本发明属于聚酯纤维领域，涉及一种具有良好阻燃和力学性能的抗静电ptt纤维，具体为一种高阻燃抗静电的异形中空有色ptt纤维。
技术背景
聚对苯二甲酸丙二醇酯(ptt)作为一种新型的聚酯产品，既具有pet的强度、韧性和耐热性，又具有pbt的加工优势。ptt异形中空纤维不但纤维截面有中孔，且外形非圆形，因此集中空纤维和异形纤维的特点于一体，与常规纤维相比降低了纤维集合体的密度，提高了热容系数、孔隙率、蓬松度、纤维截面的极惯性矩，增加了比表面积，因而不仅具有良好的蓄热、保温和吸湿透气性能，实现了纤维材料的轻量化，而且还增强了纤维的刚度和不透明感，用这种纤维制作的织物，其蓬松性较普通织物大15％-20％，并且耐磨性能比圆形纤维高2倍，此外还具有优异的弹性回复性能和隐污性能。
然而ptt纤维与其他聚酯纤维一样属于可燃纤维，这给人们生命、财产安全带来了隐患，特别是当今社会对阻燃性能的要求越来越高，因此对ptt纤维的阻燃改性已经引起了世界范围内的广泛关注。此外，ptt纤维在后加工时因摩擦产生静电使集束困难并缠绕在机件上；成品易沾污和吸尘；穿着时因静电现象使人体有不舒适的感觉，特别在低相对湿度环境下，使人有电击感，刺激人的神经，产生不良的生理反应(局部可引起皮肤炎症和血液ph值升高)；在操作电子仪器设备时，因摩擦而产生的静电会对精密电子设备和电子部件产生干扰，造成仪器的动作失误及元件破坏甚至整个电路失效，这些都限制了ptt纤维在很多领域的应用。
目前ptt纤维阻燃改性和抗静电改性的思路基本相同，一般包括：共聚改性，原位复合改性，共混改性，纤维后整理改性等，例如共聚改性一般在聚合过程中加入阻燃单体或亲水性单体(提高吸湿性)进而提高阻燃或抗静电效果；共混改性，一般是向体系中加入阻燃剂或抗静电剂，然而阻燃剂、抗静电剂均为添加型助剂，特别是添加型阻燃剂添加量过高，容易导致ptt聚酯纤维力学性能劣化，同时小分子阻燃剂还会向纤维表面迁移。因此提供一种具有良好阻燃和力学性能的抗静电ptt纤维是人们迫切的希望。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种高阻燃抗静电的异形中空有色ptt纤维，以解决目前ptt纤维阻燃性能、力学性能以及抗静电性能不能同时兼顾的缺陷。
为实现上述目的，本发明采用如下方案：
一种高阻燃抗静电的异形中空有色ptt纤维，其特征在于包括如下组分：ptt聚酯100份，改性剂0.5-15份，色母粉0.05-0.5份，
所述改性剂通过以下步骤制备：
(1)以天然鳞片石墨粉制备氧化石墨固体；
(2)超声下制备氧化石墨烯dmf悬浮液，氧化石墨和dmf溶剂的比为7.5～15mg/ml；
(3)制备羧基活化的氧化石墨烯gocl；
(4)配制化合物m的dmso溶液，化合物m与dmso的比为(50：1)～(5：1)mg/ml；
(5)将步骤(3)得到的gocl与步骤(4)中配制的溶液混合，加入适量缚酸剂，升温搅拌反应，其中，氧化石墨烯与化合物m的质量比为(20：1)～(1：20)；
(6)减压过滤、洗涤、干燥后即得到功能化石墨烯纳米杂化材料a；
(7))将上述功能化石墨烯纳米杂化材料a溶于溶剂中，加入引发剂引发聚合反应，分离，纯化，得到功能化石墨烯纳米杂化材料b；
(8)将得到的功能化石墨烯纳米杂化材料b与聚乙烯基吡咯烷酮、银氨溶液于室温下搅拌1h，在50-70℃下反应6-8h，离心，洗涤，纯化，真空干燥得到所述改性剂，其粒径为20-300nm；
其中，化合物m为2-(腺嘌呤-9)乙基甲基丙烯酸酯或2-(腺嘌呤-9)乙基丙烯酸酯，2-(腺嘌呤-9)乙基甲基丙烯酸酯的结构式如下：
所述改性剂制备步骤(1)中所述的氧化石墨固体采用改进后的hummers方法制备。
所述改性剂制备步骤(2)中所述的超声时间为4～6h，超声功率为500-1000w，优选超声时间为5h，超声功率为800w。
所述改性剂制备步骤(3)中所述的gocl是通过向氧化石墨烯dmf悬浮液中加入过量的二氯亚砜后在70-80℃下反应20-36h，纯化后得到；优选在75℃下反应36h。
所述改性剂制备步骤(5)中所述的反应温度为80～150℃；所述的搅拌反应时间为24～72h；优选反应温度为100～120℃；所述的搅拌反应时间为36～48h。
