本发明属于无机纳米膜的制备
技术领域：
，具体涉及一种稀土包覆型导电pet纤维的制备方法。
背景技术：
无机纳米纤维通常是指直径、管径或厚度为纳米尺度的线状或管状材料，无机纳米纤维按其组成和结构主要分为单一组分、异质结构、简单珠状、核壳结构、肩并肩双组分、介孔结构以及中空纤维等。无机纳米纤维由于比表面积较大，导致其表面能和表面活性增大，从而产生了小尺寸效应、表面或界面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等，在光学、电学、磁学、热学以及力学等方面表现出优异的性质，在物理、化学、电子和材料等领域得到广泛关注。目前，制备无机纳米纤维的方法有拉伸法、模板合成法、自组装法和微乳液法及静电纺丝法等，其中静电纺丝法以操作简单、适用范围广及生产效率相对较高等优点而被广泛应用，静电纺丝法制备无机纳米纤维一般包括3个步骤：（1）可纺性前驱体溶胶的制备；（2）静电纺丝制备聚合物/无机溶胶复合纳米纤维；（3）锻烧除去有机成分。通过调节前驱体溶胶、纺丝过程参数及环境条件等可控制无机纳米纤维形貌，目前利用静电纺丝技术已经制备了多种无机纳米纤维，包括氧化物、金属、多组分无机纳米纤维和其它结构无机陶瓷纤维等。近年来，随着现代工业的迅速发展，难降解有机污染物的工业废水种类和数量日益增多，对生态环境的危害日益严峻，由于经济和技术方面的原因，采用传统的废水处理技术已不能满足越来越高的环保要求，探索高效、经济的方法处理高毒性和难生化降解有机废水成为研究热点。目前，难降解有机废水的处理方法主要有物理法、化学法和生化法。其中物理法因其操作简单，一次性投入成本低、效率高而广泛采用，物理法中常用的为膜分离技术，废水处理中常用的膜分离技术主要有纳滤、微滤、超滤、反渗透和膜生物反应器等。目前，膜分离技术在高浓度有机废水处理中发挥越来越重要的作用，已在制药废水、含酚废水和乳化废水等行业得到成功应用。但是膜分离技术也存在着膜的使用寿命短，脆性大、易损坏，并且清洗难度大的技术缺陷。技术实现要素：为了解决上述技术问题，本发明提供一种稀土包覆型导电pet纤维的制备方法。本发明是通过以下的技术方案实现的。一种稀土包覆型导电pet纤维的制备方法，包括以下操作步骤：（1）按重量份计，将38-42份滑石粉加入至160-170份的质量分数为25%的氨水溶液中，混合搅拌均匀后，静置处理3-4小时，离心得到沉淀，将沉淀烘干处理后，制得改性滑石粉；（2）按重量份计，将11-15份氯化镝、14-19份氯化钐、22-26份四氯化锡加入至130-150份盐酸溶液中，然后向其中继续加入44-50份改性滑石粉，并向其中加入氢氧化钠溶液，调节混合液的ph为1.5-2.0后，加热至75-80℃保温处理2-3小时后，冷却至室温，陈化处理20-24小时，离心，将沉淀洗涤后，直至检测不到氯离子时，得到前驱体，再将前驱体煅烧处理后，制得导电填料；（3）将pet树脂和导电填料按照质量比为15-20:1的比例混合均匀后，再向其中加入润滑剂，加入至高速混合机中，混合均匀后，通过双螺杆挤出机，挤出造粒后，制得导电母粒；（4）将导电母粒加入至还原活化液中，浸泡处理4-5小时后，烘干，制得活化导电母粒，其中还原活化液由以下重量份的组分制成：硼氢化钠14-20份、植酸钠3-7份、水180-200份；（5）向pet树脂中加入其重量70-75%的活化导电母粒，然后通过脉冲输送器，通入预结晶器中，再经过干燥塔处理，通入双螺杆挤压机中，通过熔体分配管、纺丝箱体、计量泵、复合纺丝组件、侧吹风、集束上油、卷绕、化纤处理后，制得稀土包覆型导电pet纤维。具体地，上述步骤（1）中，滑石粉为塑料级滑石粉，平均粒径大小为3000目。具体地，上述步骤（2）中，盐酸溶液的质量分数为10-15%，氢氧化钠溶液的浓度为0.1mol/l。具体地，上述步骤（2）中，煅烧处理时的温度750-800℃，煅烧处理的时间为2-3小时。具体地，上述步骤（3）中，润滑剂为硬脂酸钠或硬脂酸钙中的任意一种。