本发明涉及一种涤纶纤维，特别是一种具有除臭功能的石墨烯聚酯纤维及其制备方法，属于纺织技术领域。
背景技术：
聚酯纤维(polyesterfibre)由有机二元酸和二元醇缩聚而成的聚酯经纺丝所得的合成纤维。聚酯纤维主要为用聚对苯二甲酸乙二醇酯制成的，中国的商品名为涤纶，简称pet纤维，是当前合成纤维的第一大品种。其最大的优点是抗皱性和保形性很好，具有较高的强度与弹性恢复能力。其坚牢耐用、抗皱免烫。
石墨烯具有抗菌性，可以阻止细菌的繁殖，从根本上避免臭气的产生；石墨烯还具有很高的导电性，是世界上电阻率最小的材料，可以把石墨烯添加到纤维材料中，提高纤维的导电性；石墨烯还具有阻燃性和抗辐射性，可以赋予纤维制品不同的功能。
涤纶纤维最主要的问题是产品的多样化少，开发差别化和功能化的涤纶纤维产品符合市场的需求。
专利cn105200547a，公开了一种石墨烯-涤纶纳米复合纤维的制备方法，其选取化学氧化剥离的氧化石墨烯，然后经溴代十六烷有机化改性和修饰，然后和干燥后的涤纶聚酯切片，进行高速混合，然后进行双螺杆挤出、造粒，实现了修饰改性后的石墨烯与涤纶聚酯高分子良好的界面相容性，容易与涤纶聚酯切片基体材料均匀混合。
现有的石墨烯聚酯纤维存在的不足为：
石墨烯如果不进行改性和修饰，则制备的石墨烯聚酯纤维，抗菌和除臭性能较差，但是改性后的石墨烯，由于氧原子的接入，破坏了离域大π键，因而失去了石墨烯原有的高电子传导能力，使得石墨烯的导电性大大下降。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明提供一种具有除臭功能的石墨烯聚酯纤维及其制备方法，以实现以下发明目的：
在不进行石墨烯的改性的同时，提高石墨烯聚酯纤维的除臭功能。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：
一种具有除臭功能的石墨烯聚酯纤维，其特征在于：所述纤维，对大肠杆菌的抗菌性达98.5-99.0%，对金黄色葡萄球菌的抗菌性达98.0-98.7%；对氨气吸附率达到98-99%，醋酸吸附率达到97.7-98.5%，对异戊酸吸附率达到96.5-98%。
以下是对上述技术方案的进一步改进：
所述纤维，硅酸凝胶包覆的石墨烯颗粒含量为1.3-2.5%；80-85%的硅酸凝胶包覆的石墨烯颗粒均匀的分布在纤维的皮层。
一种具有除臭功能的石墨烯聚酯纤维的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备石墨烯粉体分散液
将石墨烯粉体分散在含硅酸钠和偏硅酸钠的水溶液中，加入5-8%分散剂，在1800-2000r/min下搅拌30分钟后，石墨烯粉体均匀的分散在硅酸钠和偏硅酸钠的水溶液中，得到石墨烯粉体分散液。
所述硅酸钠和偏硅酸钠的水溶液，硅酸钠的含量为22.5-23.0%，偏硅酸钠含量为20-21%。
所述石墨烯粉体与含硅酸钠和偏硅酸钠的水溶液的质量比例为15-17:100；
所述分散剂，包括pca椰油酰精氨酸乙酯盐、椰油酰苹果氨基酸钠、月桂酰水解蚕丝钠、枯草菌脂肽钠，质量比例为5:2:3:1。
所述石墨烯粉体，粒径为50-60nm；
分散剂的加入，可以保证石墨烯粉体在水溶液中，分散的均匀，悬浮率高，不易沉降。
（2）硅酸凝胶包覆石墨烯
