[發明專利]駐極體復合短纖維及其制備方法

在審

• 申請號: 202010852741.8
• 申請日: 2020-08-22
• 公開（公告）號: CN111979600A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 鄧金芳;錢燕明;浦金龍;陶治
• 申請（專利權）人: 江蘇江南高纖股份有限公司
• 主分類號: D01F8/06
• 分類號: D01F8/06;D01F8/14;D01F1/10;B01D46/00
• 代理公司: 南京科闊知識產權代理事務所(普通合伙) 32400
• 代理人: 王清義

本發明公開了一種駐極體復合短纖維，為皮芯結構，其特征在于：皮層為HDPE與納米級托瑪琳石的共混復合熔融體，芯層為原位聚合方式合成的PET與納米級托瑪琳石添加劑的復合體。本發明的駐極體復合短纖維中，皮層芯層分別添加托瑪琳石，總體纖維中托瑪琳石的添加量小于0.2%wt，力學性能基本達到普通HDPE/PET皮芯復合纖維的性能，且具有良好的吸附性能，可用于空氣過濾和醫療防護用品的制備。微量托瑪琳石的添加有利于托瑪琳石的分散，使材料保持良好的力學性能，皮芯結構的駐極體復合短纖維，使得纖維的表面電荷與含量在1%wt以上的托瑪琳石的普通聚酯纖維相當。

技術領域

本發明涉及一種駐極體復合短纖維及其制備方法，屬于紡織技術領域。

背景技術

駐極體是顯示具有準永久性電荷的電介質材料。駐極體可用于多個領域，包括粘性膜、空氣過濾器、過濾面罩和呼吸器，以及醫療防護織物或非織造物。可以通過將電荷賦予纖維以形成駐極體材料來改善用于氣溶膠過濾的微纖維的性能。具體地講，駐極體在提高氣溶膠過濾器的顆粒捕集能力方面是有效的。已知多種方法可在微纖維料片中形成駐極體材料。此類方法包括，例如當熔噴纖維從模孔流出并形成纖維時用帶電荷粒子諸如電子或離子來對其進行轟擊。其它方法包括例如在纖維網形成后使用直流電暈放電使纖維帶電，或者使用梳理法和/或行針法(摩擦起電法)使纖維網帶電。另外，描述了一種水射流或水滴流以足以提供過濾性增強的駐極體電荷的壓力沖擊非織造網的方法(水充電法)。

托瑪琳石（tourmaline）又稱電氣石，是一類環狀硅酸鹽礦物，其通用結構可以表示為XY₃Z₆Si₆O₁₈（BO₃）₃W₄，式中X=Na⁺、Ca²⁺、K⁺、空位， Y=Mg²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺、AI³⁺、Fe³⁺、Mn³⁺、Li⁺，Z=AI³⁺、Fe³⁺、Cr³⁺、Mg²⁺，W=OH^-、F^-、O2^-。其中X，Y，Z三位置的原子或離子種類不同會影響托瑪琳石的物理性質。晶體結構的對稱性為R3m。托瑪琳石的主要礦種有鐵托瑪琳石（Sehorl）、鎂托瑪琳石（Dravite）和鋰托瑪琳石（Elbaite）等。

當托瑪琳石晶體所處環境溫度與壓力變化時，晶體中帶電粒子之間發生相對位移，正負電荷中心發生分離，晶體的總電矩發生變化，從而導致極化電荷產生。托瑪琳石的自發極化效應表現為，在托瑪琳石晶體周圍存在著以c軸軸面為兩極的靜電場。當托瑪琳石晶粒很小時，托瑪琳石微粒的作用相當于一電偶極子，由于正負電荷作用相互抵消，在平行于c軸方向電場強度最大，托瑪琳石的自發極化效應是永久性的，與其結構和成分密切相關。當托瑪琳石處于納米級細度，可以與聚合物通過原位聚合法生成駐極體。

中國專利CN111019233A公開了一種駐極體薄膜的制備方法、 用途和空氣凈化裝置，涉及駐極體材料及制備方法技術領域。該駐極體薄膜，主要由聚合物和駐極母粒，其中，駐極母粒的重量含量為2～10%;采用母粒的共混方法會造成超細纖維的降解可能，纖維成型困難，產品質量受影響。中國專利CN1482155A公開了含電氣石聚酯纖維的制造方法，先將平均粒徑小于1μm的電氣石超細粉末進行表面處理后與聚酯原料共混直接紡絲，解決了母粒共混帶來的困難，但其纖維直徑是在日常服裝用范圍內，不適合空氣過濾和醫療防護。

聚酯托瑪琳石晶體駐極體纖維材料是將填充物托瑪琳石分散到納米粒子之間形成一種片晶而構建成的。然后，這些小片晶就分散到聚合體的矩陣中，形成的若干平行層迫使電離子氣體從聚合體中通過曲折通道逸出，形成駐極體。

發明內容