CN100395383C - 一种负离子导湿涤纶纤维及其制备方法和应用 - Google Patents

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本发明公开了一种负离子导湿涤纶纤维及其制备方法和应用。以重量份数计，由0.5～3份的改性负离子添加剂和99.5～97份的涤纶成纤树脂组成。本发明的负离子导湿纤维可应用于制备医用空气清洁服、舒适远红外内衣内裤、导湿除臭袜、寝室用品等服用领域、装饰领域和产业领域。

Description

一种负离子导湿涤纶纤维及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种涤纶纤维，尤其涉及一种负离子导湿涤纶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，到2002年，全世界涤纶纤维总产量为1882.5万吨，其中长丝1071.9万吨。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纤维异形化导湿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，实现纤维异形化导湿与高效负离子的统一，尽管已引起了国内外学者的关注，但迄今未见有任何的报道。如以下文献报道的技术：
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以上文献报道基本上仅限于单方面的对纤维进行导湿或者负离子的改性；而如何将两者有机结合，是有关领域十分期望解决的问题。
通常解决涤纶纤维导湿的途径有以下几种：一种是通过共聚(包括接枝和嵌段共聚)、共混、表面涂层等方法内引入亲水性基团；另一种是改变纤维截面形状(三叶型、十字、王字、中空等)减少单丝特数以及使纤维内部具有微孔形结构，其目的是改变涤纶光滑完整的表面结构，利用微孔毛细吸水原理，增大比表面积。实际应用中，除单独使用这两类方法外，还有将此两种方法相结合并用的趋势。同时在织造工艺方面各种织法的不同对于织物导湿能力也有很大的影响。在此基础上发展细旦化纤维也可以明显提高纤维导湿能力。如何将这些工艺合理结合，在控制工艺复杂程度和成本的基础上最大限度提高导湿能力，无论冷、热，都能给人以舒适的感觉，已提到了议事日程。
当前涤纶负离子纤维改性方法可以归纳为以下两个方面。一、纤维、织物涂层法：将一种能产生负离子的矿石运用纳米技术制成超细粉体(负离子粉体)，将该粉体配于一定的溶液中制成整理剂，再采用后整理的方法处理纤维或织物。这种方法简单易行，负离子发射率高，但存在着对设备磨损大、耐洗性较差等缺点。
二、熔融共混法：将负离子粉体与高聚物切片共混挤出制成功能性母粒，再将母粒与高聚物切片熔融纺丝制得纤维。这种方法制得的纤维负离子发射功能持久，耐洗性优越，但其生产过程较难控制，其突出的问题在于超细粉体在聚合物基体中的分散性问题，这也是目前研究纳米复合材料所遇到的一个共同的难题。
随着纳米技术的发展，负离子纤维研制及产业化所面临的一些难题将得到逐步解决，同时人们将寻找更多种具有更为优越的负离子发射功能的天然矿物质。另外，也有研究者将其它一些功能性粉体(如：陶瓷粉、抗菌粉等)与负离子粉体混合再与聚合物共混制得纤维：一方面以求增强负离子发射功能；另一方面使得纤维可以同时具有多种功能，增加纤维的附加值。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是公开一种负离子导湿涤纶纤维及其制备方法和应用，以克服现有技术存在的上述缺陷。
本发明的负离子导湿涤纶纤维，其特征在于，以重量份数计，由0.5～3份的改性负离子添加剂和99.5～97份的涤纶成纤树脂组成。
所说的改性负离子添加剂的制备方法包括如下步骤：
将用于制备陶瓷的常规材料、其它原料、氧化物和强还原剂混合后焙烧，焙烧温度为1000～1300℃，焙烧时间为8～12小时，然后急冷至10～30℃，按照本发明，最好将焙烧后的产物在3～10分钟内急冷至10～30℃，即获改性负离子添加剂；
原料的重量份数为：常规材料3～7份，其它原料1～4份，氧化物1～4，份，强还原剂0.5～2份。
所说的常规材料选自粘土类、长石类或石英类中的一种或一种以上；粘土类优选高岭石族、蒙脱石族或伊利石族；长石类优选钾长石、钠长石、钙长石、钡长石、伟晶化岗岩、霞石己长岩或釉石；石英优选脉石英、石英砂、石英砂岩、石英岩或非晶质二氧化硅；
所说的其它原料选自萤石、滑石、蛇纹石、菱镁矿、白云石、硼砂、金红石或锂辉石中的一种或一种以上；
所说的氧化物选自、二氧化硅、氧化铁、氧化镁、氧化铝或氧化钛；
所说的强还原剂选自CO、氯气、酒精、碳、煤油或柴油中的一种；
采用上述方法制备的改性负离子添加剂，具有负离子发射功能。
所述的涤纶成纤树脂为商业化的涤纶成纤树脂，如浙江大普化纤集团提供的PET成纤树脂，分子量为20000-26000，牌号为广东开平S0210。
按重量比将改性负离子添加剂、涤纶成纤树脂经过双螺杆共混，共混温度为250～270℃，螺杆转速：100～200rpm)、挤出、切粒制备出负离子导湿涤纶纤维专用树脂切片。
将上述切片经异形纺丝板纺丝-牵伸两步法制备出具有负离子导湿异形特征的涤纶纤维。纺丝条件：纺丝温度270～300℃，纺丝速度700～1200m/min；牵伸条件：热盘温度75～85℃，热板温度150～170℃，牵伸倍数3～4倍。
采用上述方法制备的负离子导湿纤维，单丝纤度＜3.4dtex，强度＞3.0cN/dtex，1％伸长时模量可达95.33cN/dtex；改性负离子粉体载体平均分尺寸400-750nm，负离子发射率高达4000个/cm2以上，灰份＞94.7％！；纤维异形度为28％--37.4％，纤维间孔隙率可达35％--40.9％。导湿率较普通纤度涤纶提高10％以上：30分钟爬高＞7.80cm；15分钟快干率超过99％。
采用上述方法制备的负离子导湿纤维可应用于制备医用空气清洁服、舒适远红外内衣内裤、导湿除臭袜、等服用领域以及寝室用品、汽车内装饰领域和有关的产业领域。
具体实施方式
实施例1
实施例1配方：(重量份)