将石墨烯粉体分散液，滴加稀盐酸，滴加速率为0.9-1.2ml/s，搅拌速率控制为1300-1400r/min，待有凝胶出现时，调节稀盐酸的滴加速率为0.04-0.06ml/s，搅拌调整为间歇搅拌，在500-600r/min下搅拌5min，停止1min，以此为1个周期，直至凝胶不再生成，把粉体石墨烯表面包覆一层硅酸凝胶，过滤后，以2-3℃/min的速度升温至70-75℃干燥，干燥至水分含量小于0.3-0.5%，得到70-80nm的硅酸凝胶包覆石墨烯颗粒。
硅酸钠和偏硅酸钠在酸性条件下生成硅酸凝胶；
所述稀盐酸，浓度为6-8%。
采取上述稀盐酸的滴加速率、搅拌方式、搅拌速率和时间，使得硅酸凝胶缓慢的均匀的包覆在石墨烯粉体周围。
（3）制备硅酸凝胶包覆石墨烯颗粒分散液
将硅酸凝胶包覆石墨烯颗粒，分散在nmp（n-甲基吡咯烷酮）中，制备硅酸凝胶包覆石墨烯颗粒分散液；
所述硅酸凝胶包覆石墨烯颗粒与nmp的质量比例为1:20-22。
（4）涤纶聚酯切片的熔融
将原料涤纶聚酯切片进行干燥，干燥后的涤纶聚酯切片中的水含量在40ppm以下，送入铜料管，对涤纶聚酯切片进行电加热，加热温度为268-270℃，得到熔融的涤纶聚酯切片；
所述原料涤纶聚酯切片，熔融指数为108-110g/10min（温度为268-270℃）；相对分子质量为21000-22000。
（5）共混
将硅酸凝胶包覆石墨烯颗粒分散液通入铜料管，在40-45s-1的剪切速度下进行搅拌混合均匀，混合温度为270℃；直至共混液的动力粘度增大至560-562pa·s时，得到纺丝液；输入喷丝头。
所述硅酸凝胶包覆石墨烯颗粒与涤纶聚酯切片熔融挤出物的质量比例为1.3-2.5:100。
（6）纺丝
喷丝头连接高压电源的正极，喷丝头的孔径为0.7-0.8mm，接收板水平设置，位于喷丝头的正下方，接收板连接高压电源的负极，喷丝头与接收板之间的距离为15-18cm，纺丝电压为20-22kv，进行静电纺丝；在接收板得到纤维，纤维的直径为2-4μm。
喷丝头连接高压电源的正极，使得通过喷丝头的纺丝液表面带上大量的正电，纺丝液中的硅酸凝胶包覆石墨烯颗粒带微弱的负电，且纺丝液表面的正电大于硅酸凝胶包覆石墨烯颗粒的负电（这样可以保证纺丝液向接收板移动），在整个静电纺丝过程中，硅酸凝胶包覆石墨烯颗粒会向纺丝液表面移动，使得最终制备的纤维中，硅酸凝胶包覆石墨烯颗粒均匀的分布在纤维的表面。
如何保证纺丝液表面的正电大于硅酸凝胶包覆石墨烯颗粒的负电，从而使得纺丝过程中即可以保证纺丝液向接收板移动，又可以使得硅酸凝胶包覆石墨烯颗粒向纤维的表面移动，是本发明的一个技术难题。
本发明采用特定的硅酸凝胶包覆石墨烯工艺、控制硅酸凝胶包覆的石墨烯颗粒在纤维中的加入量、纺丝液的粘度、纺丝时的电压和喷丝头与接收板之间的距离，使得硅酸凝胶包覆的石墨烯颗粒均匀的分布在纤维的表面，增强了石墨烯的抗菌性能，抑制细菌臭气的产生；同时硅酸凝胶具有一定的吸附作用，其分布在纤维表面，也可以增强对氨气、醋酸、异戊酸的吸附作用，从而实现了在不对石墨烯进行改性的同时，提高石墨烯纤维的抗菌和除臭功能。
由于采用了上述技术方案，本发明达到的技术效果是：
（1）本发明所述石墨烯聚酯纤维的制备方法，在不进行石墨烯的改性的同时，提高石墨烯聚酯纤维的除臭功能。
石墨烯与涤纶聚酯的相容性好，80-85%的硅酸凝胶包覆的石墨烯颗粒均匀的分布在纤维的皮层，提高纤维的抗菌性和除臭的功能；本发明制备的石墨烯聚酯纤维，对大肠杆菌的抗菌性达98.5-99.0%，对金黄色葡萄球菌的抗菌性达98.0-98.7%；对氨气吸附率达到98-99%，醋酸吸附率达到97.7-98.5%，对异戊酸吸附率达到96.5-98%。
