本申请涉及聚酯纤维技术领域，尤其涉及一种具有抗菌功效的石墨烯导电聚酯纤维。
背景技术：
聚酯纤维简称pet纤维，通常是指聚对苯二甲酸乙二醇酯经熔融纺丝制得的纤维，具有成本低、强度高、速干及结构稳定的优点。聚酯纤维是目前合成纤维的第一大品种，在各种服用纤维中，聚酯纤维应用广泛。随着人们生活水平的不断提高，消费者对于纺织服装的需求也随之变化，开始趋向于环保、健康的纺织材料。
其中，抗菌性是基于纺织品使用习惯经常被考虑到的一个特性，抗菌聚酯纤维的主要功效是抗菌、抑制细菌的繁衍，以达到保护使用者的目的；此外，结合导电性，能够避免纺织品产生静电现象。现有的功能性聚酯纤维中，抗菌性与导电性结合并不明显，技术效果不佳。
技术实现要素：
本发明旨在提供一种具有抗菌功效的石墨烯导电聚酯纤维，以解决上述提出问题。
本发明的实施例中提供了一种具有抗菌功效的石墨烯导电聚酯纤维，所述聚酯纤维是以聚酯母粒a、聚酯母粒b和聚酯切片熔融混纺制备得到的；
所述聚酯母粒a是通过将粉体a与聚酯粉料混合、造粒得到的，所述粉体a由mg-zno纳米粒子、mgo纳米粒子和石墨烯混合组成；
所述聚酯母粒b是通过将粉体b与聚酯粉料混合、造粒得到的，所述粉体b由石墨烯、azo纳米导电粉、ato纳米导电粉、导电石墨、caco3纳米粒子和zno纳米粒子组成。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本发利用现有的熔融纺丝法，结合聚酯母粒a和聚酯母粒b，本公开技术方案中，通过熔融混纺，使得聚酯母粒a和聚酯母粒b能够协同发挥作用，在保持抗菌效果的同时，增强了聚酯纤维的抗静电性能。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
本申请的实施例涉及一种具有抗菌功效的石墨烯导电聚酯纤维，通过对聚酯母粒的改善，使得聚酯纤维的抗菌功效和导电性能取得平衡，具有良好的抗菌、抗静电性能。
具体的，一种具有抗菌功效的石墨烯导电聚酯纤维，该聚酯纤维是以聚酯母粒a、聚酯母粒b和聚酯切片熔融混纺制备得到的。
利用现有的熔融纺丝法，结合聚酯母粒a和聚酯母粒b，本公开技术方案中，通过熔融混纺，使得聚酯母粒a和聚酯母粒b能够协同发挥作用，在保持抗菌效果的同时，增强了聚酯纤维的抗静电性能。
优选实施方式为，所述聚酯纤维中，聚酯母粒a、聚酯母粒b和聚酯切片的质量占比分别为14-19％、6-21％、60-80％。
更优选地，所述聚酯纤维中，聚酯切片、石墨烯聚酯母粒和负离子聚酯母粒的质量占比分别为17％、15％、68％。
具体的，上述的聚酯母粒a是通过将粉体a与聚酯粉料混合、造粒得到的；其中，聚酯母粒a中粉体a的质量含量为10-20％；
粉体a由mg-zno纳米粒子、mgo纳米粒子和石墨烯混合组成。
本公开技术方案中，粉体a是由mg-zno纳米粒子、mgo纳米粒子和石墨烯混合经湿法研磨工艺得到的。其中，氧化锌是一种常用的化学添加剂，广泛地应用于塑料、硅酸盐制品、合成橡胶、润滑油、油漆涂料、药膏、粘合剂、食品、电池、阻燃剂等产品的制作中。氧化锌的能带隙和激子束缚能较大，透明度高，有优异的常温发光性能，在半导体领域的液晶显示器、薄膜晶体管、发光二极管等产品中均有应用；而zno纳米粒子是一种传统的无机金属氧化物抗菌剂，通过对zno纳米粒子掺杂mg，使其抗菌效果增加，同时结合mgo纳米粒子和石墨烯作为载体，对于抗菌效果的增大起到积极效果。
