纳米杂化功能复合聚酯纤维的研究进展_周家良.pdf

2016 年 第 61 卷 第 19 期：2136 ~ 2146 《中国科学》杂志社 专题: 聚合物结构与性能 评 述 SCIENCE CHINA PRESS 纳米杂化功能复合聚酯纤维的研究进展 周家良, 相恒学, 周哲, 孙宾, 成艳华, 翁巍, 朱美芳* 东华大学材料科学与工程学院, 纤维材料改性国家重点实验室, 上海 201620 * 联系人, E-mail: zhumf@ 2016-01-05 收稿, 2016-02-02 修回, 2016-02-22 接受, 2016-03-17 网络版发表 教育部长江学者奖励计划(T2011079) 、教育部创新团队发展计划(IRT1221) 、中国博士后科学基金(2015M581498)和上海市自然科学基金 (13ZR1401700)资助 摘要 基于聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维(PET) 良好的可加工性及其机械性能, 可利用有机/ 无机杂化的机理, 将 纳米材料引入到PET基体中, 实现PET 纤维的功能裁剪. 本文主要综述了具有阻燃、抗菌、抗紫外及导电特性的 PET基纳米杂化功能纤维, 特别评价了纳米材料的制备过程、改性方法、加工途径及其功能特性等. 最后展望了 PET基纳米杂化功能纤维的发展方向: 纳米材料的结构与功能设计、纳米材料与聚酯复合的界面可控技术、纳米 杂化纤维的后整理加工技术; 以期开发多功能复合的智能型、环境友好型纳米杂化产业用纤维, 并建立对纳米杂 化纤维的生态安全性等系统评价标准等. 关键词 聚对苯二甲酸乙二醇酯, 纳米材料, 有机/ 无机杂化技术, 功能纤维, 聚酯纤维 聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是由对苯二甲酸和 乙二醇经脱水酯化、缩聚后得到的一种半结晶型热塑 性饱和聚酯, 该纤维称为聚酯纤维(PET), 即涤纶. PET 的分子结构式如图1所示. 图1 PET 的分子结构式 Figure 1 Molecular structure of PET PET纤维具有良好的机械强度、耐磨性、化学及 尺寸稳定性等性能, 在国内发展速度较快, 产量已位 后, 可赋予PET纤维新的抗菌、阻燃、防辐射和抗静 居合成纤维之首. 我国PET纤维生产始于20世纪60年 电等性能, 这些新品种又会开拓PET 的外延市场, 并 代, 并引进大量国外的先进技术及设备, 如德国、法 扩大其应用范围[1]. 国、英国等, 目前PET纤维的工业已快速发展为合成 本文着重介绍了近年来国内外PET基纳米杂化 纤维产业中的龙头产业. 功能纤维的研究进展, 重点探讨了材料研究设计中 目前除纤维之外, PET主要应用于薄膜和片材、瓶 存在的问题, 并对其发展作出了展望. 类及工程塑料3大领域, 其中在薄膜和片材方面, 主 要用于包装材料; 在瓶类方面, 主要是因为其PET 1 PET纳米杂化阻燃纤维 瓶透明度高、阻隔效果好, 可用于保鲜包装材料; 在 PET 纤维作为通用合成纤维, 其极限氧指数 工程塑料方面主要用于汽车装饰、电子电器、机械零 (LOI)仅为21左右, 属易燃纤维. 但通过阻燃改性, 件等. 近年来, 纳米技术的发展为制备PET纳米复合 可以有效降