阅读说明：本技术 一种有机蒙脱土增韧改性pet抗紫外老化纤维及制法 (Organic montmorillonite toughened and modified PET anti-ultraviolet aging fiber and preparation method thereof ) 是由 廖颖 曹财明 陈智水 于 2021-09-22 设计创作，主要内容包括：本发明涉及PET纤维技术领域,且公开了一种有机蒙脱土增韧改性PET抗紫外老化纤维,氯化蒙脱土与聚乙二醇反应,得到聚乙二醇改性蒙脱土,其与丁二酸酐反应,得到羧基化聚乙二醇改性蒙脱土,再经过氯化亚砜的修饰,得到酰氯基聚乙二醇改性蒙脱土,进一步与苯并三唑衍生物反应,得到苯并三唑基聚乙二醇改性蒙脱土,蒙脱土可以吸收应力,聚乙二醇长链可以增强PET基体的柔韧性,进一步提高了复合PET纤维的韧性,同时,蒙脱土可以吸收和散射紫外光,而苯并三唑基团可以将高能量的紫外光转换成热能,通过结合蒙脱土、聚乙二醇和苯并三唑的优势,大大的提高了复合PET纤维的力学、抗紫外等综合性能,进一步拓展了PET的应用领域。(The invention relates to the technical field of PET (polyethylene glycol terephthalate) fibers, and discloses an organic montmorillonite toughened and modified PET anti-ultraviolet aging fiber, wherein chlorinated montmorillonite reacts with polyethylene glycol to obtain polyethylene glycol modified montmorillonite, the polyethylene glycol modified montmorillonite reacts with succinic anhydride to obtain carboxylated polyethylene glycol modified montmorillonite, the carboxylated polyethylene glycol modified montmorillonite is modified by thionyl chloride to obtain acyl chloride-based polyethylene glycol modified montmorillonite, the acyl chloride-based polyethylene glycol modified montmorillonite further reacts with a benzotriazole derivative to obtain benzotriazole-based polyethylene glycol modified montmorillonite, the montmorillonite can absorb stress, the polyethylene glycol long chain can enhance the flexibility of a PET matrix, the toughness of the composite PET fiber is further improved, meanwhile, the montmorillonite can absorb and scatter ultraviolet light, the benzotriazole group can convert high-energy ultraviolet light into heat energy, and the mechanical property, the ultraviolet resistance and the aging resistance of the composite PET fiber are greatly improved by combining the advantages of montmorillonite, the polyethylene glycol and the benzotriazole, The comprehensive properties of ultraviolet resistance and the like further expand the application field of PET.)

具体实施方式

为实现上述目的，本发明提供如下具体实施方式和实施例：一种有机蒙脱土增韧改性PET抗紫外老化纤维，制备方法包括以下步骤：

(1)向三口瓶中加入去离子水溶剂、质量比为100:180-400的纳基蒙脱土和3-氯丙基三乙氧基硅烷，超声分散均匀后，用盐酸调节溶液pH为6-8，转移至油浴锅中，在50-70℃下恒温搅拌进行反应2-6h，产物离心、洗涤并干燥，得到氯化蒙脱土；

(2)向三口瓶中加入无水乙醇溶剂、氯化蒙脱土，超声分散均匀，加入氢氧化钾和正四丁基硫酸铵，置于冰水浴中搅拌5-15min，继续向体系中加入聚乙二醇进行取代反应，其中氯化蒙脱土、氢氧化钾、正四丁基硫酸铵和聚乙二醇的质量比为100:40-80:0.6-1.4:260-540，在氮气氛围中以15-35℃反应20-30h，反应结束后离心、减压蒸馏除去溶剂、过滤提纯并干燥，得到聚乙二醇改性蒙脱土；

(3)向三口瓶中加入甲苯溶剂、聚乙二醇改性蒙脱土，超声分散均匀，继续加入丁二酸酐，其中聚乙二醇改性蒙脱土和丁二酸酐的质量比为100:25-50，转移至油浴锅中，在氮气氛围中以100-120℃反应4-10h，产物过滤、洗涤、离心并干燥，得到羧基化聚乙二醇改性蒙脱土；

(4)向三口瓶中加入甲苯溶剂、羧基化聚乙二醇改性蒙脱土，超声分散均匀后，继续加入氯化亚砜，其中羧基化聚乙二醇改性蒙脱土和氯化亚砜的质量比为100:120-280，转移至油浴锅中，在氮气氛围中以70-90℃搅拌反应20-30h，反应结束后减压蒸馏除去溶剂、洗涤并干燥，得到酰氯化聚乙二醇改性蒙脱土；

