本發(fā)明屬于功能材料和功能纖維制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多功能聚酰胺纖維的制備方法。

背景技術(shù)：

目前聚酰胺纖維功能化品種越來越多，根據(jù)不同的功能實現(xiàn)方法有所不同，例如為了實現(xiàn)聚酰胺纖維的功能化，常用方法為表面改性技術(shù)和共混改性技術(shù)。然而隨著社會的發(fā)展，單一的功能越來越難以滿足多領(lǐng)域、多功能的要求。

專利CN101942759A是將纖維加入到含有硝酸銀的溶液中吸附溶液中的硝酸銀，再通過對吸附硝酸銀后的纖維進行還原得到表面附著銀的抗菌纖維或織物。該方法不能形成均一穩(wěn)定的抗菌涂層，且抗菌時間有限，不能達到持久抗菌。整個過程過于復(fù)雜極易對環(huán)境產(chǎn)生污染。后者則是將抗菌組分直接或改性后加入到聚合物中，通過螺桿擠出制備抗菌母粒，再經(jīng)過熔融紡絲技術(shù)制備抗菌纖維。專利CN103038403A是通過在延伸處理后進行特定范圍內(nèi)的松弛熱處理制備了具有耐磨性功能聚酯纖維。專利CN103710963A通過添加高含量的多種無機納米粉體為聚酯基體提供多功能，該方法添加量高不易分散，效果較差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種多功能聚酰胺纖維的制備方法，所述的多功能聚酰胺纖維中抗菌客體組分的添加量少、分散均勻，功能持久，操作簡便。

為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種多功能聚酰胺纖維的制備方法，包括以下步驟：

第一步：將功能性金屬離子通過離子交換進入α-ZrP形成功能性的α-ZrP，然后利用KH550改性功能性的α-ZrP，將碳材料酸化處理，得到酸化處理的碳材料，利用E51環(huán)氧改性劑對酸化處理后的碳材料改性，得到改性的碳材料，將KH550改性的功能性的α-ZrP加入到所述改性的碳材料中形成多功能納米團簇；

第二步：將所述多功能納米團簇和聚酰胺基體在180~270℃下共混造粒，并干燥，最后經(jīng)熔融紡絲法紡制成多功能聚酰胺纖維。

優(yōu)選地，所述的功能性金屬離子為氯化銅、硫酸銅、硝酸銅、硝酸銀和氯化鍺中的至少一種。

優(yōu)選地，所述的碳材料為碳納米管、納米碳黑和納米石墨中的至少一種。

優(yōu)選地，所述的KH550改性的功能性的α-ZrP和所述改性的碳材料的質(zhì)量比為1:1-10。

優(yōu)選地，所述的多功能納米團簇的尺寸在300~700 nm。

優(yōu)選地，所述的聚酰胺基體為聚己內(nèi)酰胺、聚己二酸己二胺、聚十一內(nèi)酰胺、聚十二內(nèi)酰胺、聚癸二酰己二胺、聚十二烷二甲酰己二胺、聚癸二酰癸二胺或聚己二酰間苯二甲胺。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：

（1）將功能性金屬離子通過離子交換進入α-ZrP，實現(xiàn)了α-ZrP對功能性金屬離子的負(fù)載；并通過KH550改性增加了α-ZrP與聚合物基體的相容性同時，為α-ZrP表面引入了大量的氨基；

（2）采用E51對酸化處理的納米碳材料改性，增加了碳材料與基體的相容性，并為碳材料表面提供了大量的環(huán)氧基團；

（3）得到的多功能納米團簇可實現(xiàn)一次添加多種功能且添加量少，功能持久，并且不影響聚合物納米材料的成型；

（4）方法操作簡單、高效，成本低，效用持久，應(yīng)用前景廣闊；

（5）制備的多功能聚酰胺纖維可有效應(yīng)用在家用紡織品、服裝、大飛機、高鐵等內(nèi)飾，航天員服飾，軍用作戰(zhàn)服飾等。通過本發(fā)明多功能聚酰胺纖維的產(chǎn)業(yè)化可以有效填補國內(nèi)的多功能纖維制備技術(shù)空白。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。

本發(fā)明各實施例中的磷酸鋯納米粉體為市售產(chǎn)品，粒徑為100-700 nm，納米碳粉體為市售產(chǎn)品碳納米管長度為200-700 nm，納米碳黑粒徑為100-500 nm，納米石墨的粒徑為200-700 nm。