优选地，粉体a中，mg-zno纳米粒子、mgo纳米粒子和石墨烯的质量比例为5:1:4；
优选地，所述mg-zno纳米粒子粒径为200nm；
优选地，所述mgo纳米粒子粒径为100nm；
优选地，所述粉体a的粒径小于1μm；
具体的，上述的聚酯母粒b是通过将粉体b与聚酯粉料混合、造粒得到的；其中，聚酯母粒b中粉体b的质量含量为6-25％；
粉体b由石墨烯、azo纳米导电粉、ato纳米导电粉、导电石墨、caco3纳米粒子和zno纳米粒子组成；
类似的，粉体b是由石墨烯、azo纳米导电粉、ato纳米导电粉、导电石墨、caco3纳米粒子和zno纳米粒子混合经湿法研磨工艺得到的。其中，石墨烯是一种由碳原子组成的平面薄膜。具有完美的二维晶体结构，它的晶格是由六个碳原子围成的六边形，厚度为一个原子层。在石墨烯中，每个碳原子都有一个未成键的p电子，这些p电子可以在晶体中自由移动，且运动速度高达光速的1/300，赋予了石墨烯良好的导电性。本公开技术方案中，通过将石墨烯与azo纳米导电粉、ato纳米导电粉、导电石墨、caco3纳米粒子和zno纳米粒子混合构成粉体b，能够使得粉体b充分发挥导电性，由其caco3纳米粒子和zno纳米粒子作为分散剂，对于粉体b导电性均匀性的发挥起到意料不到的有益效果。
优选地，粉体b中，石墨烯、azo纳米导电粉、ato纳米导电粉、导电石墨、caco3纳米粒子和zno纳米粒子的质量比例为7:2:1:4:3:1。
优选地，所述azo纳米导电粉、ato纳米导电粉的粒径均为100nm；
优选地，所述caco3纳米粒子的粒径为500nm；
优选地，所述zno纳米粒子的粒径为50nm；
优选地，所述粉体b的粒径小于2μm；
在另一优选实施例中，粉体a和粉体b中的所述石墨烯均负载有fe和cu，其中，fe和cu负载质量分别为4％、1％。
下面结合具体实施例对本发明做出进一步说明。
实施例1
本实施例中，一种具有抗菌功效的石墨烯导电聚酯纤维，该聚酯纤维是以聚酯母粒a、聚酯母粒b和聚酯切片熔融混纺制备得到的；其中，聚酯母粒a、聚酯母粒b和聚酯切片的质量占比分别为14％、6％、80％。
上述的聚酯母粒a是通过将粉体a与聚酯粉料混合、造粒得到的；其中，聚酯母粒a中粉体a的质量含量为10-20％；
粉体a由mg-zno纳米粒子、mgo纳米粒子和石墨烯混合组成，其中，mg-zno纳米粒子、mgo纳米粒子和石墨烯的质量比例为5:1:4；所述mg-zno纳米粒子粒径为200nm；所述mgo纳米粒子粒径为100nm；所述粉体a的粒径小于1μm；
上述的聚酯母粒b是通过将粉体b与聚酯粉料混合、造粒得到的；其中，聚酯母粒b中粉体b的质量含量为6-25％；
粉体b由石墨烯、azo纳米导电粉、ato纳米导电粉、导电石墨、caco3纳米粒子和zno纳米粒子组成；其中，石墨烯、azo纳米导电粉、ato纳米导电粉、导电石墨、caco3纳米粒子和zno纳米粒子的质量比例为7:2:1:4:3:1；所述azo纳米导电粉、ato纳米导电粉的粒径均为100nm；所述caco3纳米粒子的粒径为500nm；所述zno纳米粒子的粒径为50nm；所述粉体b的粒径小于2μm。
如下为本实施例聚酯纤维的制备方法：
步骤1、制备mg-zno纳米粒子
在搅拌情况下，将0.01mol的乙酸镁和0.01mol的乙酸锌加入到10ml蒸馏水中，然后加入90ml的乙醇，超声处理30min，将28wt.％的氨水加入到反应体系中，调节ph值为9.2，随后超声辅助化学反应，反应2小时后，通过高速离心收集mg-zno纳米粒子，将离心收集的纳米粒子清洗后，干燥；