(5)由邻硝基苯胺、亚硝酸钠、间苯二酚、氢氧化钠和锌粉反应，得到苯并三唑衍生物，分子式为C₁₂H₉N₃O₂；

(6)向三口瓶中加入三氯甲烷溶剂、酰氯化聚乙二醇改性蒙脱土，超声分散均匀后，加入苯并三唑衍生物和氢氧化钠，其中酰氯化聚乙二醇改性蒙脱土、苯并三唑衍生物和氢氧化钠的质量比为100:15-35:6-12，搅拌至完全溶解，在氮气氛围中以15-35℃反应2-6h，反应结束后离心、洗涤并干燥，得到苯并三唑基聚乙二醇改性蒙脱土；

(7)向反应器中加入二氯甲烷溶剂、质量比为100:2-6的PET和苯并三唑基聚乙二醇改性蒙脱土，搅拌至形成均一的纺丝液，倒入高速纺丝机中进行纺丝，转移至牵伸机上进行牵伸，得到有机蒙脱土增韧改性PET抗紫外老化纤维。

实施例1

(1)向三口瓶中加入去离子水溶剂、质量比为100:180的纳基蒙脱土和3-氯丙基三乙氧基硅烷，超声分散均匀后，用盐酸调节溶液pH为6，转移至油浴锅中，在50℃下恒温搅拌进行反应2h，产物离心、洗涤并干燥，得到氯化蒙脱土；

(2)向三口瓶中加入无水乙醇溶剂、氯化蒙脱土，超声分散均匀，加入氢氧化钾和正四丁基硫酸铵，置于冰水浴中搅拌5min，继续向体系中加入聚乙二醇进行取代反应，其中氯化蒙脱土、氢氧化钾、正四丁基硫酸铵和聚乙二醇的质量比为100:40:0.6:260，在氮气氛围中以15℃反应20h，反应结束后离心、减压蒸馏除去溶剂、过滤提纯并干燥，得到聚乙二醇改性蒙脱土；

(3)向三口瓶中加入甲苯溶剂、聚乙二醇改性蒙脱土，超声分散均匀，继续加入丁二酸酐，其中聚乙二醇改性蒙脱土和丁二酸酐的质量比为100:25，转移至油浴锅中，在氮气氛围中以100℃反应4h，产物过滤、洗涤、离心并干燥，得到羧基化聚乙二醇改性蒙脱土；

(4)向三口瓶中加入甲苯溶剂、羧基化聚乙二醇改性蒙脱土，超声分散均匀后，继续加入氯化亚砜，其中羧基化聚乙二醇改性蒙脱土和氯化亚砜的质量比为100:120，转移至油浴锅中，在氮气氛围中以70℃搅拌反应20h，反应结束后减压蒸馏除去溶剂、洗涤并干燥，得到酰氯化聚乙二醇改性蒙脱土；

(5)由邻硝基苯胺、亚硝酸钠、间苯二酚、氢氧化钠和锌粉反应，得到苯并三唑衍生物，分子式为C₁₂H₉N₃O₂；

(6)向三口瓶中加入三氯甲烷溶剂、酰氯化聚乙二醇改性蒙脱土，超声分散均匀后，加入苯并三唑衍生物和氢氧化钠，其中酰氯化聚乙二醇改性蒙脱土、苯并三唑衍生物和氢氧化钠的质量比为100:15:6，搅拌至完全溶解，在氮气氛围中以15℃反应2h，反应结束后离心、洗涤并干燥，得到苯并三唑基聚乙二醇改性蒙脱土；

(7)向反应器中加入二氯甲烷溶剂、质量比为100:2的PET和苯并三唑基聚乙二醇改性蒙脱土，搅拌至形成均一的纺丝液，倒入高速纺丝机中进行纺丝，转移至牵伸机上进行牵伸，得到有机蒙脱土增韧改性PET抗紫外老化纤维。

实施例2

(1)向三口瓶中加入去离子水溶剂、质量比为100:240的纳基蒙脱土和3-氯丙基三乙氧基硅烷，超声分散均匀后，用盐酸调节溶液pH为7，转移至油浴锅中，在55℃下恒温搅拌进行反应3h，产物离心、洗涤并干燥，得到氯化蒙脱土；

(2)向三口瓶中加入无水乙醇溶剂、氯化蒙脱土，超声分散均匀，加入氢氧化钾和正四丁基硫酸铵，置于冰水浴中搅拌6min，继续向体系中加入聚乙二醇进行取代反应，其中氯化蒙脱土、氢氧化钾、正四丁基硫酸铵和聚乙二醇的质量比为100:50:0.8:330，在氮气氛围中以20℃反应22h，反应结束后离心、减压蒸馏除去溶剂、过滤提纯并干燥，得到聚乙二醇改性蒙脱土；

