本发明专利技术公开一种PET-有机插层α-ZrP复合纤维材料的制备方法，包括如下步骤：1)将用硅烷偶联剂与α-ZrP插层反应得到的有机插层α-ZrP和充分干燥的PET按0.1:99～20:80的重量比混合，得到混合物料，将此混合物料用双螺杆挤出机在250～290℃熔融混合得到PET-有机插层α-ZrP复合树脂切片；2)将步骤1)制得的PET-有机插层α-ZrP复合树脂切片充分干燥，然后按照常规的熔融纺丝法进行纺丝，即可得到PET-有机插层α-ZrP复合纤维材料。该方法生产的复合纤维可纺性好，成纤强度高，并具有阻燃、抗疲劳、尺寸稳定和气体阻隔的特性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及有机插层a -ZrP复合材料
，特别是涉及一种PET-有机插层a -ZrP复合纤维材料的制备方法。
技术介绍
PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)是由对苯二甲酸和乙二醇发生酯化反应得到的高聚物。PET纤维因具有高模量、高强度、高弹性、保形性和耐热性等优点，在1972年就成为了合成纤维中产量最大、用途最广的纤维品种。但是，近年来PET的两大主要原料对苯二甲酸和乙二醇受原油涨价影响，价格不断上涨，增加了企业的生产成本，同时国内许多PET生产企业规模相对较小，生产技术较为落后，加之出口受阻，从而导致国内PET供应量骤增，市场竞争加剧。特别是我国的PET绝大部分是作为纤维用，并且主要是用作常规PET纤维，而这类PET因处于供大于求的状况，使企业利润大幅下滑，甚至有不少中、小规模的企业生产线已停产。因而，研发功能化PET新产品是改变这种窘况的途径之一，PET纤维在制造过程中可以添加许多功能材料(如蒙脱土、水滑石、有机阻燃剂等)制成具有特殊功能的纤维以满足不同的需要。双磷酸一氢化错一水化合物(分子式:Zr(HP04).Η20，简称a -ZrP)是一种类似蒙脱土(MMT)结构的阳离子型层状化合物，a-ZrP具有显著的优点，如高的离子交换能力、长径比可控、良好的热稳定性和化学稳定性，常被用作无机填料制备聚合物/无机复合材材料。a -ZrP纳米复合材料具有添加量少、全面提高聚合物性能、材料密度低、基本保持材料原有加工性能等优点，代表了今后复合材料的发展方向。当a _ZrP具有良好的分散性能，可以广泛应用于高分子材料行业作为纳米聚合物高分子材料的添加剂，提高阻燃、抗冲击、抗疲劳、尺寸稳定性及气体阻隔性能等，从而起到增强聚合物综合物理性能的作用，同时改善物料加工性能。然而，由于a-ZrP属于亲水性无机化合物，与疏水性聚合物的相容性较差，难以均匀分散在聚合物基体中，给使用加工(纺丝、注塑等)造成了困难，同时，也无法再聚合物改性中有效发挥作用。目前，PET-有机插层a-ZrP复合纤维材料主要是通过原位聚合的方法制备的，存在着成本高、生产工艺复杂及工业化转移困难等问题，通过共混法制备PET-有机插层a -ZrP复合纤维材料鲜有报道。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种PET-有机插层a -ZrP复合纤维材料的制备方法，该方法生产的复合纤维可纺性好，成纤强度高，并具有阻燃、抗疲劳、尺寸稳定和气体阻隔的特性。为了解决上述问题，本专利技术采用如下技术方案:本专利技术的一种PET-有机插层a -ZrP复合纤维材料的制备方法，包括如下步骤:1)将a -ZrP分散于水和乙醇的混合溶液中；2)加入小分子胺反应；3)再滴加硅烷偶联剂继续反应；4)固相产物经分离、洗涤和烘干即可得到改性的α-ZrP;5)所述改性的a -ZrP在250?320°C条件下处理，即得到有机改性a -ZrP ；6)将所述有机改性a -ZrP和充分干燥的PET按0.1:99?20:80的重量比混合，得到混合物料，将此混合物料用双螺杆挤出机熔融共混得到PET-有机插层a -ZrP复合树脂切片；7)将所述PET-有机插层a _ZrP复合树脂切片充分干燥后在熔融纺丝机中进行纺丝得到所述的PET-有机插层a -ZrP复合纤维材料，其纤维的纤度为130?190dtex，断裂强度为1.0?4.0cN/dtex,断裂伸长率为90?160 %。作为优选的技术方案:本专利技术所述的PET-有机插层a -ZrP复合纤维材料的制备方法，步骤1)中，所述水和乙醇的混合溶液，水与乙醇的质量比为1:2?1:8 ;分散后a -ZrP的浓度为0.005?0.02g/ml ;所述分散是指在室温条件下，超声并机械搅拌；机械搅拌的转速为200?800r/min,时间为20?50min ;所述超声是指在室温条件下，超声功率为50?90W，时间为20?50mino本专利技术所述的PET-有机插层a -ZrP复合纤维材料的制备方法，小分子胺与a -ZrP的摩尔比为1:2.0?1:4.0，加入小分子胺反应的时间为0.6?1.8h ;所述小分子胺为甲胺、乙胺或正丙胺。