功能聚酯母粒；

6、s4、对s3所述的多功能聚酯母粒和聚酯切片进行纺丝，得到所述的多功能聚酯纤维。

7、在本发明的一个实施例中，在s1中，所述锆盐选自四氯化锆、硝酸锆和硫酸锆中的一种或多种。

8、在本发明的一个实施例中，在s1中，所述锆盐和均苯三甲酸的摩尔比为1:1-1.2。

9、在本发明的一个实施例中，在s1中，所述水热反应的温度为110℃-130℃，时间为20h-30h。

10、在本发明的一个实施例中，在s1中，所述溶剂为n,n-二甲基甲酰胺。

11、在本发明的一个实施例中，在s2中，所述煅烧的温度为500℃-700℃，时间为2h-4h。

12、在本发明的一个实施例中，在s3之前，还包括对所述zr-mof衍生物和聚酯粉末进行干燥的步骤，所述zr-mof衍生物的干燥温度为80℃-100℃，干燥时间为7h-9h；所述聚酯粉末的干燥温度为120℃-130℃，时间为10h-12h。

13、在本发明的一个实施例中，在s3中，所述造粒是通过双螺杆挤出机进行熔融共混、挤出成型、冷却切粒；所述造粒的工艺参数为：转速为250rpm-400rpm，温度为250℃-270℃；加工温度过低，无法将zr-mof衍生物和聚酯粉末混合均匀，不利于造粒，温度过高则会造成能源浪费。

14、在本发明的一个实施例中，在s3中，所述多功能聚酯母粒中zr-mof衍生物的质量分数为20％-25％。

15、在本发明的一个实施例中，在s4之前，还包括对所述多功能聚酯母粒和聚酯切片进行干燥的步骤，所述干燥是先以90℃-110℃预结晶3h-4h，然后以120℃-140℃干燥10h-15h，保证多功能聚酯母粒和聚酯切片的最终水分低于100ppm。

16、在本发明的一个实施例中，在s4中，所述纺丝是通过熔融纺丝机进行纺丝、冷却后上油、预牵伸、卷绕、牵伸；所述纺丝的工艺参数为：速度为2500m/min-2800m/min，温度为280℃-290℃，牵引倍率为1.5-2。

17、在本发明的一个实施例中，在s4中，所述多功能聚酯纤维中多功能聚酯母粒的质量分数为8％-12％。

18、本发明的第二个目的是提供一种所述的方法制备得到的多功能聚酯纤维。

19、在本发明的一个实施例中，所述多功能聚酯纤维的远红外法向发射率为0.90-0.93，远红外辐射温升为2.1℃-3.0℃，表面温度升高比普通纤维高20.5℃-25.6℃，抗静电均达到a级，断裂强力为3.2cn/detx-3.4cn/detx。

20、本发明的技术方案相比现有技术具有以下优点：

21、(1)本发明所述的制备方法采用的锆盐和均苯三甲酸具有优异的配位螯合性能，两者通过配位键桥连自组装形成周期性网络多孔zr-mof，通过煅烧得到富碳、富氧的zr-mof衍生物，且保留了zr-mof良好的孔隙结构，有助于储存静止空气，其富炭多孔结构有助于提高煅烧zr-mof衍生物的远红外的性能；此外，zr-mof衍生物的炭基材料和富锆结构可充当导电填料；因此zr-mof衍生物具有良好的远红外效果、蓄热保暖效果和抗静电效果。

22、(2)本发明所述的制备方法通过水热法和煅烧方式制备得到zr-mof衍生物，其结构中富含芳香族炭基材料，与聚酯纤维具有良好的相容性，此外，zr-mof衍生物具有轻质多孔的特性，可以降低材料的添加量，因此改性聚酯纤维保留了较好的力学性能。

技术特征：

1.一种多功能聚酯纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的多功能聚酯纤维的制备方法，其特征在于，在s1中，所述锆盐选自四氯化锆、硝酸锆和硫酸锆中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的多功能聚酯纤维的制备方法，其特征在于，在s1中，所述锆盐和均苯三甲酸的摩尔比为1:1-1.2。

4.根据权利要求1所述的多功能聚酯纤维的制备方法，其特征在于，在s1中，所述水热反应的温度为110℃-130℃，时间为20h-30h。

5.根据权利要求1所述的多功能聚酯纤维的制备方法，其特征在于，在s2中，所述煅烧的温度为500℃-700℃，时间为2h-4h。

6.根据权利要求1所述的多功能聚酯纤维的制备方法，其特征在于，在s3中，所述造粒是通过双螺杆挤出机进行熔融共混、挤出成型、冷却切粒；所述造粒的工艺参数为：转速为250rpm-400rpm，温度为250℃-270℃。

7.根据权利要求1所述的多功能聚酯纤维的制备方法，其特征在于，在s3中，所述多功能聚酯母粒中zr-mof衍生物的质量分数为20％-25％。

8.根据权利要求1所述的多功能聚酯纤维的制备方法，其特征在于，在s4中，所述纺丝是通过熔融纺丝机进行纺丝、冷却后上油、预牵伸、卷绕、牵伸；所述纺丝的工艺参数为：速度为2500m/min-2800m/min，温度为280℃-290℃，牵引倍率为1.5-2。

9.根据权利要求1所述的多功能聚酯纤维的制备方法，其特征在于，在s4中，所述多功能聚酯纤维中多功能聚酯母粒的质量分数为8％-12％。

10.一种权利要求1-9任一项所述的方法制备得到的多功能聚酯纤维。

技术总结
本发明涉及一种多功能聚酯纤维及其制备方法，属于功能纤维技术领域。本发明的制备方法包括以下步骤：S1、锆盐和均苯三甲酸于溶剂中进行水热反应，经离心、洗涤、干燥得到Zr‑MOF；S2、保护气氛下，对Zr‑MOF进行煅烧，得到Zr‑MOF衍生物；S3、对Zr‑MOF衍生物和聚酯粉末进行造粒，得到多功能聚酯母粒；S4、对多功能聚酯母粒和聚酯切片进行纺丝，得到所述的多功能聚酯纤维，具有良好的远红外效果、蓄热保暖效果、抗静电效果和力学性能。

技术研发人员：盖学祥,张虎,修奇德,戴庆生
受保护的技术使用者：江苏海科纤维有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/8/26