生物质石墨烯改性再生聚酯纤维的制备及性能

生物质石墨烯改性再生聚酯纤维的制备及性能
孙海波 王双成 马军强 栾 峰 吕冬生
(山东圣泉新材料股份有限公司,山东济南,250204)
摘要: 研究生物质石墨烯改性再生聚酯纤维的功能性㊂采用聚合物熔融共混纺丝方法制备出生物质石墨烯改性再生聚酯纤维㊂测试了生物质石墨烯改性再生聚酯纤维的力学性能㊁抗菌性能㊁远红外性能和微循环性能㊂结果表明:与普通再生聚酯纤维相比,生物质石墨烯改性再生聚酯纤维力学性能得到改善,抗菌性能和远红外性能也得到显著提高;同时生物质石墨烯改性再生聚酯纤维面料对人体血流灌注量提升了21%,皮肤表面温度提升了4%㊂认为:生物质石墨烯改性再生聚酯纤维具有良好的功能性㊂
关键词: 生物质石墨烯;再生聚酯纤维;断裂强力;抗菌性能;远红外性能;微循环
中图分类号:T S102.52+2T Q342+.2 文献标志码:B 文章编号:1000-7415(2019)12-0006-03
M a n u f a c t u r e a n dP r o p e r t y o f
B i o m a s sG r a p h e n eM o d i f i e dR e g e n e r a t e dP o l y e s t e rF i b e r
S U NH a i b o W A N GS h u a n g c h e n g M AJ u n q i a n g L U A NF e n g L Y UD o n g s h e n g (S h a n d o n g S h e n g q u a nN e w M a t e r i a l C o.,L t d.,S h a n d o n g J i n a n,250204)
A b s t r a c t T h e f u n c t i o n a l i t y o f b i o m a s s g r a p h e n em o d i f i e d r e g e n e r a t e d p o l y e s t e r f i b e rw e r e s t u d i e d.T h e b i o-m a s s g r a p h e n em o d i f i e d r e g e n e r a t e d p o l y e s t e r f i b e rw a s p r o d u c e d b y p o l y m e rm e l t b l e n d i n g s p i n n i n g m e t h o d.T h e m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s,a n t i b a c t e r i a l r e s i s t a n c e,f a r i n f r a r e d p r o p e r t y a n dm i c r o c i r c u l a t i o no f t h eb i o m a s s g r a p h e n e m o d i f i e dr e g e n e r a t e d p o l y e s t e r f i b e rw e r e t e s t e d.T h e t e s t r e s u l t s s h o w e d t h a t t h em e c h a n i c a l p r o p e r t y o f t h e b i o-m a s s g r a p h e n em o d i f i e d r e g e n e r a t e d p o l y e s t e r f i b e rw e r e i m p r o v e d c o m p a r e dw i t h c o mm o n r e g e n e r a t e d p o l y e s t e r f i b e r.T h e a n t i b a c t e r i a l p r o p e r t y a n df a r i n f r a r e d p r o p e r t y w e r eo b v i o u s l y i m p r o v e dt o o.M e a n w h i l e,t h eh u m a n b o d y b l o o d p e r f u s i o na m o u n tw a s i n c r e a s e db y21%f o r t h e f a b r i cw i t h t h eb i o m a s s g r a p h e n em o d i f i e d r e g e n e r a-t e d p o l y e s t e r f i b e r.T h e s k i n s u r f a c e t e m p e r a t u r ew a s i n c r e a s e db y4%.I t i s c o n s i d e r e d t h a t t h e b i o m a s s g r a p h e n e m o d i f i e d r e g e n e r a t e d p o l y e s t e r f i b e r h a s e x c e l l e n t f u n c t i o n a l i t y.