（2）本发明制备的石墨烯聚酯纤维，硅酸凝胶包覆的石墨烯颗粒含量为1.3-2.5%；纤维的电导率达3-3.5×10-7s/cm，断裂强度为5.0-5.5cn/dtex。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干调整和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1一种具有除臭功能的石墨烯聚酯纤维的制备方法
包括以下步骤：
（1）制备石墨烯粉体分散液
将石墨烯粉体分散在含硅酸钠和偏硅酸钠的水溶液中，加入5%分散剂，在1800r/min下搅拌30分钟后，石墨烯粉体均匀的分散在硅酸钠和偏硅酸钠的水溶液中，得到石墨烯粉体分散液。
所述硅酸钠和偏硅酸钠的水溶液，硅酸钠的含量为22.5%，偏硅酸钠含量为20%。
所述石墨烯粉体与含硅酸钠和偏硅酸钠的水溶液的质量比例为15:100；
所述分散剂，包括pca椰油酰精氨酸乙酯盐、椰油酰苹果氨基酸钠、月桂酰水解蚕丝钠、枯草菌脂肽钠，质量比例为5:2:3:1。
所述石墨烯粉体，粒径为52nm；
分散剂的加入，可以保证石墨烯粉体在水溶液中，分散的均匀，悬浮率高，不易沉降。
（2）硅酸凝胶包覆石墨烯
将石墨烯粉体分散液，滴加稀盐酸，滴加速率为1.0ml/s，搅拌速率控制为1300r/min，待有凝胶出现时，调节稀盐酸的滴加速率为0.04ml/s，搅拌调整为间歇搅拌，在520r/min下搅拌5min，停止1min，以此为1个周期，直至凝胶不再生成，把粉体石墨烯表面包覆一层硅酸凝胶，过滤后，以2℃/min的速度升温至70-75℃干燥，干燥至水分含量小于0.3%，得到70-72nm的硅酸凝胶包覆石墨烯颗粒。
硅酸钠和偏硅酸钠在酸性条件下生成硅酸凝胶；
所述稀盐酸，浓度为6%。
采取上述稀盐酸的滴加速率、搅拌方式、搅拌速率和时间，使得硅酸凝胶缓慢的均匀的包覆在石墨烯粉体周围。
（3）制备硅酸凝胶包覆石墨烯颗粒分散液
将硅酸凝胶包覆石墨烯颗粒，分散在nmp（n-甲基吡咯烷酮）中，制备硅酸凝胶包覆石墨烯颗粒分散液；
所述硅酸凝胶包覆石墨烯颗粒与nmp的质量比例为1:20。
（4）涤纶聚酯切片的熔融
将原料涤纶聚酯切片进行干燥，干燥后的涤纶聚酯切片中的水含量在40ppm以下，送入铜料管，对涤纶聚酯切片进行电加热，加热温度为268℃，得到熔融的涤纶聚酯切片；
所述原料涤纶聚酯切片，熔融指数为108g/10min（温度为268℃）；相对分子质量为21000。
（5）共混
将硅酸凝胶包覆石墨烯颗粒分散液通入铜料管，在40s-1的剪切速度下进行搅拌混合均匀，混合温度为270℃；直至共混液的动力粘度增大至560pa·s时，得到纺丝液；输入喷丝头。
所述硅酸凝胶包覆石墨烯颗粒与涤纶聚酯切片熔融挤出物的质量比例为1.3:100。
（6）纺丝
喷丝头连接高压电源的正极，喷丝头的孔径为0.7mm，接收板水平设置，位于喷丝头的正下方，接收板连接高压电源的负极，喷丝头与接收板之间的距离为15cm，纺丝电压为20kv，进行静电纺丝；在接收板得到纤维，纤维的直径为2μm。
本发明实施例1制备的石墨烯聚酯纤维，80%的硅酸凝胶包覆的石墨烯颗粒均匀的分布在纤维的皮层，提高纤维的抗菌性和除臭的功能；本发明制备的石墨烯聚酯纤维，对大肠杆菌的抗菌性达98.5%，对金黄色葡萄球菌的抗菌性达98.0%；对氨气吸附率达到98%，醋酸吸附率达到97.5%，对异戊酸吸附率达到96.5%。
