CN101792939B

CN101792939B - 功能纤维

Info

Publication number: CN101792939B
Application number: CN2010100022695A
Authority: CN
Inventors: 张洪泽; 孔勉
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-01-16
Filing date: 2010-01-18
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2030-01-18
Also published as: CN101792939A

Abstract

本发明公开了一种功能纤维，由功能母料和聚合物载体共混熔融纺丝制得，其中以重量百分比计所述功能母料含量为纤维总重的0.5-20％，所述功能母料中包括重量比为1∶0.4～2.4的乌拉草微粉和竹炭微粉。本发明所提供的功能纤维是采用东北天然草本植物乌拉草与天然竹炭纳米材料混合经纺丝制成的新型功能纤维。这种纤维具有两种材料的功能，优点的互补使得纤维更具有实用性和价值性。用这种功能纤维制成的纺织品更能突出了其保暖和湿度调节的优良特点，提高了穿着的舒适度。

Description

功能纤维

技术领域：

本发明涉及纺织领域，特别是涉及功能纤维。

背景技术：

东北三件宝“人参，貂皮，乌拉草”，乌拉草是东北平原草甸沼泽中生长的野生草本植物，它的最大特点是保暖性特别好。这和植物本身的结构有着直接的关系。它的植物内部充满着大大小小的空穴孔洞，有着良好的隔绝和保温的效果。因此解放前老百姓为了抵御东北的严寒就用宝草“乌拉草”抗冻御寒。铺在地上或放入鞋内，有的编成草鞋御寒过冬避免脚生冻疮胜过棉鞋解救了好多劳苦大众被百姓称为宝草。

竹子烧成炭成为竹炭也同样具有它的独特的优点。这也与它本身结构的特点所决定。竹炭经过烧制后因为内部存在着许多纳米级的微孔空穴，会产生纳米效应。因此竹炭的远红外发生率和负离子发射率都非常高。正是这种结构才使其具有了极强的吸附作用。同活性炭一样吸附有害元素和有害气体从而使竹炭具有杀菌的功能。同时这种结构还给予它对环境的双向调节的功能即潮湿的时候使其干燥，干燥的时候与其相反。有空调作用之美称。竹炭的弱碱性(ph值8～9)能中和吸附皮肤酸性排泄物达到美白健康肌肤的作用。

我们将这两种具有不同优点功能的材料结合起来，把其植入到能够纺织加工的人造纤维中去。给纤维赋予具有两种材料的功能为人类服务，让人们从使用中受益。用这种乌拉竹炭功能纤维织造的各种纺织品都具有特别好的保暖防冻；抗菌除臭效果。是一种新型的绿色环保纺织产品。

发明内容：

本发明旨在解决前述技术问题，提供一种功能纤维，由功能母料和聚合物载体共混熔融纺丝制得，其中以重量百分比计所述功能母料含量为纤维总重的0.5-20％，所述功能母料中包括重量比为1∶0.4～2.4的乌拉草微粉和竹炭微粉。