具体地，上述步骤（3）中，双螺杆挤出机主轴的转速为350r/min，一区275℃，二区280℃，三区275℃。具体地，上述步骤（4）中，导电母粒与还原活化液的质量比1:3-5。具体地，上述步骤（5）中，预结晶器内的温度为175℃，干燥塔内的风温为180℃，干燥处理的时间为4小时。由以上的技术方案可知，本发明的有益效果是：本发明制得的稀土包覆型导电pet纤维，体积电阻率低，导电填料分布均匀，并且在使用的过程中，不发生脱落的现象，同时纤维的各项力学性能优异，表面细腻光滑，能够有效减少纤维在纺织及使用过程中的摩擦，有利于后序纺织加工。其中，步骤（1）中制得的改性滑石粉，既能有效的吸附金属氧化物，又与pet树脂具有较好的相容性，不会影响制得的纤维的各项力学性能，解决了现有技术中，导电填料导致的纤维力学性能下降的技术缺陷；步骤（4）中的还原活化液，能有效的提升导电母粒的白度，解决了其制得的纤维抱合力小，纺纱性能差，成品色泽受限制的技术缺陷；本发明选用稀土氧化物作为导电的主要介质，其具有极低的体积电阻率，并且其能在纤维中导电部分形成均匀、有序的尖锐角，有利于释放聚集的电荷，进行尖端放电，从而有效的降低了纤维的体积电阻率，提升了纤维的导电性能。具体实施方式以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据厂家的条件作进一步调整，未说明的实施条件通常为常规实验条件。实施例1稀土包覆型导电pet纤维的制备方法，包括以下操作步骤：（1）将38千克平均粒径大小为3000目的塑料级滑石粉加入至160千克的质量分数为25%的氨水溶液中，混合搅拌均匀后，静置处理3小时，离心得到沉淀，将沉淀烘干处理后，制得改性滑石粉；（2）将11千克氯化镝、14千克氯化钐、22千克四氯化锡加入至130千克质量分数为10%的盐酸溶液中，然后向其中继续加入44千克改性滑石粉，并向其中加入浓度为0.1mol/l的氢氧化钠溶液，调节混合液的ph为1.5后，加热至75℃保温处理2小时后，冷却至室温，陈化处理20小时，离心，将沉淀洗涤后，直至检测不到氯离子时，得到前驱体，再将前驱体煅烧处理后，煅烧处理时的温度750℃，煅烧处理的时间为2小时，制得导电填料；（3）将pet树脂和导电填料按照质量比为15:1的比例混合均匀后，再向其中加入硬脂酸钠或硬脂酸钙，加入至高速混合机中，混合均匀后，通过双螺杆挤出机，双螺杆挤出机主轴的转速为350r/min，一区275℃，二区280℃，三区275℃，挤出切粒机造粒后，制得导电母粒；（4）将导电母粒加入至还原活化液中，导电母粒与还原活化液的质量比1:3，浸泡处理4小时后，烘干，制得活化导电母粒，还原活化液由以下组分制成：硼氢化钠14千克、植酸钠3千克、水180千克；（5）向pet树脂中加入其重量70%的活化导电母粒，然后通过脉冲输送器，通入温度为175℃的预结晶器中，再经过风温为180℃干燥塔处理4小时，通入双螺杆挤压机中，通过熔体分配管、纺丝箱体、计量泵、复合纺丝组件、侧吹风、集束上油、卷绕、化纤处理后，制得稀土包覆型导电pet纤维。实施例2稀土包覆型导电pet纤维的制备方法，包括以下操作步骤：（1）将40千克平均粒径大小为3000目的塑料级滑石粉加入至165千克的质量分数为25%的氨水溶液中，混合搅拌均匀后，静置处理3.5小时，离心得到沉淀，将沉淀烘干处理后，制得改性滑石粉；（2）将13千克氯化镝、16千克氯化钐、24千克四氯化锡加入至140千克质量分数为13%的盐酸溶液中，然后向其中继续加入46千克改性滑石粉，并向其中加入浓度为0.1mol/l的氢氧化钠溶液，调节混合液的ph为1.8后，加热至78℃保温处理2.5小时后，冷却至室温，陈化处理22小时，离心，将沉淀洗涤后，直至检测不到氯离子时，得到前驱体，再将前驱体煅烧处理后，煅烧处理时的温度780℃，煅烧处理的时间为2.5小时，制得导电填料；（3）将pet树脂和导电填料按照质量比为18:1的比例混合均匀后，再向其中加入硬脂酸钠或硬脂酸钙，加入至高速混合机中，混合均匀后，通过双螺杆挤出机