實施例1：

一種多功能聚酰胺纖維的制備方法，具體步驟為：

第一步：將19.5g α-ZrP加入到100 ml四氫呋喃中，超聲并機械攪拌，超聲功率為50W，時間為20min；機械攪拌的轉(zhuǎn)速為200r/min，時間為20min；1.7g氯化銅加入溶液中，反應(yīng)6h；滴加硅烷偶聯(lián)劑KH550繼續(xù)反應(yīng)，KH550的滴加量與α-ZrP的質(zhì)量比為0.5:1；添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%的硝酸處理多壁碳納米管；反應(yīng)溫度為80℃，反應(yīng)的時間為12 h。添加E51改性酸化的多壁碳納米管；酸化碳材料與環(huán)氧改性劑E51摩爾比為1:5，反應(yīng)溫度為80℃，反應(yīng)時間為12 h。環(huán)氧改性的多壁碳納米管與KH550-α-ZrP的摩爾比為1:1；升高溫度至80℃，繼續(xù)反應(yīng)16h；利用丙酮洗滌3次，過濾真空烘箱60℃烘干12h；

第二步：將上述多功能納米團簇和PA6按質(zhì)量比5:95在210℃~270℃下共混造粒，并干燥，最后經(jīng)熔融紡絲法（紡絲溫度為230~290℃）紡制成多功能PA6纖維。纖維中多功能粉體的尺寸在300-700 nm。該纖維對大腸桿菌的抗菌率＞90%，對金黃色葡萄球菌的抗菌率＞85%，對白色念珠菌的抗菌率＞60%。織物耐水洗次數(shù)＞80次。該纖維的體積電阻率小于108Ω·cm。

實施例2：

一種多功能聚酰胺纖維的制備方法，具體步驟為：

第一步：將19.5g α-ZrP加入到100 ml DMF中，超聲并機械攪拌，超聲功率為35W，時間為60 min；機械攪拌的轉(zhuǎn)速為300r/min，時間為15min；1.6g硫酸銅加入溶液中，反應(yīng) 12 h；滴加硅烷偶聯(lián)劑KH550繼續(xù)反應(yīng)，KH550的滴加量與α-ZrP的質(zhì)量比為1:1；添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%的硝酸處理多壁碳納米管；反應(yīng)溫度為75℃，反應(yīng)的時間為24 h。添加E51改性酸化的多壁碳納米管；酸化碳材料與環(huán)氧改性劑E51摩爾比為1:5，反應(yīng)溫度為75℃，反應(yīng)時間為24 h。環(huán)氧改性的多壁碳納米管與KH550-α-ZrP的摩爾比為1:1；升高溫度至80℃，繼續(xù)反應(yīng)16h；利用丙酮洗滌3次，過濾真空烘箱60℃烘干12h；

第二步：將上述多功能納米團簇和PA 66按質(zhì)量比3:97在210℃~270℃下共混造粒，并干燥，最后經(jīng)熔融紡絲法（紡絲溫度為230~290℃）紡制成多功能PA66纖維。纖維中多功能粉體的尺寸在500-700 nm。該纖維對大腸桿菌的抗菌率＞85%，對金黃色葡萄球菌的抗菌率＞80%，對白色念珠菌的抗菌率＞60%。織物耐水洗次數(shù)＞80次。該纖維的體積電阻率小于108Ω·cm。

實施例3：

一種多功能聚酰胺纖維的制備方法，具體步驟為：

第一步：將19.5g α-ZrP加入到100 ml四氫呋喃中，超聲并機械攪拌，超聲功率為50W，時間為30min；機械攪拌的轉(zhuǎn)速為300r/min，時間為30min；0.85g硝酸銀加入溶液中，反應(yīng)18 h；滴加硅烷偶聯(lián)劑KH550繼續(xù)反應(yīng)，KH550的滴加量與α-ZrP的質(zhì)量比為1:1；添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%的硝酸處理納米碳黑；反應(yīng)溫度為80℃，反應(yīng)的時間為12 h。添加E51改性酸化的納米碳黑；酸化碳材料與環(huán)氧改性劑E51摩爾比為1:5，反應(yīng)溫度為80℃，反應(yīng)時間為24 h。環(huán)氧改性的多壁碳納米管與KH550-α-ZrP的摩爾比為1:1；升高溫度至80℃，繼續(xù)反應(yīng)16h；利用丙酮洗滌3次，過濾真空烘箱60℃烘干12 h；