优选以重量百分比计所述功能母料含量为纤维总重的4-16％。

优选以重量百分比计所述功能母料中包括重量比为1∶0.6～1.5的乌拉草微粉和竹炭微粉。

所述功能母料中乌拉草微粉平均粒径为150nm～2μm，竹炭微粉平均粒径为50nm～1μm。

本发明还提供所述的功能纤维制备方法，包括如下工艺步骤：

a.干燥乌拉草及竹炭微粉；

b.研磨前述微粉，其中研磨温度不大于20℃；

c.高速搅拌下向乌拉草竹炭微粉中加入偶联剂，高速搅拌活化；

d.将活化后的乌拉草竹炭微粉中加入载体、表面活性剂以及分散剂制得浓缩乌拉草竹炭微粉母料；

e.将乌拉草竹炭微粉母料干燥后与载体切片混合稀释成纺丝切片后经纺丝制成功能纤维。

在活化乌拉草竹炭微粉后以重量比1∶1～0.2加入酞酸酯偶联剂高搅处理聚丙烯后与活化的乌拉草竹炭微粉混合制母料。

功能纤维所用聚合物载体选自聚酯、聚丙烯、尼龙。

所用分散剂选自硬脂酸、硬脂酸盐，相应聚合物的低熔点的腊或脂。

本发明所提供的功能纤维是采用东北天然草本植物乌拉草与天然竹炭纳米材料混合经纺丝制成的新型功能纤维。这种纤维具有两种材料的功能，优点的互补使得纤维更具有实用性和价值性。用这种功能纤维制成的纺织品更能突出了其保暖和湿度调节的优良特点，提高了穿着的舒适度。

乌拉草微米粉体的粒度及在熔体中的均匀分散是乌拉草纤维制造的关键，乌拉草在微米制造前必须将水份干燥陪干进行粗粉碎。再进行微米粉碎研磨时一定要保持研磨罐体中的温度并用空调水冷的方法使罐体温度不大于20℃以防粉体膨胀。研磨后的粉体粒度分布要窄。

功能材料添加到纤维熔体中对于无机材料已经有较成熟的技术和方法。但对于草本有机材料来说那将是一种新的尝试，如何将乌拉草粉体均匀添加到高分子材料中去就是关键所在。1.降低乌拉草微粉颗粒的表面张力就得很好的将其充分润湿2.在造粒和纺丝的过程中由于高速的剪切和加热器的升温极易将其乌拉草变色炭化失去了防冻疮功能。

所以根据乌拉草本身的上述特点就得采取相应的措施来解决。首先用硅烷(KH-550)偶联剂和酞酸酯(DZ201)偶联剂活化处理乌拉草及竹炭微粉、用酞酸酯偶联剂高搅处理聚丙烯的方法来解决润湿和融合难度。其次选用高流动性能强的聚丙烯做载体，在较低的造粒工艺温度下造母料。用降温母料调整后的纺丝切片在较低纺丝温度工艺下进行纺丝生产得到乌拉草竹炭纤维。

聚丙烯纺丝切片(用降温母料调整后)的熔融指数(MFI≥45；≤80)

具体实施方式：

乌拉竹炭纤维是采用经加工成次纳米乌拉草和纳米竹炭粉按不同比例进行混合并用分散剂将微粉充分分散处理，防止微粉团聚；制造加工成浓缩的乌拉竹炭功能母料；再经双螺杆造粒机冲稀制成乌拉竹炭纺丝切片；经纺丝生产制成乌拉竹炭功能纤维。

乌拉竹炭纤维的生产是用乌拉草微粉选用平均粒径范围是150nm～3μm。竹炭微粉选用平均粒径范围是50nm～2μm的粉体材料作为乌拉竹炭纤维的功能添加材料。两种功能混合比例是根据不同效能作用来混合。功能粉体材料使用的分散剂为聚乙烯蜡和硬脂酸锌。添加量一般聚乙烯蜡在5％以下，硬脂酸锌在0.5％左右。经过活化处理的功能粉体材料在加工制造浓缩功能母料前还需添加与载体能牢固结合的添加剂，酞酸酯偶联剂，添加量为重量比的3％以下。浓缩功能母料的载体是高熔融指数的聚丙烯切片MFI≥35。将制成的浓缩功能母料进行稀释造粒，稀释到含固量为10％左右的功能纺丝切片。稀释载体为MFI≥35的聚丙烯切片。通过高速纺丝设备纺丝经后纺加弹生产制成乌拉竹炭功能纤维。