本专利技术所述的PET-有机插层a -ZrP复合纤维材料的制备方法，硅烷偶联剂的滴加量与a -ZrP的质量比为0.5:1?2.0:1 ;滴加速率为0.1?1.5ml/min ;所述继续反应的时间为3?8h ;所述硅烷偶联剂为3-氨基丙基-三乙氧基硅烷，γ -甲基-丙烯酰氧基-丙基-三甲氧基硅烷或γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。本专利技术所述的PET-有机插层a -ZrP复合纤维材料的制备方法，步骤4)中，固相产物与溶剂分离采用旋转蒸发仪；所述洗涤是先在浓度为90?98%的丙酮与水的混合溶液浸泡24?36h，后用大量丙酮溶液清洗3?5次直至产物中无残留的反应原料；所述烘干为置于真空烘箱中，60?80°C，真空度0.05?0.1MPa条件下烘干24?36h ;步骤5)中，所述处理是指将改性的a -ZrP在250?320°C条件下烘焙3?lOmin。本专利技术所述的PET-有机插层a -ZrP复合纤维材料的制备方法，所述有机改性a -ZrP外观为白色粉末；所述有机改性a -ZrP为层状化合物，层间距为1.60?1.90nm ;所述有机改性a -ZrP由a -ZrP和硅烷偶联剂组成，硅烷偶联剂插在a -ZrP层间，硅烷偶联剂在a -ZrP上的接枝率为6?18% ;所述有机改性a -ZrP起始分解温度为340?400°C ；所述有机改性a -ZrP能够均匀分散在非极性有机溶剂正己烷中。本专利技术所述的PET-有机插层a-ZrP复合纤维材料的制备方法，步骤6)中，所述充分干燥的PET是在120?180°C的温度下干燥4?8h ;所述混合物料用双螺杆挤出机在250?290°C熔融混合得到PET-有机插层a -ZrP复合树脂切片。本专利技术所述的PET-有机插层a -ZrP复合纤维材料的制备方法，PET-有机插层a -ZrP复合树脂切片中有机插层a -ZrP的质量百分含量为0.1?20%。本专利技术所述的PET-有机插层a -ZrP复合纤维材料的制备方法，步骤7)中，所述PET-有机插层a -ZrP复合树脂切片的充分干燥是在在120?180°C的温度下干燥4?8h ;所述充分干燥的PET-有机插层a -ZrP复合树脂切片在熔融纺丝机中250?290°C的温度下进行纺丝得到所述的PET-有机插层a -ZrP复合纤维材料。有益效果本专利技术中硅烷偶联剂有机插层改性的磷酸锆在PET基体中的分散性提高，与PET基体的相容性提高，克服了磷酸锆分散不匀造成的加工困难，且没有改变原先PET纤维材料的纺丝加工工艺、使用特性，采用常规熔融纺丝工艺，提高了可纺性和成纤强度，并具有可控导电、导热、抗静电和生物降解的特性；本专利技术在加工成品过程中可采用与现有PET相同的加工工艺参数，即使在340°C的温度条件下，硅烷偶联剂有机插层改性的有机插层a -ZrP也不发生分解，而现有技术中，常见有机插层a -ZrP在高于250°C就有分解，远低于PET的加工温度，因而会影响制成品的质量，本专利技术在加工成品过程中仍可采用与现有PET相同的加工工艺参数，工艺简化。本专利技术由于使用的有机插层a -ZrP制备工艺本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种PET‑有机插层α‑ZrP复合纤维材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将α‑ZrP分散于水和乙醇的混合溶液中；2)加入小分子胺反应；3)再滴加硅烷偶联剂继续反应；4)固相产物经分离、洗涤和烘干即可得到改性的α‑ZrP；5)所述改性的α‑ZrP在250～320℃条件下处理，即得到有机改性α‑ZrP；6)将所述有机改性α‑ZrP和充分干燥的PET按0.1:99～20:80的重量比混合，得到混合物料，将此混合物料用双螺杆挤出机熔融混合得到PET‑有机插层α‑ZrP复合树脂切片；7)将所述PET‑有机插层α‑ZrP复合树脂切片充分干燥，然后按照常规的熔融纺丝法进行纺丝，即可得到PET‑有机插层α‑ZrP复合纤维材料，其纤维的纤度为130～190dtex，断裂强度为1.0～4.0cN/dtex，断裂伸长率为90～160％。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：朱美芳，周家良，孙宾，王兴平，王炜，俞丹，杜亚，王斌，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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