K e y W o r d s B i o m a s sG r a p h e n e,R e g e n e r a t e dP o l y e s t e rF i b e r,B r e a k i n g S t r e n g t h,A n t i b a c t e r i a l P r o p e r t y,F a r I n f r a r e dP r o p e r t y,M i c r o c i r c u l a t i o n
伴随着聚酯包装瓶的大量使用,其产生的废弃物难以降解,对环境造成很大的污染;同时在当今石油资源日趋减少的状况下,资源再利用,大力发展循环经济势在必行㊂通过查阅资料,了解到再生聚酯纤维是化纤发展的一个重要方向,具有战略性意义[1-2]㊂目前欧美等国家都在大力推广使用再生聚酯,如耐克㊁阿迪达斯㊁宜家家居㊁迪卡侬㊁Z A R A等国际品牌对于再生涤纶非常青睐㊂宜家家居㊁迪卡侬㊁耐克都制定了相关计划,截止到2035年实现公司销售的所有聚酯产品全部使用100%再生聚酯㊂生产循环再利用化纤产品的原料,包括回收的聚酯瓶㊁废旧纺织品以及加工作者简介:孙海波(1988 ),男,工程师,s e a b o b103@163.c o m 收稿日期:2019-06-24
过程中的边角料㊁废丝等㊂今后的发展,优质的循环再利用化纤企业的规模将日益扩大,再生聚酯也将越来越多地替代原生涤纶㊂生物质石墨烯是从玉米芯中提炼出来的,同样也属于一种再生原料,将生物质石墨烯与再生聚酯复合制备生物质石墨烯改性再生聚酯纤维,该复合纤维环保可再生,同时具有抗菌抑菌㊁远红外等功能[3-5]㊂
1 试验部分
1.1 原料与设备
原料:生物质石墨烯㊁聚酯切片㊂
设备:T S75P型切片干燥器,E P90F O型螺杆挤压机,S W46S S D型卷绕头,塑料粉磨机㊂
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1.2 试验方法
1.2.1 生物质石墨烯改性再生聚酯纤维的制备
先用塑料粉磨机将聚酯切片磨成粉末,再将生物质石墨烯按照质量5%~20%的比例添加到聚酯粉末中,混和均匀后,加到螺杆挤出机中挤出㊁切粒,制得生物质石墨烯改性再生聚酯母粒㊂再将生物质石墨烯改性再生聚酯母粒按照一定的比例加入到再生聚酯熔体纺丝液,通过熔体纺丝机进行纺丝,制备出生物质石墨烯含量为0.5%㊁1%的186.7d t e x/72F生物质石墨烯改性再生聚酯纤维,主要生产工艺:干燥温度110℃~ 130℃,干燥时间8h~12h,挤压机一区温度290℃,挤压机二区温度290℃,挤压机三区温度280℃,挤压机四区温度275℃,挤压机五区温度270℃,联苯温度285℃,侧吹风速度0.5m/s,卷绕速度3100m/m i n㊂
1.2.2 生物质石墨烯改性再生聚酯纤维的性能
表征
采用L L Y-06E型电子单纤维强力仪,根据F Z/T98009 2011‘电子单纤维强力仪“,测试纤维断裂强度,夹持隔距为10mm,拉伸速度20mm/m i n,每个样品测试20次,取平均值㊂参照标准G B/T20944.3 2008‘纺织品抗菌性能的评价第三部分:振荡法“,测定了生物质石墨烯改性再生聚酯纤维对大肠杆菌㊁白色念珠菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率㊂
生物质石墨烯改性再生聚酯纤维的远红外性能,委托国家红外及工业电热产品质量监督检验中心测试,测试标准参照G B/T30127 2013‘纺织品远红外性能的检测和评价“㊂
利用激光多普勒血流仪测试生物质石墨烯改性再生聚酯纤维的微循环功能㊂
2 结果与分析
2.1 力学性能分析
186.7d t e x/72F生物质石墨烯改性再生聚酯纤维和普通再生聚酯纤维的力学性能指标如下㊂其中,再生聚酯即生物质石墨烯改性再生聚酯纤维㊂
纤维种类 再生聚酯普通再生聚酯
线密度偏差率/%2.83.0
线密度C V/%0.550.58
长度偏差率/%00
断裂强度
/c N㊃d t e x-14.54.0