步骤2、制备聚酯母粒a
将mg-zno纳米粒子、mgo纳米粒子和石墨烯通过球磨机研磨混合，过筛，将过筛后的粉体与刚玉球、水配成1∶1∶4的浆液，并加入0.5％的螯合型乳酸钛盐或单烷氧型钛酸酯，于滚动球磨机研磨20小时，将研磨后的浆液打入转动球磨机内，研磨质换为锆球，转动研磨60小时，在110℃～200℃干燥，脱去料浆水分，烘干的粉体于气流磨机中分散、粉碎、研磨，得到粉体a；
将粉体a与聚酯粉料混合、经螺杆造粒得到聚酯母粒a；
步骤3、制备聚酯母粒b
将石墨烯、azo纳米导电粉、ato纳米导电粉、导电石墨、caco3纳米粒子和zno纳米粒子通过球磨机研磨混合，过筛，将过筛后的粉体与刚玉球、水配成1∶1∶4的浆液，并加入0.7％的螯合型乳酸钛盐或单烷氧型钛酸酯，于滚动球磨机研磨22小时，将研磨后的浆液打入转动球磨机内，研磨质换为锆球，转动研磨50小时，在110℃～200℃干燥，脱去料浆水分，烘干的粉体于气流磨机中分散、粉碎、研磨，得到粉体b；
将粉体b与聚酯粉料混合、经螺杆造粒得到聚酯母粒b；
步骤4、制备聚酯纤维
称取聚酯母粒a和聚酯母粒b与聚酯切片进行混合干燥；干燥在真空转鼓干燥机中进行，借助真空系统将水分随空气一起抽除，干燥温度为130℃；干燥后的原料在螺杆挤出机作用下熔融后的熔体经熔体泵送至均质除杂搅拌器中进行均一化除杂处理，熔体在均质除杂搅拌器的停留时间为30min～90min；均质除杂后的聚酯熔体经熔体泵送至二级过滤器，过滤后的熔体经设置在管道上的混合熔体后进入纺丝箱体，纺丝箱温度控制在250～280℃；将纺丝后的纤维进行牵伸加工，即得所述聚酯纤维。
测定本实施例中聚酯纤维的抗菌性能：
抗菌性测试是按照国标gb/t20944.3-2008《纺织品抗菌性能的评价》第三部分，对纤维进行抗菌测试，对照样采用100％纯棉织物，菌种选择金黄色葡萄球菌atcc6538，大肠杆菌8099，白色念珠菌atcc10231,试样灭菌方式为高压蒸汽121℃下灭菌15min，计算抑菌率公式为：y＝(wt－qt)/wt×100％,其中，y为试样的抑菌率，wt为对照样18h震荡接触后烧瓶内活菌浓度的平均值，qt为试验样18h震荡接触后烧瓶内活菌浓度的平均值。
测试结果表明，本实施例的聚酯纤维对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌的的抑菌率达到99％，标准规定对金黄色葡萄球菌及大肠杆菌的抑菌率≥70％，或对白色念珠菌的的抑菌率≥60％时，样品具有抗菌效果，从测试结果可以得出，本实施例中的聚酯纤维具有良好的抑菌效果；
测定本实施例中聚酯纤维的性能：
其中，单丝纤度为1.7dtex，断裂强度为3.9cn/dtex，断裂伸长率为43％，电阻率达到105ω.cm。
实施例2
本实施例中，一种具有抗菌功效的石墨烯导电聚酯纤维，该聚酯纤维是以聚酯母粒a、聚酯母粒b和聚酯切片熔融混纺制备得到的；其中，聚酯母粒a、聚酯母粒b和聚酯切片的质量占比分别为19％、21％、60％。
上述的聚酯母粒a是通过将粉体a与聚酯粉料混合、造粒得到的；其中，聚酯母粒a中粉体a的质量含量为10-20％；
粉体a由mg-zno纳米粒子、mgo纳米粒子和石墨烯混合组成，其中，mg-zno纳米粒子、mgo纳米粒子和石墨烯的质量比例为5:1:4；所述mg-zno纳米粒子粒径为200nm；所述mgo纳米粒子粒径为100nm；所述粉体a的粒径小于1μm；
