[发明专利]一种常温常压可染负离子聚酯纤维及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属聚酯纤维及其制备和应用领域，特别是涉及一种常温常压可染负离子聚酯纤 维及其制备方法和应用。

背景技术

涤纶(PET)纤维因其成本低、性能优良、用途广泛，日益受到人们重视。从1953年 美国人开始生产涤纶，2006年，全球涤纶产量超过27000kt，占合成纤维总产量的67％。 涤纶已成为运用最为广泛的纤维。近几年人们对PET纤维提出了许多改性方法使织造织物 及服装更具有穿着的舒适性和卫生性。但长期以来PET纤维不能实现多种功能性共存，限 制了织物品种的多样化。近年来，有关PET纤维风格化和负离子性能的提高的研究已分别 有了突破性的进展，但如何将这两项功能有机结合，实现纤维有色化与高效负离子发生的 统一，已引起了国内外学者的关注。

铁电材料是一类重要的功能材料。其最基本的特性为在某些温度范围会具有自发极化， 而且极化强度可以随外电场反向而反向，从而出现电滞回线。现在发现，具有铁电性的晶 体很多，但概括起来可以分为两大类：

a.一类以磷酸二氢钾KH₂PO₄简称KDP为代表，具有氢键，他们从顺电相过渡到铁 电像是无序到有序的相变。以KDP为代表的氢键型铁晶体管，中子绕射的数据显示，在 居里温度以上，质子沿氢键的分布是成对称沿展的形状。在低于居里温度时，质子的分布 较集中且不对称于邻近的离子，质子会较靠近氢键的一端。

b.另一类则以钛酸钡为代表，从顺电相到铁电像的过渡是由于其中两个子晶格发生相 对位移。对于以为代表的钙钛矿型铁电体，绕射实验证明，自发极化的出现是由于正离子 的子晶格与负离子的子晶格发生相对位移。其中，BaTiO₃系列铁电体尤其是钛酸锶钡(BST) 引起了人们广泛的关注和足够的重视，这是因为它具有高介电常数、强介电非线性、不易 疲劳、居里温度可调等优点。但它具有致命的弱点：当外加直流电场超过几百10³V/cm以 后，其漏电流密度上升几个数量级，并在2×10⁶V/cm左右发生击穿。与BST相比，锆钛 酸钡BaZr_xTi_1-xO₃，BZT)耐压强度更高，这是因为Zr⁴⁺比Ti⁴⁺的离子半径大(分别为0.087nm 和0.068nm)，可增大材料的晶格常数，而且Zr⁴⁺比Ti⁴⁺的化学稳定性好。因此，人们考 虑用BZT来取代BST。而该类材料也能产生压电效应，由于制备工艺简单，成本低，而且 具有较好的力学性能和稳定的压电性能，在当前市场上用途普遍。

压电陶瓷，一种能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料。压电陶瓷到底是一种 什么样的材料呢？压电陶瓷属于无机非金属材料。这是一种具有压电效应的材料。所谓压 电效应是指某些介质在力的作用下，产生形变，引起介质表面带电，这是正压电效应。反 之，施加激励电场，介质将产生机械变形，称逆压电效应。这种奇妙的效应已经被科学家 应用在与人们生活密切相关的许多领域，以实现能量转换、传感、驱动、频率控制等功能。

在能量转换方面，利用压电陶瓷将机械能转换成电能的特性，可以制造出压电点火 器、移动X光电源、炮弹引爆装置。电子打火机中就有压电陶瓷制作的火石，打火次数可 在100万次以上。用压电陶瓷把电能转换成超声振动，可以用来探寻水下鱼群的位置和形 状，对金属进行无损探伤，以及超声清洗、超声医疗，还可以做成各种超声切割器、焊接 装置及烙铁，对塑料甚至金属进行加工。但是，现在所用的压电陶瓷材料中的主要成分中， PbO(或Pb₃O₄)的含量约占原料总量的70％，PbTiO₃、Pb(Ti_1-xZr_x)O₃也属于该类材料。

陶瓷材料的性能取决于其成分和显微结构″显微结构在陶瓷中指多晶或多相材料的结 构特征，其研究包括晶粒尺寸、颗粒形状及分布状态、颗粒的取向性、相的数量及气孔率 等方面。