一种阻燃、抗菌、抗病毒PET纤维及其制备方法与流程

本发明属于多功能pet纤维，涉及一种阻燃、抗菌、抗病毒pet纤维及其制备方法。

背景技术：

1、pet纤维是日常生活和纺织领域使用最广泛、耗量最多的合成纤维。pet纤维制品被广泛的应用在纺织、包装、医疗器械等领域，但是纯pet纤维的功能比较单一，且pet的分子结构中缺少极性基团和化学活性官能团，所以对pet分子的改性比较困难。通常采用在pet纤维的加工过程中添加功能组分的方法对pet纤维进行共混改性，从而赋予pet纤维更多的功能性。

2、其中阻燃功能、抗菌功能都是功能性纤维研究的热点。阻燃纤维可减少传统纺织品易燃、阻燃时间长等问题，降低火灾发生和扩大的可能性，对提高公共安全有着较高的价值与意义。

3、抗菌抑菌纤维可有效抵抗细菌的滋生，降低感染的可能性，而抗病毒纤维能够进一步抵御病毒的入侵，对缓解人类收到细菌或病毒侵害的疾病有着重要的作用。

4、目前单一功能的纤维研究较多，但同时兼具三种功能性复合功能纤维的成功案例还较少，其技术难点在于添加多种不同的改性剂进行熔融共混纺丝，改性剂相互之间很容易发生干扰、冲突，从而使纤维的功能性减弱甚至消失，且改性剂相互之间容易发生反应，使改性粉体团聚增强，熔体结构和形态复杂性提高，纺丝难度大幅度提升，可纺性降低，易发生断头、产品强度降低、染色均匀性变差等问题。

5、因此，研究一种阻燃、抗菌、抗病毒pet纤维及其制备方法以解决现有技术中存在的问题具有十分重要的意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决现有技术存在的问题，提供一种阻燃、抗菌、抗病毒pet纤维及其制备方法。

2、为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种阻燃、抗菌、抗病毒pet纤维，主要由pet基体以及分散在其中的自组装微纳结构cu2o颗粒组成；

4、自组装微纳结构cu2o颗粒为由多个纳米级cu2o颗粒组装形成的微米级球体，其中，组装利用包裹在纳米级cu2o颗粒表面的磷-氮超支化聚合物之间的物理和/或化学作用力；

5、磷-氮超支化聚合物的结构式如下：

6、

7、式中，波浪线代表可以进一步反应形成更多支化单元的磷-氮超支化聚合物；r的结构为

8、由阻燃、抗菌、抗病毒pet纤维制成的织物的loi不低于32.0％，损毁长度不超过15.0cm，燃烧时间不超过15s，热释放速率峰值不超过200kw/m2；

9、阻燃、抗菌、抗病毒pet纤维对大肠杆菌的抗菌率>99.99％，对金黄色葡萄球菌的抗菌率>99.99％，对白色念珠球菌的抗菌率≥78％；

10、阻燃、抗菌、抗病毒pet纤维的抗病毒活性值≥3.49，抗病毒活性率≥99.97％。

11、作为优选的技术方案：

12、如上所述的一种阻燃、抗菌、抗病毒pet纤维，阻燃、抗菌、抗病毒pet纤维中自组装微纳结构cu2o颗粒的含量为0.4～1.2wt％。

13、如上所述的一种阻燃、抗菌、抗病毒pet纤维，纳米级cu2o颗粒的平均粒径为6～8nm，微米级球体的平均粒径为1～1.4μm。

14、如上所述的一种阻燃、抗菌、抗病毒pet纤维，磷-氮超支化聚合物的支化度db为0.45～0.55，数均分子量mn为35000～55000g/mol。

15、如上所述的一种阻燃、抗菌、抗病毒pet纤维，自组装微纳结构cu2o颗粒的比表面积为50～80m2·g-1，自组装微纳结构cu2o颗粒中磷-氮超支化聚合物的含量为22.8～24.0wt％。

16、本发明还提供一种阻燃、抗菌、抗病毒pet纤维的制备方法，将聚酯熔体和液态功能添加剂均匀混合后进行增粘处理，再将增粘处理后的混合物进行纺丝制得阻燃、抗菌、抗病毒pet纤维；

17、液态功能添加剂的制备过程为：首先以2-羧乙基苯基次膦酸和三羟乙基异氰尿酸酯为原料采用a2+b3法合成磷-氮超支化聚合物，然后将磷-氮超支化聚合物加入到聚醚胺水溶液中形成均一透明的反应体系，接着在搅拌条件下将铜盐溶液滴加到反应体系中后继续搅拌，最后在搅拌条件下将抗坏血酸水溶液滴加到反应体系中后继续搅拌，即得液态功能添加剂。

18、作为优选的技术方案：

19、如上所述的一种阻燃、抗菌、抗病毒pet纤维的制备方法，液态功能添加剂的制备步骤如下：

20、(1)合成磷-氮超支化聚合物；

21、先按0.1～0.2mol:0.1～0.15mol:100ml的比例将所述2-羧乙基苯基次膦酸、所述三羟乙基异氰尿酸酯和h2o混合后升温至120～150℃后保温一段时间，直到80％以上的h2o被蒸出，再抽真空至0.098mpa，同时升温至145～165℃，保温保压反应2～2.5h，得到磷-氮超支化聚合物；