上述的聚酯母粒b是通过将粉体b与聚酯粉料混合、造粒得到的；其中，聚酯母粒b中粉体b的质量含量为6-25％；
粉体b由石墨烯、azo纳米导电粉、ato纳米导电粉、导电石墨、caco3纳米粒子和zno纳米粒子组成；其中，石墨烯、azo纳米导电粉、ato纳米导电粉、导电石墨、caco3纳米粒子和zno纳米粒子的质量比例为7:2:1:4:3:1；所述azo纳米导电粉、ato纳米导电粉的粒径均为100nm；所述caco3纳米粒子的粒径为500nm；所述zno纳米粒子的粒径为50nm；所述粉体b的粒径小于2μm。
如下为本实施例聚酯纤维的制备方法：
步骤1、制备mg-zno纳米粒子
在搅拌情况下，将0.01mol的乙酸镁和0.01mol的乙酸锌加入到10ml蒸馏水中，然后加入90ml的乙醇，超声处理30min，将28wt.％的氨水加入到反应体系中，调节ph值为9.2，随后超声辅助化学反应，反应2小时后，通过高速离心收集mg-zno纳米粒子，将离心收集的纳米粒子清洗后，干燥；
步骤2、制备聚酯母粒a
将mg-zno纳米粒子、mgo纳米粒子和石墨烯通过球磨机研磨混合，过筛，将过筛后的粉体与刚玉球、水配成1∶1∶4的浆液，并加入0.5％的螯合型乳酸钛盐或单烷氧型钛酸酯，于滚动球磨机研磨20小时，将研磨后的浆液打入转动球磨机内，研磨质换为锆球，转动研磨60小时，在110℃～200℃干燥，脱去料浆水分，烘干的粉体于气流磨机中分散、粉碎、研磨，得到粉体a；
将粉体a与聚酯粉料混合、经螺杆造粒得到聚酯母粒a；
步骤3、制备聚酯母粒b
将石墨烯、azo纳米导电粉、ato纳米导电粉、导电石墨、caco3纳米粒子和zno纳米粒子通过球磨机研磨混合，过筛，将过筛后的粉体与刚玉球、水配成1∶1∶4的浆液，并加入0.7％的螯合型乳酸钛盐或单烷氧型钛酸酯，于滚动球磨机研磨22小时，将研磨后的浆液打入转动球磨机内，研磨质换为锆球，转动研磨50小时，在110℃～200℃干燥，脱去料浆水分，烘干的粉体于气流磨机中分散、粉碎、研磨，得到粉体b；
将粉体b与聚酯粉料混合、经螺杆造粒得到聚酯母粒b；
步骤4、制备聚酯纤维
称取聚酯母粒a和聚酯母粒b与聚酯切片进行混合干燥；干燥在真空转鼓干燥机中进行，借助真空系统将水分随空气一起抽除，干燥温度为130℃；干燥后的原料在螺杆挤出机作用下熔融后的熔体经熔体泵送至均质除杂搅拌器中进行均一化除杂处理，熔体在均质除杂搅拌器的停留时间为30min～90min；均质除杂后的聚酯熔体经熔体泵送至二级过滤器，过滤后的熔体经设置在管道上的混合熔体后进入纺丝箱体，纺丝箱温度控制在250～280℃；将纺丝后的纤维进行牵伸加工，即得所述聚酯纤维。
测定本实施例中聚酯纤维的抗菌性能：
抗菌性测试是按照国标gb/t20944.3-2008《纺织品抗菌性能的评价》第三部分，对纤维进行抗菌测试，对照样采用100％纯棉织物，菌种选择金黄色葡萄球菌atcc6538，大肠杆菌8099，白色念珠菌atcc10231,试样灭菌方式为高压蒸汽121℃下灭菌15min，计算抑菌率公式为：y＝(wt－qt)/wt×100％,其中，y为试样的抑菌率，wt为对照样18h震荡接触后烧瓶内活菌浓度的平均值，qt为试验样18h震荡接触后烧瓶内活菌浓度的平均值。
测试结果表明，本实施例的聚酯纤维对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌的的抑菌率达到99％，标准规定对金黄色葡萄球菌及大肠杆菌的抑菌率≥70％，或对白色念珠菌的的抑菌率≥60％时，样品具有抗菌效果，从测试结果可以得出，本实施例中的聚酯纤维具有良好的抑菌效果；