本发明具有原创性所以本发明技术配方不仅适用在丙纶长短丝上还适用于功能涤纶长短丝，锦纶功能长短丝，功能无纺布絮片及功能粘胶长短丝的生产制造。

本发明具体配方实施方式：

(一)浓缩功能母料配方

浓缩功能母料配方实施例一：

乌拉草微粉(粒径150nm～2um) 12.5kg

竹炭粉(粒径50nm～1000nm) 12.5kg

聚丙烯(MFI≥35) 50kg

EVA(28/400) 6kg

酞酸酯偶联剂(DZ201) 0.35kg

硅烷偶联剂(KH-550) 0.35kg

液腊 0.7kg

硬脂酸锌 0.5kg

聚乙烯腊 2.5kg

a.在100～120℃下干燥乌拉草及竹炭微粉，干燥大于四小时去除表面潮气；

b.高速搅拌下向功能微粉中加入配好的偶联剂，高速搅拌活化15～20分钟；

c.向活化后的功能微粉中添加50kg载体和EVA树脂；

d.加入表面活性剂以及分散剂，搅拌至充分包裹后由造粒机制得乌拉草竹炭浓缩母料；

e.将乌拉草竹炭母料干燥后按一定的比例切片混合再经造粒机造粒制成乌拉草竹炭功能纺丝切片；

f.将乌拉草竹炭纺丝切片在螺杆纺丝机熔化，熔体经喷丝板纺丝并卷绕成型。然后再经后加工加弹制成乌拉草竹炭纤维。

浓缩功能母料配方实施例二：

乌拉草微粉(粒径150nm～2um) 6kg

竹炭粉(粒径50nm～1000nm) 14kg

聚丙烯(MFI≥35) 50kg

EVA(28/400) 4kg

酞酸酯偶联剂(DZ201) 0.3kg

硅烷偶联剂(KH-550) 0.3kg

液腊 0.5kg

硬脂酸锌 0.3kg

聚乙烯腊 2.kg

c.向活化后的乌拉草竹炭微粉中添加50kg载体和EVA树脂；

d.加入表面活性剂以及分散剂，搅拌至充分包裹后由造粒机制得浓缩乌拉草竹炭母料；

e.将浓缩乌拉草竹炭母料干燥后按一定比例与切片混合再经造粒机造粒制成纺丝乌拉草竹炭切片；

f.将纺丝乌拉草竹炭切片在螺杆纺丝机熔化，熔体经喷丝板纺丝并卷绕成型；

g.将卷绕成型的丝平衡8小时；

h.将丝束集束经两次牵伸后由卷曲机卷曲加工；

i.将卷曲丝束烘干定型；经切断机切成所要求尺寸的乌拉草竹炭短纤维

浓缩功能母料配方实施例三：

乌拉草微粉(粒径150nm～2um) 14kg

竹炭粉(粒径50nm～1000nm) 6kg

聚丙烯(MFI≥35) 50kg

EVA(28/400) 4kg

酞酸酯偶联剂(DZ201) 0.35kg

硅烷偶联剂(KH-550) 0.35kg

液腊 0.6kg

硬脂酸锌 0.4kg

聚乙烯腊 2.5kg

b.高速搅拌下向乌拉草竹炭微粉中加入配好的偶联剂，高速搅拌活化15～20分钟；

c.向活化后的乌拉草竹炭微粉中添加50kg载体和EVA树脂；

d.加入表面活性剂以及分散剂，搅拌至充分包裹后由造粒机制得浓缩母乌拉草竹炭粒；

e.将乌拉草竹炭浓缩母料干燥后按一定比例与切片混合再经造粒机熔化混合分散制成乌拉草竹炭纺丝切片；

f.将乌拉草竹炭纺丝切片在螺杆纺丝机熔化，熔体经高压热空气混合后高速喷到收集板上；

g.切边压薄整理制得乌拉草竹炭无纺布。

浓缩功能母料配方实施例四：

乌拉草微粉(粒径150nm～2um) 8kg

竹炭粉(粒径50nm～1000nm) 12kg