(3)向三口瓶中加入甲苯溶剂、聚乙二醇改性蒙脱土，超声分散均匀，继续加入丁二酸酐，其中聚乙二醇改性蒙脱土和丁二酸酐的质量比为100:30，转移至油浴锅中，在氮气氛围中以105℃反应5h，产物过滤、洗涤、离心并干燥，得到羧基化聚乙二醇改性蒙脱土；

(4)向三口瓶中加入甲苯溶剂、羧基化聚乙二醇改性蒙脱土，超声分散均匀后，继续加入氯化亚砜，其中羧基化聚乙二醇改性蒙脱土和氯化亚砜的质量比为100:160，转移至油浴锅中，在氮气氛围中以75℃搅拌反应22h，反应结束后减压蒸馏除去溶剂、洗涤并干燥，得到酰氯化聚乙二醇改性蒙脱土；

(5)由邻硝基苯胺、亚硝酸钠、间苯二酚、氢氧化钠和锌粉反应，得到苯并三唑衍生物，分子式为C₁₂H₉N₃O₂；

(6)向三口瓶中加入三氯甲烷溶剂、酰氯化聚乙二醇改性蒙脱土，超声分散均匀后，加入苯并三唑衍生物和氢氧化钠，其中酰氯化聚乙二醇改性蒙脱土、苯并三唑衍生物和氢氧化钠的质量比为100:20:7.5，搅拌至完全溶解，在氮气氛围中以20℃反应3h，反应结束后离心、洗涤并干燥，得到苯并三唑基聚乙二醇改性蒙脱土；

(7)向反应器中加入二氯甲烷溶剂、质量比为100:3的PET和苯并三唑基聚乙二醇改性蒙脱土，搅拌至形成均一的纺丝液，倒入高速纺丝机中进行纺丝，转移至牵伸机上进行牵伸，得到有机蒙脱土增韧改性PET抗紫外老化纤维。

实施例3

(1)向三口瓶中加入去离子水溶剂、质量比为100:290的纳基蒙脱土和3-氯丙基三乙氧基硅烷，超声分散均匀后，用盐酸调节溶液pH为7，转移至油浴锅中，在60℃下恒温搅拌进行反应4h，产物离心、洗涤并干燥，得到氯化蒙脱土；

(2)向三口瓶中加入无水乙醇溶剂、氯化蒙脱土，超声分散均匀，加入氢氧化钾和正四丁基硫酸铵，置于冰水浴中搅拌10min，继续向体系中加入聚乙二醇进行取代反应，其中氯化蒙脱土、氢氧化钾、正四丁基硫酸铵和聚乙二醇的质量比为100:60:1:400，在氮气氛围中以25℃反应25h，反应结束后离心、减压蒸馏除去溶剂、过滤提纯并干燥，得到聚乙二醇改性蒙脱土；

(3)向三口瓶中加入甲苯溶剂、聚乙二醇改性蒙脱土，超声分散均匀，继续加入丁二酸酐，其中聚乙二醇改性蒙脱土和丁二酸酐的质量比为100:38，转移至油浴锅中，在氮气氛围中以110℃反应6h，产物过滤、洗涤、离心并干燥，得到羧基化聚乙二醇改性蒙脱土；

(4)向三口瓶中加入甲苯溶剂、羧基化聚乙二醇改性蒙脱土，超声分散均匀后，继续加入氯化亚砜，其中羧基化聚乙二醇改性蒙脱土和氯化亚砜的质量比为100:200，转移至油浴锅中，在氮气氛围中以80℃搅拌反应25h，反应结束后减压蒸馏除去溶剂、洗涤并干燥，得到酰氯化聚乙二醇改性蒙脱土；

(5)由邻硝基苯胺、亚硝酸钠、间苯二酚、氢氧化钠和锌粉反应，得到苯并三唑衍生物，分子式为C₁₂H₉N₃O₂；

(6)向三口瓶中加入三氯甲烷溶剂、酰氯化聚乙二醇改性蒙脱土，超声分散均匀后，加入苯并三唑衍生物和氢氧化钠，其中酰氯化聚乙二醇改性蒙脱土、苯并三唑衍生物和氢氧化钠的质量比为100:25:9，搅拌至完全溶解，在氮气氛围中以25℃反应4h，反应结束后离心、洗涤并干燥，得到苯并三唑基聚乙二醇改性蒙脱土；