测定本实施例中聚酯纤维的性能：
其中，单丝纤度为1.6dtex，断裂强度为3.4cn/dtex，断裂伸长率为41％，电阻率达到98ω.cm。
实施例3
本实施例中，一种具有抗菌功效的石墨烯导电聚酯纤维，该聚酯纤维是以聚酯母粒a、聚酯母粒b和聚酯切片熔融混纺制备得到的；其中，聚酯母粒a、聚酯母粒b和聚酯切片的质量占比分别为17％、15％、68％。
上述的聚酯母粒a是通过将粉体a与聚酯粉料混合、造粒得到的；其中，聚酯母粒a中粉体a的质量含量为10-20％；
粉体a由mg-zno纳米粒子、mgo纳米粒子和石墨烯混合组成，其中，mg-zno纳米粒子、mgo纳米粒子和石墨烯的质量比例为5:1:4；所述mg-zno纳米粒子粒径为200nm；所述mgo纳米粒子粒径为100nm；所述粉体a的粒径小于1μm；
上述的聚酯母粒b是通过将粉体b与聚酯粉料混合、造粒得到的；其中，聚酯母粒b中粉体b的质量含量为6-25％；
粉体b由石墨烯、azo纳米导电粉、ato纳米导电粉、导电石墨、caco3纳米粒子和zno纳米粒子组成；其中，石墨烯、azo纳米导电粉、ato纳米导电粉、导电石墨、caco3纳米粒子和zno纳米粒子的质量比例为7:2:1:4:3:1；所述azo纳米导电粉、ato纳米导电粉的粒径均为100nm；所述caco3纳米粒子的粒径为500nm；所述zno纳米粒子的粒径为50nm；所述粉体b的粒径小于2μm。
如下为本实施例聚酯纤维的制备方法：
步骤1、制备mg-zno纳米粒子
在搅拌情况下，将0.01mol的乙酸镁和0.01mol的乙酸锌加入到10ml蒸馏水中，然后加入90ml的乙醇，超声处理30min，将28wt.％的氨水加入到反应体系中，调节ph值为9.2，随后超声辅助化学反应，反应2小时后，通过高速离心收集mg-zno纳米粒子，将离心收集的纳米粒子清洗后，干燥；
步骤2、制备聚酯母粒a
将mg-zno纳米粒子、mgo纳米粒子和石墨烯通过球磨机研磨混合，过筛，将过筛后的粉体与刚玉球、水配成1∶1∶4的浆液，并加入0.5％的螯合型乳酸钛盐或单烷氧型钛酸酯，于滚动球磨机研磨20小时，将研磨后的浆液打入转动球磨机内，研磨质换为锆球，转动研磨60小时，在110℃～200℃干燥，脱去料浆水分，烘干的粉体于气流磨机中分散、粉碎、研磨，得到粉体a；
将粉体a与聚酯粉料混合、经螺杆造粒得到聚酯母粒a；
步骤3、制备聚酯母粒b
将石墨烯、azo纳米导电粉、ato纳米导电粉、导电石墨、caco3纳米粒子和zno纳米粒子通过球磨机研磨混合，过筛，将过筛后的粉体与刚玉球、水配成1∶1∶4的浆液，并加入0.7％的螯合型乳酸钛盐或单烷氧型钛酸酯，于滚动球磨机研磨22小时，将研磨后的浆液打入转动球磨机内，研磨质换为锆球，转动研磨50小时，在110℃～200℃干燥，脱去料浆水分，烘干的粉体于气流磨机中分散、粉碎、研磨，得到粉体b；
将粉体b与聚酯粉料混合、经螺杆造粒得到聚酯母粒b；
步骤4、制备聚酯纤维
称取聚酯母粒a和聚酯母粒b与聚酯切片进行混合干燥；干燥在真空转鼓干燥机中进行，借助真空系统将水分随空气一起抽除，干燥温度为130℃；干燥后的原料在螺杆挤出机作用下熔融后的熔体经熔体泵送至均质除杂搅拌器中进行均一化除杂处理，熔体在均质除杂搅拌器的停留时间为30min～90min；均质除杂后的聚酯熔体经熔体泵送至二级过滤器，过滤后的熔体经设置在管道上的混合熔体后进入纺丝箱体，纺丝箱温度控制在250～280℃；将纺丝后的纤维进行牵伸加工，即得所述聚酯纤维。