所述改性剂制备步骤(7)中所述引发剂为过氧化物引发剂、偶氮类引发剂，过氧类引发剂包括过氧化苯甲酰、异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化叔戊酸叔丁基酯等；偶氮类引发剂包括偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异戊腈、偶氮二环己基甲腈。
所述改性剂制备步骤(7)中所述聚合反应温度为50-80℃，反应时间为2-8h。
所述步骤(8)中功能化石墨烯纳米杂化材料b、溶剂、聚乙烯基吡咯烷酮、银氨溶液用量比没有严格限定，可根据功能化石墨烯纳米杂化材料b表面金属银的负载/包覆量灵活调节，优选3g：50g：0.8g：10g。
本发明还提供一种异形中空有色ptt纤维的制备方法，其包括：(1)按计量比混料；(2)通过异形喷丝板法喷丝；所述喷丝板包括三角异形中空喷丝板(a)、五角单孔异形中空喷丝板(b)、多角单孔异形中空喷丝板(c)、三角三孔中空喷丝板等，部分喷丝板其结构如下所示：
有益效果
(1)本发明中抗静电异形中空有色ptt纤维具有改进的抗静电性能和阻燃性能，在改性剂最低添加量为0.5phr时，本发明的氧指数在28-29之间，阻燃效果可以达到fv-1级别，在改性剂添加量大于10phr时，氧指数在33以上，阻燃效果可达fv-0级别，更令人惊讶的是当添加量为15phr时，拉伸强度、抗冲击强度并未因填料的使用而下降，反而正向增长20％左右，这对于降低表面电阻率提高抗静电性能是非常有益的。
(2)异形中空有色ptt纤维的力学性能、阻燃性能以及抗静电性能主要取决于ptt树脂组合物，本发明通过测定ptt改性组合物的氧指数、阻燃等级、拉伸强度变化率、抗冲击强度变化率、表面电阻率变化率等性能指标，可以预期异形中空有色ptt纤维也具有改善的上述性能。
(3)本发明中金属银负载/包覆在功能化石墨烯纳米杂化材料b表面，有效提高了金属银作为抗静电成分的利用率。
(4)化合物m的选择一方面基于与石墨烯表面基团接枝反应的考虑，另一方面还包括将接枝后产物进行聚合反应以提高相容性和分散性的考量，目前关于功能化石墨烯阻燃材料的研究，虽然有部分文献与本发明中功能化石墨烯纳米杂化材料a改性机理相近，但均未涉及化合物m，并且其阻燃改性效果也与本发明有明显差异；而对于功能化石墨烯纳米杂化材料b以及本发明所述改性剂，目前尚无相关改性机理及改性性能的报道。
具体实施方式
制备例1
改性剂g1，其通过以下步骤制备：
(1)采用改进后的hummers方法以天然鳞片石墨粉制备氧化石墨固体；
(2)以800w功率超声5h以制备氧化石墨烯dmf悬浮液，氧化石墨和dmf溶剂的比为7.5mg/ml；
(3)向氧化石墨烯dmf悬浮液中加入过量的二氯亚砜后在70℃下反应20h，纯化后得到羧基活化的氧化石墨烯gocl；
(4)配制化合物m的dmso溶液，化合物m与dmso的比为(50：1)mg/ml；
(5)将步骤(3)得到的gocl与步骤(4)中配制的溶液混合，加入适量缚酸剂，升温至100℃搅拌反应36h，其中，氧化石墨烯与化合物m的质量比为20：1；
(6)减压过滤、洗涤、干燥后即得到功能化石墨烯纳米杂化材料a，记做a1。
(7)将a1溶解于dmso中，加入偶氮二异丁腈，搅拌，升温至50℃反应4h，分离，纯化后得到功能化石墨烯纳米杂化材料b，其粒径为150nm，记做b1，其中样品a1与dmso的质量比为1:40，偶氮二异丁腈用量为样品a1的0.5wt％。
(8)将得到的功能化石墨烯纳米杂化材料b与聚乙烯基吡咯烷酮、银氨溶液于室温下搅拌1h，在50℃下反应6h，离心，洗涤，纯化，真空干燥得到所述改性剂g1，其粒径为200nm，功能化石墨烯纳米杂化材料b、溶剂、聚乙烯基吡咯烷酮、银氨溶液用量比为3g：50g：0.8g：10g。
制备例2
功能化石墨烯纳米杂化材料g2，其通过以下步骤制备：
(1)采用改进后的hummers方法以天然鳞片石墨粉制备氧化石墨固体；
(2)以800w功率超声6h以制备氧化石墨烯dmf悬浮液，氧化石墨和dmf溶剂的比为15mg/ml；
(3)向氧化石墨烯dmf悬浮液中加入过量的二氯亚砜后在80℃下反应36h，纯化后得到羧基活化的氧化石墨烯gocl；