第二步：將上述多功能納米團簇和MXD6按質(zhì)量比5:95在210℃~270℃下共混造粒，并干燥，最后經(jīng)熔融紡絲法（紡絲溫度為230~290℃）紡制成多功能MXD6纖維。纖維中多功能粉體的尺寸在200-500 nm。該纖維對大腸桿菌的抗菌率＞90%，對金黃色葡萄球菌的抗菌率＞90%，對白色念珠菌的抗菌率＞70%?？椢锬退创螖?shù)＞80次。該纖維的體積電阻率小于109Ω·cm。

實施例4：

一種多功能聚酰胺纖維的制備方法，具體步驟為：

第一步：將39g α-ZrP加入到100 ml DMF中，超聲并機械攪拌，超聲功率為35 W，時間為60min；機械攪拌的轉(zhuǎn)速為300r/min，時間為60 min；1.35g氯化銅和0.11g氯化鍺加入溶液中，反應(yīng)12 h；滴加硅烷偶聯(lián)劑KH550繼續(xù)反應(yīng)，KH550的滴加量與α-ZrP的質(zhì)量比為1:1；添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%的硝酸處理多壁碳納米管；反應(yīng)溫度為75℃，反應(yīng)的時間為18 h。添加E51改性酸化的多壁碳納米管；酸化碳材料與環(huán)氧改性劑E51摩爾比為1:10，反應(yīng)溫度為75℃，反應(yīng)時間為24 h。環(huán)氧改性的多壁碳納米管與KH550-α-ZrP的摩爾比為1:1；升高溫度至80℃，繼續(xù)反應(yīng)16h；利用丙酮洗滌3次，過濾真空烘箱60℃烘干12h；

第二步：將上述多功能納米團簇和PA6按質(zhì)量比2:98在210℃~270℃下共混造粒，并干燥，最后經(jīng)熔融紡絲法（紡絲溫度為230~290℃）紡制成多功能PA6纖維。纖維中多功能粉體的尺寸在300-700 nm。該纖維對大腸桿菌的抗菌率＞90%，對金黃色葡萄球菌的抗菌率＞85%，對白色念珠菌的抗菌率＞60%?？椢锬退创螖?shù)＞80次。該纖維的體積電阻率小于10⁸ Ω·cm。摩擦法測量負(fù)離子產(chǎn)生量每立方厘米400 ~1000個。

實施例5：

一種多功能聚酰胺纖維的制備方法，具體步驟為：

第一步：將39 g α-ZrP加入到100 ml四氫呋喃中，超聲并機械攪拌，超聲功率為50W，時間為30min；機械攪拌的轉(zhuǎn)速為300r/min，時間為30min；1.7g硝酸銀和0.2 g氯化鍺加入溶液中，反應(yīng)12 h；滴加硅烷偶聯(lián)劑KH550繼續(xù)反應(yīng)，KH550的滴加量與α-ZrP的質(zhì)量比為0.5:1；添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%的硝酸處理納米石墨；反應(yīng)溫度為80℃，反應(yīng)的時間為24 h。添加E51改性酸化的納米石墨；酸化碳材料與環(huán)氧改性劑E51摩爾比為1:10，反應(yīng)溫度為80℃，反應(yīng)時間為18 h。環(huán)氧改性的多壁碳納米管與KH550-α-ZrP的摩爾比為1:1；升高溫度至80℃，繼續(xù)反應(yīng)16h；利用丙酮洗滌3次，過濾真空烘箱60℃烘干12h；

第二步：將上述多功能納米團簇和PA66按質(zhì)量比1:99在210℃~270℃下共混造粒，并干燥，最后經(jīng)熔融紡絲法（紡絲溫度為230~290℃）紡制成多功能PA66纖維。纖維中多功能粉體的尺寸在500-700 nm。該纖維對大腸桿菌的抗菌率＞95%，對金黃色葡萄球菌的抗菌率＞90%，對白色念珠菌的抗菌率＞70%?？椢锬退创螖?shù)＞80次。該纖維的體積電阻率小于10¹⁰ Ω·cm。摩擦法測量負(fù)離子產(chǎn)生量每立方厘米400 ~1000個。