聚丙烯(MFI≥35) 50kg

EVA(28/400) 4kg

酞酸酯偶联剂(DZ201) 0.35kg

硅烷偶联剂(KH-550) 0.35kg

液腊 0.6kg

硬脂酸锌 0.4kg

聚乙烯腊 2.5kg

c.向活化后的乌拉草竹炭微粉中添加50kg载体和EVA树脂；

g.切边压薄整理制得乌拉草竹炭无纺布。

浓缩功能母料配方实施例五：

乌拉草微粉(粒径150nm～2um) 12kg

竹炭粉(粒径50nm～1000nm) 8kg

聚丙烯(MFI≥35) 50kg

EVA(28/400) 4kg

酞酸酯偶联剂(DZ201) 0.35kg

硅烷偶联剂(KH-550) 0.35kg

液腊 0.6kg

硬脂酸锌 0.4kg

聚乙烯腊 2.5kg

c.向活化后的乌拉草竹炭微粉中添加50kg载体和EVA树脂；

g.切边压薄整理制得乌拉草竹炭无纺布。

(二)浓缩乌拉草竹炭母料与切片混合比例实施方法：

实施方案1：

a.浓缩乌拉草竹炭母料(配方1) 16kg

聚丙烯切片 100kg

b.浓缩乌拉草竹炭母料(配方1) 10kg

聚丙烯切片 100kg

c.浓缩乌拉草竹炭母料(配方1) 5kg

聚丙烯切片 100kg

实施方案2：

浓缩乌拉草竹炭母料(配方2) 10kg

聚丙烯切片 100kg

实施方案3：

浓缩乌拉草竹炭母料(配方3) 4kg

聚丙烯切片 100kg。

再给出前述方案4、5的母料配方。

实施方案4：

浓缩乌拉草竹炭母料(配方4) 6kg

聚丙烯切片 100kg

实施方案5：

浓缩乌拉草竹炭母料(配方5) 12kg

聚丙烯切片 100kg.

Claims

1.一种功能纤维的制备方法，该功能纤维由功能母料和聚合物载体共混熔融纺丝制得，包括如下工艺步骤：

a.干燥乌拉草及竹炭微粉；

b.研磨前述微粉，其中研磨温度不大于20℃；

d.将活化后的乌拉草竹炭微粉中加入聚合物载体、表面活性剂以及分散剂制得浓缩乌拉草竹炭微粉母料；

e.将乌拉草竹炭微粉母料干燥后与聚合物载体切片混合稀释成纺丝切片后经纺丝制成功能纤维；

其中，以重量百分比计所述功能母料含量为纤维总重的0.5-20％，所述功能母料包括重量比为1∶0.4～2.4的乌拉草微粉和竹炭微粉。

2.如权利要求1所述的功能纤维制备方法，其特征在于所述乌拉草竹炭微粉活化步骤中，以乌拉草竹炭微粉与硅烷偶联剂和酞酸酯偶联剂的重量比1∶0.2～1，由硅烷偶联剂和酞酸酯偶联剂活化处理乌拉草竹炭微粉。

3.如权利要求1所述的功能纤维制备方法，其特征在于所用的分散剂选自硬脂酸、硬脂酸盐，相应聚合物载体的低熔点的腊或脂，所述聚合物载体选自聚酯、聚丙烯、尼龙。

4.用权利要求1所述方法制备的功能纤维。

5.如权利要求4所述的功能纤维，其特征在于以重量百分比计所述功能母料含量为纤维总重的4-16％。

6.如权利要求4所述的功能纤维，其特征在于以重量百分比计所述功能母料中包括重量比为1∶0.6～1.5的乌拉草微粉和竹炭微粉。

7.如权利要求6所述的功能纤维，其特征在于所述功能母料中乌拉草微粉平均粒径为150nm～3μm，竹炭微粉平均粒径为50nm～2μm。

8.如权利要求4所述的功能纤维，其中所述聚合物载体选自聚酯、聚丙烯、尼龙。