(7)向反应器中加入二氯甲烷溶剂、质量比为100:4的PET和苯并三唑基聚乙二醇改性蒙脱土，搅拌至形成均一的纺丝液，倒入高速纺丝机中进行纺丝，转移至牵伸机上进行牵伸，得到有机蒙脱土增韧改性PET抗紫外老化纤维。

实施例4

(1)向三口瓶中加入去离子水溶剂、质量比为100:350的纳基蒙脱土和3-氯丙基三乙氧基硅烷，超声分散均匀后，用盐酸调节溶液pH为7，转移至油浴锅中，在65℃下恒温搅拌进行反应5h，产物离心、洗涤并干燥，得到氯化蒙脱土；

(2)向三口瓶中加入无水乙醇溶剂、氯化蒙脱土，超声分散均匀，加入氢氧化钾和正四丁基硫酸铵，置于冰水浴中搅拌12min，继续向体系中加入聚乙二醇进行取代反应，其中氯化蒙脱土、氢氧化钾、正四丁基硫酸铵和聚乙二醇的质量比为100:70:1.2:470，在氮气氛围中以30℃反应28h，反应结束后离心、减压蒸馏除去溶剂、过滤提纯并干燥，得到聚乙二醇改性蒙脱土；

(3)向三口瓶中加入甲苯溶剂、聚乙二醇改性蒙脱土，超声分散均匀，继续加入丁二酸酐，其中聚乙二醇改性蒙脱土和丁二酸酐的质量比为100:44，转移至油浴锅中，在氮气氛围中以115℃反应8h，产物过滤、洗涤、离心并干燥，得到羧基化聚乙二醇改性蒙脱土；

(4)向三口瓶中加入甲苯溶剂、羧基化聚乙二醇改性蒙脱土，超声分散均匀后，继续加入氯化亚砜，其中羧基化聚乙二醇改性蒙脱土和氯化亚砜的质量比为100:240，转移至油浴锅中，在氮气氛围中以85℃搅拌反应28h，反应结束后减压蒸馏除去溶剂、洗涤并干燥，得到酰氯化聚乙二醇改性蒙脱土；

(5)由邻硝基苯胺、亚硝酸钠、间苯二酚、氢氧化钠和锌粉反应，得到苯并三唑衍生物，分子式为C₁₂H₉N₃O₂；

(6)向三口瓶中加入三氯甲烷溶剂、酰氯化聚乙二醇改性蒙脱土，超声分散均匀后，加入苯并三唑衍生物和氢氧化钠，其中酰氯化聚乙二醇改性蒙脱土、苯并三唑衍生物和氢氧化钠的质量比为100:30:10.5，搅拌至完全溶解，在氮气氛围中以30℃反应5h，反应结束后离心、洗涤并干燥，得到苯并三唑基聚乙二醇改性蒙脱土；

(7)向反应器中加入二氯甲烷溶剂、质量比为100:5的PET和苯并三唑基聚乙二醇改性蒙脱土，搅拌至形成均一的纺丝液，倒入高速纺丝机中进行纺丝，转移至牵伸机上进行牵伸，得到有机蒙脱土增韧改性PET抗紫外老化纤维。

实施例5

(1)向三口瓶中加入去离子水溶剂、质量比为100:400的纳基蒙脱土和3-氯丙基三乙氧基硅烷，超声分散均匀后，用盐酸调节溶液pH为8，转移至油浴锅中，在70℃下恒温搅拌进行反应6h，产物离心、洗涤并干燥，得到氯化蒙脱土；

(2)向三口瓶中加入无水乙醇溶剂、氯化蒙脱土，超声分散均匀，加入氢氧化钾和正四丁基硫酸铵，置于冰水浴中搅拌15min，继续向体系中加入聚乙二醇进行取代反应，其中氯化蒙脱土、氢氧化钾、正四丁基硫酸铵和聚乙二醇的质量比为100:80:1.4:540，在氮气氛围中以35℃反应30h，反应结束后离心、减压蒸馏除去溶剂、过滤提纯并干燥，得到聚乙二醇改性蒙脱土；

(3)向三口瓶中加入甲苯溶剂、聚乙二醇改性蒙脱土，超声分散均匀，继续加入丁二酸酐，其中聚乙二醇改性蒙脱土和丁二酸酐的质量比为100:50，转移至油浴锅中，在氮气氛围中以120℃反应10h，产物过滤、洗涤、离心并干燥，得到羧基化聚乙二醇改性蒙脱土；