22、(2)制备聚醚胺水溶液；

23、将聚醚胺加入到去离子水中，在20～30℃的温度条件下磁力搅拌，充分溶解形成聚醚胺水溶液；

24、(3)保持搅拌的速度不变，温度不变，将磷-氮超支化聚合物加入到聚醚胺水溶液中形成均一透明的反应体系；

25、(4)在搅拌条件下将铜盐溶液通过恒压滴液漏斗滴加到反应体系中后，继续搅拌1h；

26、(5)在搅拌条件下将抗坏血酸水溶液通过恒压滴液漏斗滴加到反应体系中后，继续搅拌2～3h，得到液态功能添加剂。

27、如上所述的一种阻燃、抗菌、抗病毒pet纤维的制备方法，步骤(2)中，聚醚胺为聚醚胺m-600；聚醚胺与去离子水的质量比为1:4～6；搅拌的速度为300～400r/min；

28、步骤(3)中，磷-氮超支化聚合物与聚醚胺的质量比为1:15～20；

29、步骤(4)中，搅拌的速度为300～400r/min；铜盐溶液的浓度为0.15～0.175m的由一水醋酸铜和去离子水组成；滴加的速率为3～4ml/min；铜盐溶液与磷-氮超支化聚合物的质量比为1:2～3；

30、步骤(5)中，搅拌的速度为300～400r/min；抗坏血酸水溶液的浓度为0.7～0.875m；抗坏血酸与反应体系中铜离子的摩尔比为1:2；滴加的速率为3～4ml/min。

31、如上所述的一种阻燃、抗菌、抗病毒pet纤维的制备方法，增粘处理后的混合物的特性粘度为0.60～0.70dl/g；纺丝的过程为：增粘处理后的混合物先经熔体过滤器过滤，再经熔体增压泵运输至熔体冷却器中冷却至277～280℃，再由多级静态混合器运输至纺丝箱体内经计量、过滤后由喷丝板挤出、冷却、上油、拉伸定型和卷绕得到阻燃、抗菌、抗病毒pet纤维。

32、如上所述的一种阻燃、抗菌、抗病毒pet纤维的制备方法，纺丝箱体内计量泵的供料量为55～60g/min，纺丝组件的压力为180～200bar，纺丝箱体温度为275～295℃，喷丝板为36孔喷丝板，孔规格为0.3×0.75mm；冷却采用风速为0.4～0.5m/s的纺丝侧吹风装置吹风冷却；拉伸定型时第一热辊温度为70～90℃，第二热辊温度为130～180℃，拉伸倍数为3.0～4.0。

33、如上所述的一种阻燃、抗菌、抗病毒pet纤维的制备方法，聚酯熔体的制备步骤如下：

34、(1)酯化反应；

35、将摩尔比为1.3～1.8:1的乙二醇和精制的对苯二甲酸配成浆料，混合好的浆料采用计量泵送入酯化釜中，酯化形成齐聚物，酯化反应的温度为250～267℃，压力为0.27～0.35mpa，时间为2～3h；

36、(2)缩聚反应；

37、将齐聚物和催化剂加入到缩聚反应釜中，在绝对压力80pa以下的负压条件下进行缩聚反应，反应温度为275～285℃，反应时间为1.5～2h，即得聚酯，其中，催化剂为三氧化二锑、乙二醇锑或醋酸锑中的任意一种，添加量为齐聚物质量的250～300ppm。

38、本发明的原理如下：

39、本发明制备了一种液态功能添加剂并将其用于制备阻燃、抗菌、抗病毒pet纤维，合成液态功能添加剂的过程中添加的超支化聚合物可以作为cu2o合成过程中的模板剂，促进微纳结构的形成，另外制备完成后保留在cu2o表面的超支化聚合物作为有机物可以增强液态功能添加剂与聚酯基体之间的相容性。在纺丝的过程中，采用熔体直纺的方法，在纺丝熔体中加入液态功能添加剂有助于液态功能添加剂与纺丝熔体之间的均匀混合。同时液态功能添加剂中的微纳结构cu2o功能颗粒具有优异的抗菌和抗病毒特性，与单一纳米尺寸或单一微米尺寸的cu2o相比，微纳结构cu2o功能颗粒避免了纳米尺寸的团聚问题，同时又弥补了纯微米尺寸的比表面积不足的劣势，因此具有更优异的抗菌和抗病毒特性，颗粒表面的含磷超支化聚合物具有优异的阻燃性能，因此添加单一的液态功能添加剂就能达到同时添加多种单功能添加剂的效果，可以避免改性剂相互之间发生干扰、冲突，进而避免纤维的功能性减弱，解决了由于改性剂相互之间容易发生反应导致的改性粉体团聚增强，熔体结构和形态复杂性提高，纺丝难度大幅度提升，可纺性降低，易发生断头、产品强度降低、染色均匀性变差等问题。

40、有益效果：

41、本发明的产品具有优异的阻燃、抗菌、抗病毒效果；本发明的方法工艺简单。