本发明实施例1制备的石墨烯聚酯纤维，硅酸凝胶包覆的石墨烯颗粒含量为1.3%；纤维的电导率达3×10-7s/cm，断裂强度为5.0cn/dtex。
实施例2一种具有除臭功能的石墨烯聚酯纤维的制备方法
包括以下步骤：
（1）制备石墨烯粉体分散液
将石墨烯粉体分散在含硅酸钠和偏硅酸钠的水溶液中，加入6%分散剂，在2000r/min下搅拌30分钟后，石墨烯粉体均匀的分散在硅酸钠和偏硅酸钠的水溶液中，得到石墨烯粉体分散液。
所述硅酸钠和偏硅酸钠的水溶液，硅酸钠的含量为22.8%，偏硅酸钠含量为20.4%。
所述石墨烯粉体与含硅酸钠和偏硅酸钠的水溶液的质量比例为16:100；
所述分散剂，包括pca椰油酰精氨酸乙酯盐、椰油酰苹果氨基酸钠、月桂酰水解蚕丝钠、枯草菌脂肽钠，质量比例为5:2:3:1。
所述石墨烯粉体，粒径为56nm；
分散剂的加入，可以保证石墨烯粉体在水溶液中，分散的均匀，悬浮率高，不易沉降。
（2）硅酸凝胶包覆石墨烯
将石墨烯粉体分散液，滴加稀盐酸，滴加速率为1.2ml/s，搅拌速率控制为1400r/min，待有凝胶出现时，调节稀盐酸的滴加速率为0.05ml/s，搅拌调整为间歇搅拌，在600r/min下搅拌5min，停止1min，以此为1个周期，直至凝胶不再生成，把粉体石墨烯表面包覆一层硅酸凝胶，过滤后，以2.4℃/min的速度升温至75℃干燥，干燥至水分含量小于0.3%，得到78nm的硅酸凝胶包覆石墨烯颗粒。
硅酸钠和偏硅酸钠在酸性条件下生成硅酸凝胶；
所述稀盐酸，浓度为7%。
采取上述稀盐酸的滴加速率、搅拌方式、搅拌速率和时间，使得硅酸凝胶缓慢的均匀的包覆在石墨烯粉体周围。
（3）制备硅酸凝胶包覆石墨烯颗粒分散液
将硅酸凝胶包覆石墨烯颗粒，分散在nmp（n-甲基吡咯烷酮）中，制备硅酸凝胶包覆石墨烯颗粒分散液；
所述硅酸凝胶包覆石墨烯颗粒与nmp的质量比例为1:22。
（4）涤纶聚酯切片的熔融
将原料涤纶聚酯切片进行干燥，干燥后的涤纶聚酯切片中的水含量在40ppm以下，送入铜料管，对涤纶聚酯切片进行电加热，加热温度为270℃，得到涤纶聚酯熔融物。
所述原料涤纶聚酯切片，熔融指数为110g/10min（温度为270℃）；相对分子质量为21600。
（5）共混
将硅酸凝胶包覆石墨烯颗粒分散液通入铜料管，在43s-1的剪切速度下进行搅拌混合均匀，混合温度为270℃；直至共混液的动力粘度增大至560pa·s时，得到纺丝液；输入喷丝头。
所述硅酸凝胶包覆石墨烯颗粒与涤纶聚酯切片熔融挤出物的质量比例为2.0:100。
（6）纺丝
喷丝头连接高压电源的正极，喷丝头的孔径为0.8mm，接收板水平设置，位于喷丝头的正下方，接收板连接高压电源的负极，喷丝头与接收板之间的距离为17cm，纺丝电压为21kv，进行静电纺丝；在接收板得到纤维，纤维的直径为3μm。
本发明实施例2制备的石墨烯聚酯纤维，82%的硅酸凝胶包覆的石墨烯颗粒均匀的分布在纤维的皮层，提高纤维的抗菌性和除臭的功能；本发明制备的石墨烯聚酯纤维，对大肠杆菌的抗菌性达99.0%，对金黄色葡萄球菌的抗菌性达98.7%；对氨气吸附率达到99%，醋酸吸附率达到98.5%，对异戊酸吸附率达到98%。
本发明实施例2制备的石墨烯聚酯纤维，硅酸凝胶包覆的石墨烯颗粒含量为2.0%；纤维的电导率达3.2×10-7s/cm，断裂强度为5.3cn/dtex。