(4)配制化合物m的dmso溶液，化合物m与dmso的比为(25：1)mg/ml；
(5)将步骤(3)得到的gocl与步骤(4)中配制的溶液混合，加入适量缚酸剂，升温至100℃搅拌反应48h，其中，氧化石墨烯与化合物m的质量比为5：1；
(6)减压过滤、洗涤、干燥后即得到功能化石墨烯纳米杂化材料a，记做a2。
(7)将a2溶解于dmso中，加入过氧化二异丙苯，搅拌，升温至60℃反应6h，分离，纯化后得到功能化石墨烯纳米杂化材料b，其粒径为250nm，记做b2，其中样品a1与dmso的质量比为1:20，偶氮二异丁腈用量为样品a1的0.5wt％。
(8)将得到的功能化石墨烯纳米杂化材料b与聚乙烯基吡咯烷酮、银氨溶液于室温下搅拌1h，在70℃下反应8h，离心，洗涤，纯化，真空干燥得到所述改性剂g2，其粒径为300nm；功能化石墨烯纳米杂化材料b、溶剂、聚乙烯基吡咯烷酮、银氨溶液用量比为3g：50g：0.8g：10g。
测试例
取100份ptt聚酯，适量改性剂，1份红色色母料在搅拌机以100rpm转速混料10min，冷却，通过螺杆挤出机成型为聚酯切片，其中螺杆挤出机料筒一区温度240℃、二区温度245℃、三区温度260℃、四区温度265℃、出口温度260℃。
应用例
目前，将ptt树脂制备成异形中空纤维是已知现有技术，本发明异形中空有色ptt纤维的制备方法，其包括：(1)按计量比混料制备阻燃改性ptt聚酯；(2)通过异形喷丝板法喷丝；所述喷丝板包括三角异形中空喷丝板(a)、五角单孔异形中空喷丝板(b)、多角单孔异形中空喷丝板(c)、三角三孔中空喷丝板等，部分喷丝板其结构如下所示：
需要说明的是目前没有直接针对ptt纤维阻燃、抗静电、力学等性能的测试标准，间接测定纺织品阻燃、抗静电以及力学性能虽然更直观，但程序复杂，为简化程序，本发明以常见塑料测试标准进行测试表征。本发明应用例给出的极限氧指数是采用lfy-605极限氧指数仪按照astmd2863-2009进行测试的，垂直燃烧采用gb2409-87标准进行测试的；拉伸强度测试采用深圳瑞格尔regeer仪器有限公司生产rgm-4010型微机按照gb/t1040-2006进行测试，缺口冲击强度测试采用深圳新思计量技术有限公司的zbc-4b型摆锤冲击实验机按照gb/t1040-2006进行测试的；表面电阻采用gb/t1410-2006标准进行测试。
目前，本发明基准ptt聚酯的氧指数为24.6％，垂直燃烧等级为fv-2，拉伸强度为67.6mpa，缺口冲击强度为48j/m2，表面电阻率为5.62tω(接近1013数量级),为将改性样品的拉伸性能、抗冲击性能与ptt聚酯标准样品进行更直观的比较，本发明以ptt聚酯为基准，采用相对变化率来进行表示，其中相对变化率＝(实测值-基准值)/基准值；由于表面电阻率成数量级变化，因此以实测值与ptt样品基准值的比值来进行表征。
目前已知，表面电阻率与抗静电效果的关系如表1所示，
表1表面电阻率、静电半衰期及抗静电效果对应关系
由表可见，当表面电阻率为109ω时，塑料就不会积累静电荷，有良好的抗静电效果；在表面电阻率为109～1011ω时，具有较好抗静电效果：1011～1012ω时具有一定的抗静电效果；而表面电阻率大于1012ω时，抗静电效果不好。
各应用例和比较例配方及测试数据表2所示。
由表2的实施例和比较例的阻燃性及力学性能测试可知，在最低添加量为0.5份时，本发明的氧指数在28-29之间，阻燃效果可以达到fv-1级别，而比较例2的氧指数仅为25.5，阻燃等级为fv-2；在阻燃剂添加量为10份时，本发明的氧指数在33-33.5之间，阻燃效果可以达到fv-0级别，改性后样品拉伸强度、冲击强度增加量分别在15-18％、17-20％范围内，相比之下，比较例2的氧指数仅为27，阻燃等级为fv-1，改性后样品拉伸强度、冲击强度增加量有明显下降，降低量分别为15％、20％。
由表2的实施例和比较例的表面电阻率测试可知，当改性剂添加量在0.5份时，实测值约为原ptt树脂基准表面电阻值的10-2数量级；当改性剂添加量在10.0份时，实测值约为原ptt树脂基准表面电阻值的10-5数量级，当改性剂添加量在15份时，实测值约为原ptt树脂基准表面电阻值的10-7数量级，即适量添加本发明所述改性剂可以有效降低表面电阻率，从而实现抗静电的效果。