一种具有皮芯结构的光触媒纤维及光触媒纤维的制备方法技术

本发明专利技术属于功能纤维技术领域，公开了一种具有皮芯结构的光触媒纤维及光触媒纤维的制备方法，所述具有皮芯结构的光触媒纤维包括皮层和芯层，所述皮层包括合成树脂和光触媒，其中，所述合成树脂经气流粉碎后与光触媒混合造粒，用于纺丝；所述芯层中含有光稳定剂。本发明专利技术中，利用气流粉碎的方式对合成树脂进行细微化处理，可以更加均匀地与光触媒混合，从而提高光触媒在皮层中的分布均一性，改善光触媒纤维的力学性能与光催化效果，同时，光触媒纤维的芯层含有光稳定剂，可以避免皮层中的光触媒发生光催化反应的同时，导致纤维自身光解的问题，进一步保证了光触媒纤维的力学性能，使得光触媒纤维具有更好的耐久性。光触媒纤维具有更好的耐久性。光触媒纤维具有更好的耐久性。

【技术实现步骤摘要】
一种具有皮芯结构的光触媒纤维及光触媒纤维的制备方法


[0001]本专利技术属于功能纤维
，具体地说，涉及一种具有皮芯结构的光触媒纤维及光触媒纤维的制备方法。

技术介绍

[0002]光触媒纤维是一种具有光催化功能的纤维，一般来说，其制造方法是将纤维或纱线浸入溶胶状态的光触媒中，或在纤维织成织物后，通过丝网印刷法或凹版印刷法对纤维进行包裹覆盖处理。光催化效果在刚开始很好，但由于洗涤后粘合剂脱附，与粘合剂混合的光触媒会脱离，因此经过几次洗涤，其功能性会明显下降。
[0003]而采用溶液共混或熔体共混的方法将光触媒粒子与聚合物混合制得的功能性纤维，纤维内部的光触媒粒子因为无法照射到光，无法发挥作用，且会破坏纤维连续性，影响力学性能。并且，由于光触媒的强氧化能力会使纤维的大分子链段部分断裂，从而增加纤维无定形区分子链末端基的数量，削弱纤维的超分子结构，无论采用什么方法将光触媒附着在纤维表面或纺入纤维内部，都存在光触媒发挥作用的同时，造成纤维材料劣化的问题，最终导致纤维宏观机械性能的下降。董永春等在《一种功能化光触媒纤维的制备方法》中采用皮芯纺丝的方法，制备了皮芯型功能化光触媒PET，其多项性能优于普通PET光触媒纤维，但在长时间使用过程中，仍然有光触媒发挥作用的同时，逐渐分解芯层PET，使纤维老化、性能下降，使用寿命缩短的问题。
[0004]可见，现有技术中，采用光触媒涂覆或浸渍的方式得到的光触媒纤维原丝在使用过程中，由于光触媒易被洗涤脱离，存在其功能性如防污性或抗菌消臭性等随着洗涤次数的增加，效果明显降低的问题。而如果在母粒加工过程中掺入功能性离子，由于微纳尺度的功能性粒子很难在树脂球粒或切片中均匀分散，在纤维制造过程中，局部粒子团聚含量过高易引起纤维断裂、起毛等问题。同时，当光触媒在光照下发挥作用的同时，还会造成纤维性能劣化，力学性能下降的问题。
[0005]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种具有皮芯结构的光触媒纤维及光触媒纤维的制备方法，所述的光触媒纤维能够充分发挥光催化作用，同时自身不会被光解，具有良好的持久耐用性。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术采用技术方案的基本构思是：
[0008]一种具有皮芯结构的光触媒纤维，包括皮层和芯层，所述皮层包括合成树脂和光触媒，其中，所述合成树脂经气流粉碎后与光触媒混合造粒，用于纺丝；所述芯层中含有光稳定剂。
[0009]在上述方案中，光触媒纤维具有皮芯结构，光触媒存在于皮层中，当光照射到本专利技术的光触媒纤维时，会发生光催化反应而产生活性氧和OH自由基，进而通过强氧化还原作
用杀灭细菌、分解和净化臭味物质，同时还具有抗污染功能的防污性能。因此本专利技术的光触媒纤维不仅可用于床上用品、衣服、窗帘、帽子等各种产品，还可广泛用于工业用途。
[0010]采用气流粉碎法对合成树脂进行粉碎，再与光触媒混合造粒，所得含有光触媒的母粒可通过皮芯复合纺丝制成具有皮芯结构的光触媒纤维。由于气流粉碎的方式可以使合成树脂粉碎后的粒径更小，粒径分布更加均匀，相比于常用的粒状料或树脂切片，能够与光触媒混合得更加均匀，进而使所得母粒中光触媒的分散更好，进而在光触媒纤维的皮层中，光触媒的分布更加均一。
[0011]由于光触媒仅存在于皮层中，避免了对纤维整体内部结构的连续性破坏，并且其中的光触媒均匀分散而不存在团聚，进一步保证了光触媒纤维的力学性能。所述光触媒的芯层中含有光稳定剂，能够抵御光照对纤维内部的分解作用，相比于普通光触媒纤维，本专利技术的光触媒纤维不会因光分解作用导致纤维力学性能发生明显劣化，从而具有更好的耐久性。
[0012]同时，本专利技术中，光稳定剂与光触媒分开添加在光触媒纤维的不同区域，避免了光稳定剂的存在影响光触媒发挥光催化作用。光触媒添加在纤维皮层中，相对光稳定剂更接近光触媒纤维的外部空间，因此，光触媒先于芯层中的光稳定剂与光线接触，同时其通过光催化反应而产生活性氧和OH自由基也可以更快地扩散至外部空间，进一步避免了光稳定剂对光线能量的吸收或对光催化产物的捕获，影响光触媒纤维发挥其杀菌除臭功能的问题。