(4)向三口瓶中加入甲苯溶剂、羧基化聚乙二醇改性蒙脱土，超声分散均匀后，继续加入氯化亚砜，其中羧基化聚乙二醇改性蒙脱土和氯化亚砜的质量比为100:280，转移至油浴锅中，在氮气氛围中以90℃搅拌反应30h，反应结束后减压蒸馏除去溶剂、洗涤并干燥，得到酰氯化聚乙二醇改性蒙脱土；

(5)由邻硝基苯胺、亚硝酸钠、间苯二酚、氢氧化钠和锌粉反应，得到苯并三唑衍生物，分子式为C₁₂H₉N₃O₂；

(6)向三口瓶中加入三氯甲烷溶剂、酰氯化聚乙二醇改性蒙脱土，超声分散均匀后，加入苯并三唑衍生物和氢氧化钠，其中酰氯化聚乙二醇改性蒙脱土、苯并三唑衍生物和氢氧化钠的质量比为100:35:12，搅拌至完全溶解，在氮气氛围中以35℃反应6h，反应结束后离心、洗涤并干燥，得到苯并三唑基聚乙二醇改性蒙脱土；

(7)向反应器中加入二氯甲烷溶剂、质量比为100:6的PET和苯并三唑基聚乙二醇改性蒙脱土，搅拌至形成均一的纺丝液，倒入高速纺丝机中进行纺丝，转移至牵伸机上进行牵伸，得到有机蒙脱土增韧改性PET抗紫外老化纤维。

对比例1

(1)向三口瓶中加入去离子水溶剂、质量比为100:120的纳基蒙脱土和3-氯丙基三乙氧基硅烷，超声分散均匀后，用盐酸调节溶液pH为6，转移至油浴锅中，在50℃下恒温搅拌进行反应1h，产物离心、洗涤并干燥，得到氯化蒙脱土；

(2)向三口瓶中加入无水乙醇溶剂、氯化蒙脱土，超声分散均匀，加入氢氧化钾和正四丁基硫酸铵，置于冰水浴中搅拌2min，继续向体系中加入聚乙二醇进行取代反应，其中氯化蒙脱土、氢氧化钾、正四丁基硫酸铵和聚乙二醇的质量比为100:30:0.4:190，在氮气氛围中以15℃反应18h，反应结束后离心、减压蒸馏除去溶剂、过滤提纯并干燥，得到聚乙二醇改性蒙脱土；

(3)向三口瓶中加入甲苯溶剂、聚乙二醇改性蒙脱土，超声分散均匀，继续加入丁二酸酐，其中聚乙二醇改性蒙脱土和丁二酸酐的质量比为100:18，转移至油浴锅中，在氮气氛围中以100℃反应3h，产物过滤、洗涤、离心并干燥，得到羧基化聚乙二醇改性蒙脱土；

(4)向三口瓶中加入甲苯溶剂、羧基化聚乙二醇改性蒙脱土，超声分散均匀后，继续加入氯化亚砜，其中羧基化聚乙二醇改性蒙脱土和氯化亚砜的质量比为100:80，转移至油浴锅中，在氮气氛围中以70℃搅拌反应18h，反应结束后减压蒸馏除去溶剂、洗涤并干燥，得到酰氯化聚乙二醇改性蒙脱土；

(5)由邻硝基苯胺、亚硝酸钠、间苯二酚、氢氧化钠和锌粉反应，得到苯并三唑衍生物，分子式为C₁₂H₉N₃O₂；

(6)向三口瓶中加入三氯甲烷溶剂、酰氯化聚乙二醇改性蒙脱土，超声分散均匀后，加入苯并三唑衍生物和氢氧化钠，其中酰氯化聚乙二醇改性蒙脱土、苯并三唑衍生物和氢氧化钠的质量比为100:10:4.5，搅拌至完全溶解，在氮气氛围中以15℃反应1h，反应结束后离心、洗涤并干燥，得到苯并三唑基聚乙二醇改性蒙脱土；

(7)向反应器中加入二氯甲烷溶剂、质量比为100:1的PET和苯并三唑基聚乙二醇改性蒙脱土，搅拌至形成均一的纺丝液，倒入高速纺丝机中进行纺丝，转移至牵伸机上进行牵伸，得到有机蒙脱土增韧改性PET抗紫外老化纤维。

使用BLD-1028A抗拉强度试验机测试有机蒙脱土增韧改性PET抗紫外老化纤维的拉伸强度、断裂伸长率以及经紫外线照射60h的拉伸强度、断裂伸长率。

使用HH300-500J冲击强度测试仪测试有机蒙脱土增韧改性PET抗紫外老化纤维的冲击强度以及经紫外线照射60h的冲击强度。