石英砂4.3份，菱镁矿1.7份，氧化铁0.5份，氧化钛2份，氯气1.5份；
将上述的原料混合焙烧，焙烧温度为1230℃，焙烧时间为10小时，然后在8分钟内用水急冷至25℃，即获得改性负离子添加剂。
实施例2
原料配比：
  原料   来源   重量(份)
  改性负离子粉体   实施例1   1.5
  PET成纤树脂(分子量为22000)   浙江大普化纤集团提供   98.5
制备步骤：
按重量比将改性负离子粉体1.5份、PET成纤树脂98.5份，经上海化工机械四厂SQ-2型塑料造粒机共混(共混温度：260℃，螺杆转速，100rpm)、挤出、切粒制备出负离子导湿纤维专用树脂切片。
将上述切片经异形喷丝板纺丝——牵伸两步法制备出具有负离子纳米尺度分散的高导湿PET异形纤维。纺丝条件：纺丝板(上海铱钠喷丝板有限公司)日本ABE公司复合纺丝机，纺丝温度：280℃，纺丝速度：800m/min，喷丝孔数为36孔。牵伸条件：德国Barmag牵伸机，热盘温度80℃，热板温度170℃，牵伸倍数3.4倍。
采用上述方法制备的负离子导湿纤维，采用以下文献规定的方法进行检测，结果如下：
纤度＜3.2dtex，强度可高达3.4cN/dtex，1％伸长时模量可达95.33cN/dtex(依据中华人民共和国纺织行业标准和测试标准GB/T14343-2003；FZ/T50002-1991)；改性负离子在PET基体中平均分散相尺寸＜400nm(扫描电镜分析)。纤维异形度为28.4％，纤维间孔隙率可达35.4％(化学纤维异形度试验方法FZ/T 50002-1991)，导湿率较普通纤度涤纶提高10％以上(依据中华人民共和国纺织行业标准和测试标准：JISL1096-19906.26.1.A)；30分钟爬高＞7.8cm(根据中华人民共和国纺织行业标准和纺织品毛细效应试验方法：ZB W 04019-90)；15分钟快干率超过99％(根据中华人民共和国纺织行业标准和测试标准：JISL1096-1990 6.25.1A)。负离子浓度在4500个/cm3(根据SFJJ-QWX25-2005《负离子浓度检验细则》)红外发射波长范围在4000～15000nm之间(根据国标GB7287-87)。
实施例3
原料配比：
  原料   来源   重量(份)
  改性负离子粉体   实施例1   1.0
  PET成纤树脂(分子量为22000)   浙江大普化纤集团提供   99
制备步骤：
按重量比将改性负离子粉体1份、PET成纤树脂99份，经上海化工机械四厂SQ-2型塑料造粒机共混(共混温度：260℃，螺杆转速，100rpm)、挤出、切粒制备出负离子导湿纤维专用树脂切片。
将上述切片经异形喷丝板纺丝——牵伸两步法制备出具有负离子纳米尺度分散的高导湿PET异形纤维。纺丝条件：纺丝板(上海铱钠喷丝板有限公司)日本ABE公司复合纺丝机，纺丝温度：283℃，纺丝速度：1000m/min，喷丝孔数为48孔。牵伸条件：德国Barmag牵伸机，热盘温度88℃，热板温度170℃，牵伸倍数3.5倍。
采用上述方法制备的负离子导湿纤维，采用以下文献规定的方法进行检测，结果如下：
纤度＜3.0dtex，强度可高达3.56cN/dtex，1％伸长时模量可达105.33cN/dtex(依据中华人民共和国纺织行业标准和测试标准GB/T14343-2003；FZ/T50002-1991)；改性负离子在PET基体中平均分散相尺寸＜400nm，(扫描电镜分析)。纤维异形度为35.4％，纤维间孔隙率可达38.6％，(化学纤维异形度试验方法FZ/T 50002-1991)导湿率较普通纤度涤纶提高15％以上(依据中华人民共和国纺织行业标准和测试标准：JISL1096-1990 6.26.1.A)：30分钟爬高＞8.0cm(根据中华人民共和国纺织行业标准和纺织品毛细效应试验方法：ZB W 04019-90)；15分钟快干率超过99％(根据中华人民共和国纺织行业标准和测试标准：JISL1096-19906.25.1A)。负离子浓度在4000个/cm3(根据SFJJ-QWX25-2005《负离子浓度检验细则》)红外发射波长范围在4000～15000nm之间(根据国标GB7287-87)。
实施例4
原料配比：
  原料   来源   重量(份)
  改性负离子粉体   实施例1   0.8
  PET成纤树脂(分子量为22000)   浙江大普化纤集团提供   99.2
制备步骤：
按重量比将改性负离子粉体0.8份、PET成纤树脂99.2份，经上海化工机械四厂SQ-2型塑料造粒机共混(共混温度：260，螺杆转速，100rpm)、挤出、切粒制备出负离子导湿纤维专用树脂切片。
将上述切片经异形喷丝板纺丝——牵伸两步法制备出具有负离子纳米尺度分散的高导湿PET异形纤维。纺丝条件：纺丝板(上海铱钠喷丝板有限公司)日本ABE公司复合纺丝机，纺丝温度：283，纺丝速度：1000m/min，喷丝孔数为48孔。牵伸条件：德国Barmag牵伸机，热盘温度75℃，热板温度165℃，牵伸倍数3.3倍。
采用上述方法制备的负离子导湿纤维，采用下列文献规定的方法进行检测，结果如下：
纤度＜2.8dtex，强度可达3.35cN/dtex，1％伸长时模量可达94.33cN/dtex((依据中华人民共和国纺织行业标准和测试标准GB/T14343-2003；FZ/T50002-1991)；改性负离子在PET基体中平均分散相尺寸＜400nm(扫描电镜分析)。纤维异形度为37.4％，纤维间孔隙率可达40.9％(化学纤维异形度试验方法FZ/T 50002-1991)，导湿率较普通纤度涤纶提高15％以上(依据中华人民共和国纺织行业标准和测试标准：JISL1096-19906.26.1.A)；30分钟爬高＞8.0cm(根据中华人民共和国纺织行业标准和纺织品毛细效应试验方法：ZB W 04019-90)；15分钟快干率超过99％(根据中华人民共和国纺织行业标准和测试标准：JISL1096-1990 6.25.1A)。负离子浓度在4000个/cm3(根据SFJJ-QWX25-2005《负离子浓度检验细则》)红外发射波长范围在4000～15000nm之间(根据国标GB7287-87)。