测定本实施例中聚酯纤维的抗菌性能：
抗菌性测试是按照国标gb/t20944.3-2008《纺织品抗菌性能的评价》第三部分，对纤维进行抗菌测试，对照样采用100％纯棉织物，菌种选择金黄色葡萄球菌atcc6538，大肠杆菌8099，白色念珠菌atcc10231,试样灭菌方式为高压蒸汽121℃下灭菌15min，计算抑菌率公式为：y＝(wt－qt)/wt×100％,其中，y为试样的抑菌率，wt为对照样18h震荡接触后烧瓶内活菌浓度的平均值，qt为试验样18h震荡接触后烧瓶内活菌浓度的平均值。
测试结果表明，本实施例的聚酯纤维对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌的的抑菌率达到99％，标准规定对金黄色葡萄球菌及大肠杆菌的抑菌率≥70％，或对白色念珠菌的的抑菌率≥60％时，样品具有抗菌效果，从测试结果可以得出，本实施例中的聚酯纤维具有良好的抑菌效果；
测定本实施例中聚酯纤维的性能：
其中，单丝纤度为1.8dtex，断裂强度为4.2cn/dtex，断裂伸长率为45％，电阻率达到107ω.cm。
实施例4
本实施例基于实施例3，不同之处在于，粉体a和粉体b中的所述石墨烯均负载有fe和cu，其中，fe和cu负载质量分别为4％、1％。
其中，负载石墨烯制备过程为：
在50ml去离子水中加入硝酸铁和硝酸铜，完全溶解，然后将溶解有硝酸铁和硝酸铜的去离子水溶液加入到200ml的乙二醇中，得到混合液，将混合液与氧化石墨烯悬浮液加入到四口瓶中，于50℃恒温水浴环境下，强力搅拌3h，得到反应溶液；再取400ml去离子水，向其中加入氢氧化钠，使溶液ph为10，然后加入硼氢化钠，制得0.1mol/l的硼氢化钠水溶液，并将其慢慢加入到反应溶液中，添加回流装置，在120℃下加热回流2h，过滤得到反应产物，将反应产物用去离子水清洗，然后干燥，粉碎，得到负载石墨烯粉末。
测定本实施例中聚酯纤维的抗菌性能：
抗菌性测试是按照国标gb/t20944.3-2008《纺织品抗菌性能的评价》第三部分，对纤维进行抗菌测试，对照样采用100％纯棉织物，菌种选择金黄色葡萄球菌atcc6538，大肠杆菌8099，白色念珠菌atcc10231,试样灭菌方式为高压蒸汽121℃下灭菌15min，计算抑菌率公式为：y＝(wt－qt)/wt×100％,其中，y为试样的抑菌率，wt为对照样18h震荡接触后烧瓶内活菌浓度的平均值，qt为试验样18h震荡接触后烧瓶内活菌浓度的平均值。
测试结果表明，本实施例的聚酯纤维对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌的的抑菌率达到99％，标准规定对金黄色葡萄球菌及大肠杆菌的抑菌率≥70％，或对白色念珠菌的的抑菌率≥60％时，样品具有抗菌效果，从测试结果可以得出，本实施例中的聚酯纤维具有良好的抑菌效果；
测定本实施例中聚酯纤维的性能：
其中，单丝纤度为1.8dtex，断裂强度为4.3cn/dtex，断裂伸长率为45％，电阻率达到108ω.cm。
以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，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。