，双螺杆挤出机主轴的转速为350r/min，一区275℃，二区280℃，三区275℃，挤出切粒机造粒后，制得导电母粒；（4）将导电母粒加入至还原活化液中，导电母粒与还原活化液的质量比1:4，浸泡处理4.5小时后，烘干，制得活化导电母粒，还原活化液由以下组分制成：硼氢化钠16千克、植酸钠5千克、水190千克；（5）向pet树脂中加入其重量73%的活化导电母粒，然后通过脉冲输送器，通入温度为175℃的预结晶器中，再经过风温为180℃干燥塔处理4小时，通入双螺杆挤压机中，通过熔体分配管、纺丝箱体、计量泵、复合纺丝组件、侧吹风、集束上油、卷绕、化纤处理后，制得稀土包覆型导电pet纤维。实施例3稀土包覆型导电pet纤维的制备方法，包括以下操作步骤：（1）将42千克平均粒径大小为3000目的塑料级滑石粉加入至170千克的质量分数为25%的氨水溶液中，混合搅拌均匀后，静置处理4小时，离心得到沉淀，将沉淀烘干处理后，制得改性滑石粉；（2）将15千克氯化镝、19千克氯化钐、26千克四氯化锡加入至150千克质量分数为15%的盐酸溶液中，然后向其中继续加入50千克改性滑石粉，并向其中加入浓度为0.1mol/l的氢氧化钠溶液，调节混合液的ph为2.0后，加热至80℃保温处理3小时后，冷却至室温，陈化处理24小时，离心，将沉淀洗涤后，直至检测不到氯离子时，得到前驱体，再将前驱体煅烧处理后，煅烧处理时的温度800℃，煅烧处理的时间为3小时，制得导电填料；（3）将pet树脂和导电填料按照质量比为20:1的比例混合均匀后，再向其中加入硬脂酸钠或硬脂酸钙，加入至高速混合机中，混合均匀后，通过双螺杆挤出机，双螺杆挤出机主轴的转速为350r/min，一区275℃，二区280℃，三区275℃，挤出切粒机造粒后，制得导电母粒；（4）将导电母粒加入至还原活化液中，导电母粒与还原活化液的质量比1:5，浸泡处理5小时后，烘干，制得活化导电母粒，还原活化液由以下组分制成：硼氢化钠20千克、植酸钠7千克、水200千克；（5）向pet树脂中加入其重量75%的活化导电母粒，然后通过脉冲输送器，通入温度为175℃的预结晶器中，再经过风温为180℃干燥塔处理4小时，通入双螺杆挤压机中，通过熔体分配管、纺丝箱体、计量泵、复合纺丝组件、侧吹风、集束上油、卷绕、化纤处理后，制得稀土包覆型导电pet纤维。对比例1将步骤（2）中的改性滑石粉，替换成不经改性处理的平均粒径大小为3000目的塑料级滑石粉，其余操作步骤与实施例1完全相同。对比例2将步骤（2）中的氯化镝、氯化钐替换成等摩尔量的四氯化锡，其余操作步骤与实施例2完全相同。对比例3导电母粒不经过步骤（4）的浸泡处理，其余操作步骤与实施例3完全相同。分别用各实施例和对比例的方法制得稀土包覆型导电pet纤维，然后测试其各项性能，电阻的测量：采用m500型精密万用电表仪测量纤维电阻，电阻率计算公式，ρ=ra/l，ρ-纤维电阻率，ω·cm；r-所测纤维电阻值，ω；a-纤维横截面积，cm2，l-测试长度；力学性能测试：标准环境条件(温度、湿度:20℃，60%)，用常州第二纺织机械有限公司yg020b电子单纱强力机对纤维力学性能进行测试，纤维夹持长度为250mm，预加张力10cn，试验结果如表1所示：表1稀土包覆型导电pet纤维的性能测试结果项目体积电阻率，ω.cm断裂强度，cn.tex-1实施例16.2×10539.58对比例17.8×10621.36实施例23.8×10540.27对比例29.4×10736.25实施例32.4×10542.33对比例39.5×10519.91由表1可知，改性滑石粉能有效的提升导电填料中，导电金属成分的量，提升纤维的导电效果，并且还能有效的提升纤维的力学性能；氯化镝、氯化钐的添加，能将纤维的体积电阻率下降2个数量级左右，有效的提升了纤维的导电性能；对比例3中制得的导电纤维，存在着光泽度差，后续编织性能较差的技术缺陷。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。当前第1页12