Claims (5)

1.一种负离子导湿涤纶纤维，其特征在于，以重量份数计，由0.5～3份的改性负离子添加剂和99.5～97份的涤纶成纤树脂组成；纤维异形度为28％--37.4％；
所说的改性负离子添加剂的制备方法包括如下步骤：
将用于制备陶瓷的常规材料、其它原料、氧化物和强还原剂混合后焙烧，焙烧温度为1000～1280℃，焙烧时间为8～12小时，然后将焙烧后的产物在3～10分钟内急冷至10～30℃，即获改性负离子添加剂；
所说的常规材料选自粘土类、长石类或石英类中的一种或一种以上；粘土类选自高岭石族、蒙脱石族或伊利石族；长石类选自钾长石、钠长石、钙长石、钡长石、伟晶化岗岩、霞石己长岩或釉石；石英选自脉石英、石英砂、石英砂岩、石英岩或非晶质二氧化硅；
所说的其它原料选自菱镁矿、白云石、萤石、滑石、蛇纹石、硼砂、金红石或锂辉石中的一种或一种以上；
所说的氧化物选自氧化铝、二氧化硅、氧化铁、氧化镁或氧化钛；
所说的强还原剂选自CO、氯气、酒精、碳、煤油或柴油中的一种。
2.根据权利要求1所述的负离子导湿涤纶纤维，其特征在于，制备改性负离子添加剂原料的重量份数为：常规材料3～7份，其它原料1～4份，氧化物1～4，份，强还原剂0.5～2份。
3.根据权利要求1所述的负离子导湿涤纶纤维，其特征在于，所述的涤纶成纤树脂为分子量为20000～26000。
4.根据权利要求1，2或3所述的负离子导湿涤纶纤维的制备方法，其特征在于，按重量比将改性负离子添加剂、涤纶成纤树脂经过双螺杆共混，共混温度为250～270℃，螺杆转速：100～200rpm、挤出、切粒制备出负离子导湿涤纶纤维专用树脂切片；
将上述切片经异形纺丝板纺丝-牵伸两步法制备出具有负离子导湿异形特征的涤纶纤维。纺丝条件：纺丝温度270～300℃，纺丝速度700～1200m/min；牵伸条件：热盘温度75～85℃，热板温度150～160℃，牵伸倍数3～4倍。
5.根据权利要求1，2或3所述的负离子导湿涤纶纤维的应用，其特征在于，用于制备医用空气清洁服、舒适远红外内衣内裤、导湿除臭袜、寝室用品等服用领域、装饰领域和产业领域。
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