断裂强度C V/%2.22.3
断裂伸长率/%24.323.3
断裂伸长率C V/%4.24.0
卷曲收缩率/%7.937.95
卷曲稳定度/%77.377.0
由以上数据可知,生物质石墨烯改性再生聚酯纤维与普通再生聚酯纤维相比,力学性能得到一定的改善㊂这是由于生物质石墨烯组分表面具有大量极性官能团,可以增加无定形区分子链之间的相互作用,也与基体聚合物建立较强的相互作用,同时生物质石墨烯组分也具有承载外加负荷的作用,应力能通过两相界面传递,可以被均匀地分散,减小了应力集中的发生,使得纤维的力学性能有所改善㊂
2.2 抑菌性能测试
生物质石墨烯改性再生聚酯纤维对几种菌的抑菌率测试结果见表1㊂
表1 生物质石墨烯改性再生聚酯纤维对几种菌的抑菌率测试结果
由表1可以看出,当石墨烯的添加量为0.5%或1%时,纤维对金黄色葡萄球菌㊁大肠杆菌㊁白色念珠菌抑菌率都达到99%,远超过国家标准要求,具有良好的抑菌效果㊂文献[6]指出,纳米级的石墨烯对于细菌都有杀伤效果,这是因为纳米级的石墨烯本身是连成一串的碳原子,像一层很密实的布㊂他们提出三种机理:一是直接 砍”,石墨烯就如同锋利的刀,直接把细菌砍死;二是 饿死”细菌,把细菌包裹起来吸收不到营养,活活 饿死”;三是缓慢消亡,细菌将石墨烯吞噬,导致细菌缓慢消亡㊂2.3 远红外性能测试
按照G B/T30127 2013‘纺织品远红外性能的检测和评价“规定,对于絮片类㊁非织造类㊁毛绒类等疏松样品,若试样的远红外法向发射率不低于0.83%,且远红外辐射30s时试样温升不小于1.7℃时,样品具有远红外功能㊂生物质石墨烯改性再生聚酯纤维远红外性能测试结果见表2㊂
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2019年12月 C o t t o nT e x t i l eT e c h n o l o g y
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表2 生物质石墨烯改性再生聚酯纤维远红外性能
测试结果
通过表2数据可以看出,
当石墨烯的添加量大于0.5%时,生物质石墨烯改性再生聚酯纤维的远红外发射率和远红外温升均远大于国家标准要求,属于远红外功能材料㊂
2.4 微循环性能测试
生物质石墨烯改性再生聚酯纤维面料微循环性能测试结果见表3㊂
表3 生物质石墨烯改性再生聚酯纤维面料微循环
性能指标
由表3数据可以看出,
与普通面料相比,生物质石墨烯改性再生聚酯纤维面料对人体血流灌注量(P U 值)提升了21%,
对皮肤表面温度提升了4%,
说明生物质石墨烯改性再生聚酯纤维面料能够改善人体微循环,加快新陈代谢㊂3 结论
(1)通过力学性能测试得出,添加一定量的生物质石墨烯对再生聚酯纤维的力学性能有一定的改善㊂
(2
)抑菌性能测试表明,生物质石墨烯改性再生聚酯纤维对大肠杆菌㊁金黄色葡萄球菌㊁白色念珠菌的抑菌率都达到99%,具有良好的抑菌效果㊂
(3
)远红外性能测试结果表明,生物质石墨烯改性再生聚酯纤维具有良好的远红外功能㊂(4
)微循环测试分析表明,生物质石墨烯改性再生聚酯纤维面料能够改善人体微循环㊁促进新陈代谢㊂参考文献:
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,2016(138):
2064-2077.陕西元丰纺织技术研究有限公司专利技术展示
专利名称:
一种超仿棉/棉混纺织物轧染染色工艺 专利号:
Z L201510992602.4
该专利由陕西元丰纺织技术研究有限公司肖倩倩㊁赵雷㊁张生辉等3人共同完成㊂本发明涉及一种超仿棉/棉混纺织物轧染染色工艺,包
括退浆煮炼㊁丝光㊁预定型㊁染色等工艺流程㊂实现产品的连续㊁大批量生产,克服以往溢流染色工艺只能间歇式㊁小批量生产的问题,提高了生产效率,减少了缸差㊂本技术方案处理后的织物,颜色鲜艳丰满,色牢度高,手感和穿着舒适性好㊂与常规轧染工艺相比,用碱量低,染色温度低,能耗小,节能环保㊂
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