[发明专利]一种具有超疏水、催化、抗菌功能的涤纶纤维的制备方法

摘要

本发明提供了一种具有超疏水、催化、抗菌功能的涤纶纤维的制备方法。包括：根据氧化石墨烯制备TiO2插层氧化石墨烯；根据TiO2插层氧化石墨烯制备EDA改性TiO2插层氧化石墨烯；根据EDA改性TiO2插层氧化石墨烯制备超支化聚合物修饰的TiO2插层氧化石墨烯；根据超支化聚合物修饰的TiO2插层氧化石墨烯制备端氟基超支化聚合物修饰的TiO2插层氧化石墨烯功能颗粒；再将功能颗粒与涤纶树脂共混后熔融纺丝。所制备新型涤纶纤维具有超级疏水效果，并且集催化、超疏水、抗菌等功能于一体，且通过化学键的连接可有效提升端氟基超支化聚合物修饰的TiO2插层氧化石墨烯与涤纶纤维之间牢度，提高耐磨性。 1

主权项

1.一种具有超疏水、催化、抗菌功能的涤纶纤维的制备方法，其特征在于是通过端氟基超支化聚合物修饰的TiO₂插层氧化石墨烯功能颗粒与涤纶树脂共混后熔融纺丝制备得到，所述的端氟基超支化聚合物修饰的TiO₂插层氧化石墨烯功能颗粒制备过程包含以下步骤：

（1）根据氧化石墨烯制备TiO₂插层氧化石墨烯；

（2）根据所述TiO₂插层氧化石墨烯制备EDA改性TiO₂插层氧化石墨烯；

（3）根据所述EDA改性TiO₂插层氧化石墨烯制备超支化聚合物修饰的TiO₂插层氧化石墨烯；

（4）根据所述超支化聚合物修饰的TiO₂插层氧化石墨烯制备端氟基超支化聚合物修饰的TiO₂插层氧化石墨烯。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）具体包括：

将氧化石墨烯放入水热反应釜中，在第一预设温度下反应第一预设时间，超声第二预设时间后，在第二预设温度下烘干至无水状态得到脱水后的氧化石墨烯；

将所述脱水后的氧化石墨烯与第一预设比例的盐酸、钛酸四丁酯、氢氧化钠溶液在密闭容器中超声第三预设时间后，获得TiO₂插层氧化石墨烯溶液；

根据所述TiO₂插层氧化石墨烯溶液获得TiO₂插层氧化石墨烯。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第一预设温度为110‑130℃，所述第一预设时间为3‑4小时，所述第二预设时间为30‑50分钟，所述第二预设温度为40‑50℃，所述氧化石墨烯与盐酸、钛酸四丁酯、氢氧化钠的质量的第一预设比例为1:3:50:3，所述第三预设时间为3‑4小时。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）具体包括：

将所述TiO₂插层氧化石墨烯按第二预设比例分散在含有乙烯调节剂、二环己基碳二亚胺和4‑二甲基‑叠氮吡啶的DMF溶液中，通过超声处理后，加热至第三预设温度，反应第四预设时间后，通过去离子水洗涤DMF和离心分离获得所述EDA改性TiO₂插层氧化石墨烯。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述TiO₂插层氧化石墨烯与所述DMF溶液的质量的第二预设比例为1:500，DMF与乙烯调节剂、二环己基碳二亚胺、4‑二甲基‑叠氮吡啶的质量比为1:0.2：0.02:0.004，所述第三预设温度为50‑70℃，所述第四预设时间为9‑12小时。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）具体包括：

将所述EDA改性TiO₂插层氧化石墨烯按第三预设比例分散在含有二环己基碳二亚胺和4‑二甲基‑叠氮吡啶、吡啶和亚磷酸三苯酯的NMP溶液中得到分散体；

将第四预设比例的LiCl粉末和超支化聚合物加入到所述分散体中并搅拌溶解，获得混合物；

将所述混合物在磁力搅拌下加热至第四预设温度后，将其加入至混合物质量10倍的剧烈搅拌的甲醇中；

在第五预设温度下超声分散第五预设时间，蒸出甲醇，用DMF洗涤和离心分离获得超支化聚合物修饰的TiO₂插层氧化石墨烯。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，EDA改性的TiO₂插层氧化石墨烯与NMP溶液的质量的所述第三预设比例为1:160，NMP与DMAP、吡啶、亚磷酸三苯酯的质量比为1:0.006:0.06:0.1，所述EDA改性的TiO₂插层氧化石墨烯与LiCl粉末、超支化聚合物的质量的所述第四预设比例为1:0.6:6，所述第四预设温度为80‑90℃，所述第五预设温度为70‑80℃，所述第五预设时间为9‑10小时，所述的超支化聚合物为端氨基超支化聚合物、端羟基超支化聚合物以及端羧基超支化聚合物中的任意一种或多种。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）具体包括：

将所述超支化聚合物修饰的TiO₂插层氧化石墨烯分散在无水乙醇和去离子水的混合溶液中，在第六预设温度下超声处理第六预设时间，得到超支化聚合物修饰的TiO₂插层氧化石墨烯分散体；

使用乙酸调节超支化聚合物修饰的TiO₂插层氧化石墨烯分散体的pH值，然后在机械搅拌下将第五预设比例的1H，1H，2H，2H‑全氟辛基三乙氧基硅烷缓慢加入到超支化聚合物修饰的TiO₂插层氧化石墨烯分散体中；

将混合物在第七预设温度下搅拌回流第七预设时间，反应后，获取所述端氟基超支化聚合物修饰的TiO₂插层氧化石墨烯。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述第六预设温度为室温，所述第六预设时间为3‑4小时，所述超支化聚合物修饰的TiO₂插层氧化石墨烯与无水乙醇和去离子水的混合溶液（乙醇与水的比例为8:1）的所述第五预设比例为1:1.5，其中乙醇与水的比例为8:1，乙酸调节超支化聚合物修饰的TiO₂插层氧化石墨烯分散体的pH值为2.5‑3，超支化聚合物修饰的TiO₂插层氧化石墨烯与1H，1H，2H，2H‑全氟辛基三乙氧基硅烷的质量比为1:5，所述第七预设温度为80‑90℃，所述第七预设时间为6‑8小时。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于还包括如下步骤：将上述制备的端氟基超支化聚合物修饰的TiO₂插层氧化石墨烯分散于水中，在400W强紫外灯照射下剪切成微纳米级颗粒，之后急速冷冻干燥。

11.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述端氟基超支化聚合物修饰的TiO₂插层氧化石墨烯功能颗粒与涤纶树脂共混后熔融纺丝具体工艺为：经过环吹风冷却，上油，第一次牵伸，卷绕以及二次牵伸，环吹风冷却温度为25‑28℃，风速为4.0‑5.0m/s，第一牵伸温度为160‑180℃，牵伸倍数为1.8‑2.2倍，卷绕张力控制为20‑23cN，纺丝卷绕速度为1500‑2000米/分钟，第二次牵伸温度为135‑145℃，牵伸倍数为3.0‑3.5倍。

12.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，端氟基超支化聚合物修饰的TiO₂插层氧化石墨烯功能颗粒占纤维质量百分数在0.5‑10wt.%之间。