实施例3一种具有除臭功能的石墨烯聚酯纤维的制备方法
包括以下步骤：
（1）制备石墨烯粉体分散液
将石墨烯粉体分散在含硅酸钠和偏硅酸钠的水溶液中，加入8%分散剂，在2000r/min下搅拌30分钟后，石墨烯粉体均匀的分散在硅酸钠和偏硅酸钠的水溶液中，得到石墨烯粉体分散液。
所述硅酸钠和偏硅酸钠的水溶液，硅酸钠的含量为23.0%，偏硅酸钠含量为21%。
所述石墨烯粉体与含硅酸钠和偏硅酸钠的水溶液的质量比例为17:100；
所述分散剂，包括pca椰油酰精氨酸乙酯盐、椰油酰苹果氨基酸钠、月桂酰水解蚕丝钠、枯草菌脂肽钠，质量比例为5:2:3:1。
所述石墨烯粉体，粒径为60nm；
分散剂的加入，可以保证石墨烯粉体在水溶液中，分散的均匀，悬浮率高，不易沉降。
（2）硅酸凝胶包覆石墨烯
将石墨烯粉体分散液，滴加稀盐酸，滴加速率为1.2ml/s，搅拌速率控制为1400r/min，待有凝胶出现时，调节稀盐酸的滴加速率为0.06ml/s，搅拌调整为间歇搅拌，在600r/min下搅拌5min，停止1min，以此为1个周期，直至凝胶不再生成，把粉体石墨烯表面包覆一层硅酸凝胶，过滤后，以3℃/min的速度升温至75℃干燥，干燥至水分含量小于0.5%，得到80nm的硅酸凝胶包覆石墨烯颗粒。
硅酸钠和偏硅酸钠在酸性条件下生成硅酸凝胶；
所述稀盐酸，浓度为7%。
采取上述稀盐酸的滴加速率、搅拌方式、搅拌速率和时间，使得硅酸凝胶缓慢的均匀的包覆在石墨烯粉体周围。
（3）制备硅酸凝胶包覆石墨烯颗粒分散液
将硅酸凝胶包覆石墨烯颗粒，分散在nmp（n-甲基吡咯烷酮）中，制备硅酸凝胶包覆石墨烯颗粒分散液；
所述硅酸凝胶包覆石墨烯颗粒与nmp的质量比例为1:22。
（4）涤纶聚酯切片的熔融
将原料涤纶聚酯切片进行干燥，干燥后的涤纶聚酯切片中的水含量在40ppm以下，送入铜料管，对涤纶聚酯切片进行电加热，加热温度为270℃，得到熔融的涤纶聚酯切片；
所述原料涤纶聚酯切片，熔融指数为110g/10min（温度为270℃）；相对分子质量为22000。
（5）共混
将硅酸凝胶包覆石墨烯颗粒分散液通入铜料管，在45s-1的剪切速度下进行搅拌混合均匀，混合温度为270℃；直至共混液的动力粘度增大至562pa·s时，得到纺丝液；输入喷丝头。
所述硅酸凝胶包覆石墨烯颗粒与涤纶聚酯切片熔融挤出物的质量比例为2.5:100。
（6）纺丝
喷丝头连接高压电源的正极，喷丝头的孔径为0.8mm，接收板水平设置，位于喷丝头的正下方，接收板连接高压电源的负极，喷丝头与接收板之间的距离为17.5cm，纺丝电压为21.6kv，进行静电纺丝；在接收板得到纤维，纤维的直径为4μm。
本发明实施例3制备的石墨烯聚酯纤维，石墨烯与涤纶聚酯的相容性好，85%的硅酸凝胶包覆的石墨烯颗粒均匀的分布在纤维的皮层，提高纤维的抗菌性和除臭的功能；本发明制备的石墨烯聚酯纤维，对大肠杆菌的抗菌性达99.0%，对金黄色葡萄球菌的抗菌性达98.7%；对氨气吸附率达到99%，醋酸吸附率达到98.5%，对异戊酸吸附率达到98%。
本发明实施例3制备的石墨烯聚酯纤维，硅酸凝胶包覆的石墨烯颗粒含量为2.5%；纤维的电导率达3.5×10-7s/cm，断裂强度为5.5cn/dtex。
除非另有说明，本发明中所采用的百分数均为重量百分数，本发明所述的比例，均为质量比例。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。