[0013]进一步地，所述皮层和芯层的体积比为1:1～5，优选为1:2～3。
[0014]进一步地，所述皮层中，合成树脂的质量占比为80％～99％，光触媒的质量占比为1％～20％；
[0015]优选地，皮层中合成树脂的质量占比为85％～95％，光触媒的质量占比为5％～15％。
[0016]进一步地，所述芯层中，光稳定剂的质量占比为0.1％～10％，优选为0.5％～5％。
[0017]本专利技术中，将皮层与芯层的体积比，以及光触媒纤维中光触媒和光稳定剂各自的含量控制在上述所述的范围内，既可以保证光触媒充分发挥光催化作用，使光触媒纤维实现有效的抗菌除臭效果，又能够避免光稳定剂对光触媒的作用效果产生削弱或抑制，在提高光触媒纤维耐久性的同时还可以保证光触媒纤维的功能性不受影响。
[0018]进一步地，所述的合成树脂树脂包括以石油为原料经化学合成的聚合物材料；
[0019]优选地，所述合成树脂包括聚酯、尼龙、丙纶中的至少一种；
[0020]优选地，所述的芯层为含有光稳定剂的合成树脂；所述芯层所采用的合成树脂种类与皮层中合成树脂的种类相同或不同。
[0021]本专利技术中，光触媒纤维的皮层和芯层中，合成树脂的种类相同或不同，可根据实际需求进行选择。
[0022]进一步地，所述的光触媒包括金属氧化物类光触媒、金属硫化物类光触媒、可见光响应型光触媒或复合型光触媒。
[0023]本专利技术中，所述的光触媒在受到紫外线或可见光照射时，变为激发态，表现出很强的氧化能力。具体地，所述光触媒可在光照条件下产生活性氧和OH自由基，进而通过强氧化还原作用分解和净化臭味物质。上述所述的金属氧化物类光触媒可以包括如TiO2、ZnO、RuO2、CoO、Ce2O3、Cr2O3、Rh2O3、V2O5、WO3等氧化物；所述的金属硫化物可以包括如ZnS和CdS等
硫化物；所述的可见光响应型光触媒可以是BiVO4等。
[0024]进一步地，所述光稳定剂包括紫外线吸收剂、紫外线猝灭剂和自由基捕获剂中的至少一种；
[0025]优选地，所述的紫外线吸收剂至少包括二苯甲酮类紫外线吸收剂或苯并三唑类紫外线吸收剂；所述的紫外线猝灭剂包括金属络合物，优选为二价镍络合物；所述的自由基捕获剂包括受阻胺类自由基捕获剂。
[0026]在上述方案中，所述紫外线吸收剂具有吸收阳光及荧光光源中紫外线部分的能力，可通过吸收部分光能减缓光触媒纤维中合成树脂的老化。若合成树脂分子已吸收紫外光而激发，生成激发态能，则所述紫外线猝灭剂能将受激分子上的激发态能消除，使之返回到低能状态，避免合成树脂分子链产生自由基。通过以上过程可实现减缓光触媒纤维中合成树脂在光照条件下老化的效果。所述自由基捕获剂可通过捕捉合成树脂自身接受光照产生的，或光触媒在光照条本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有皮芯结构的光触媒纤维，包括皮层和芯层，其特征在于，所述皮层包括合成树脂和光触媒，其中，所述合成树脂经气流粉碎后与光触媒混合造粒，用于纺丝；所述芯层中含有光稳定剂。2.根据权利要求1所述的具有皮芯结构的光触媒纤维，其特征在于，所述皮层和芯层的体积比为1:1～5，优选为1:2～3。3.根据权利要求1或2所述的具有皮芯结构的光触媒纤维，其特征在于，所述皮层中，合成树脂的质量占比为80％～99％，光触媒的质量占比为1％～20％；优选地，皮层中合成树脂的质量占比为85％～95％，光触媒的质量占比为5％～15％。4.根据权利要求1
‑
3任一所述的具有皮芯结构的光触媒纤维，其特征在于，所述芯层中，光稳定剂的质量占比为0.1％～10％，优选为0.5％～5％。5.根据权利要求1
‑
4任一所述的具有皮芯结构的光触媒纤维，其特征在于，所述的合成树脂树脂包括以石油为原料经化学合成的聚合物材料；优选地，所述合成树脂包括聚酯、尼龙、丙纶中的至少一种；优选地，所述的芯层为含有光稳定剂的合成树脂；所述芯层所采用的合成树脂种类与皮层中合成树脂的种类相同或不同。6.根据权利要求1
‑
5任一所述的具有皮芯结构的光触媒纤维，其特征在于，所述光稳定剂包括紫外线吸收剂、紫外线猝灭剂和自由基捕获剂中的至少一种；优选地，所述的紫外线吸收剂至少包括二苯甲酮类紫外线吸收剂或苯并三唑类紫外线吸收剂，所述的紫外线猝灭剂包括金属络合物，所述的自由基捕获剂包括受阻胺类自由基捕获剂。7.一种光触媒纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、采用气流粉碎法粉碎合成树脂，得到合成树脂粉体；S2、将光触媒与步骤S1得...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘金坤，王宝清，李新新，王兆杰，高帅，
申请(专利权)人：山东安然纳米实业发展有限公司，
类型：发明
国别省市：