CN102534854A - 一种抗紫外、竹炭、阻燃和导湿型涤纶纤维及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗紫外、竹炭、阻燃和导湿型涤纶纤维。它由下列重量份数的原料制成：抗紫外母粒5~10份、活性碳母粒10至20份、共聚型磷系阻燃涤纶成纤树脂70至85份，所述的纤维截面为异形截面。本发明提供的涤纶纤维具有很好的吸附、除臭、抑菌防霉功能和阻燃性及抗紫外效果，而且由于其截面为异形截面，它的导湿性功能也较为优良，是一种应用范围广泛的多功能涤纶纤维。

Description

一种抗紫外、竹炭、阻燃和导湿型涤纶纤维及其制备方法与应用

 

技术领域

本发明涉及一种涤纶纤维，特别涉及一种抗紫外、竹炭、阻燃和导湿型多功能涤纶纤维。

背景技术

涤纶纤维作为合成纤维中的三大主力纤维之一，因其优良的物理和化学特性而被广泛应用于服装面料以及其它非服装领域，涤纶产品自问世以来，以其悬垂性好、强度高而被下游用户当作主要纺织原料来织造成各类纺织品。但由于它的疏水特性，在对吸湿性或吸水性要求较高领域中的应用受到了限制。涤纶纤维服装穿着时吸湿排汗透湿性差，有闷热感，又有静电易于积累引起的种种麻烦，对这一疏水性涤纶纤维赋予其吸湿性，制成的纺织品能吸湿排汗的需求呼声逐渐高涨，已引起业界人士的关注。根据专家预测到2010年的时候，外出休闲服将引导运动休闲市场达30%的成长率，因此在运动服和休闲服方面，未来市场发展潜力无限。对纤维具有吸湿排汗的特性将进一步强化，需求也将进一步扩大，吸湿排汗纤维的前景也因此而看好。

随着工业发展，环境污染程度加大，氟利昂等含卤素的化合物排放，大气层的稀薄导致紫外线的透过率的增大，所以对于抗紫外的防护也就成为了一种必然，抗紫外纤维逐渐受到热门的青睐。另外，随着吸湿排汗聚酯纤维应用领域的扩大，也带来了纤维多功能的要求，在现代生活中，排除天灾和战争外，主要的灾难就是由于人们疏忽而造成的火灾。而纺织品由于它本身的结构性质又是引发火灾的主要材料，根据统计由于纺织品而引起的火灾高达50%以上，因此对一部份纺织品进行阻燃处理势在必行。聚酯具有诸多优点，其纺织品应用广泛，已成为用途最广、耗量最大的品种，因此它的阻燃化更加引起了世界范围的广泛关注。

竹炭纤维,在日本市场有“黑钻石”的美誉。竹炭纤维是在纺丝过程中将超细竹炭粉末加入纺丝流体制成的新型纤维品种,采用该纤维制成的织物具有超强的吸附、除臭、吸湿排汗、蓄热保暖、抑菌防霉等功能和作用,竹炭纤维织物还具有良好的远红外和负离子发射、抗紫外线等功能,是高档内衣裤、贴身衣裤、运动休闲装及外套的良好面料。竹子有特殊的微孔构造, 热解后形成的竹炭具有很强的吸附能力, 是一种机能性的环境保护材料。

纤维及纺织品在使用中与人体皮肤接触，皮肤表面的汗液、皮脂等代谢产物及外部的污垢会附着在纤维上，容易滋生细菌，对人类的健康造成很大的危害。目前仅限于单方面的对纤维进行改性，未见有多功能的纤维材料。

发明内容

发明目的：本发明的所要解决的技术问题是为了克服现有技术的不足，提供一种抗紫外、竹炭、阻燃和导湿型多功能涤纶纤维。

一种抗紫外、竹炭、阻燃和导湿型涤纶纤维，它由下列份重量百分比的原料组成：抗紫外母粒5~10份、活性碳母粒10至20份、共聚型磷系阻燃涤纶成纤树脂70至85份，所述的纤维截面为异形截面。

作为优选方案，以上所述的抗紫外、竹炭、阻燃和导湿型涤纶纤维，所述的抗紫外母粒为由重量百分比10~20%的抗紫外剂和重量百分比80~90%的聚对苯二甲酸乙二醇酯共混制得。

作为优选方案，所述的抗紫外、竹炭、阻燃和导湿型涤纶纤维，所述的活性碳母粒由重量百分比20~30%粒径为300至500nm的活性炭和70~80%的聚对苯二甲酸乙二醇酯组成。

其中活性碳母粒制备的关键在于竹炭的粉化，目前这方面的技术包括瞬间纯氧高温和氮气阻隔工艺技术、纳米技术等，首先将竹炭进行粉碎，在这个过程既要保持活性炭的特性，又要不失去活性炭的性能，因此我们采用先进的气流吹拂富集方法将活性炭颗粒的粒径控制在300至500 nm的范围。活性炭颗粒也不能够太小，过小容易团聚，也会减弱活性炭的性能，但是也不能太大，太大了造成纺丝困难，纤维强度也受到影响。将粉碎好的活性炭颗粒均匀地融入在聚酯载体中，加工成高含量的活性炭母粒，一般的含量在20~30左右。竹炭纤维制成的织物具有超强的吸附、除臭、吸湿排汗、蓄热保暖、抑菌防霉等功能和作用，竹炭纤维织物还具有良好的远红外和负离子发射、抗紫外线等功能，是高档内衣裤、贴身衣裤、运动休闲装及外套的良好面料。

作为优选方案，以上所述的抗紫外、竹炭、阻燃和导湿型涤纶纤维，所述的共聚型磷系阻燃涤纶成纤树脂的含磷量为5000~7000ppm。利用磷化合物制成的聚酯纤维纺制而成的阻燃涤纶变形丝，不易起燃，本身不发生火焰，移开火源时，会自行熄灭，是安全性极高的防火素材。此外燃烧时不会产生卤素毒气，安全性佳，且阻燃剂融入聚酯内，其阻燃性不会因为反复洗涤而丧失或削弱，这是许多采用后处理阻燃方式的产品所不具备的。

作为优选方案，以上所述的抗紫外、竹炭、阻燃和导湿型涤纶纤维，其特征在于：所述的异形截面为三角形、三叶形、四叶形、多叶形、菱形、中空形、异形中空形或十字形截面。

一般的涤纶纤维分子结构缺少亲水基团，分子链刚硬， 堆积紧密， 结晶度较高，吸水能力差，不具有吸水排汗等功能，通过把纤维做成异形截面后，涤纶纤维孔隙率和表面积增大，吸水和导湿能力增强。

本发明提供的抗紫外、竹炭、阻燃和导湿型涤纶纤维的制备方法，具体包括如下步骤：

(1)取重量百分比为10~20%的抗紫外剂和重量百分比80~90%的聚对苯二甲酸乙二醇酯共混，用螺杆挤压机挤出，切粒，制得抗紫外母粒，备用，其中共混温度为200~250℃，螺杆转速为150~200rpm；

 (2)将竹炭研磨成细粉，然后用压缩气体吹拂竹炭细粉，富集得到300nm至500nm的活性碳颗粒，然后将重量百分比20~30%粒径为300至500nm的活性炭和70~80%的聚对苯二甲酸乙二醇酯共混，用螺杆挤压机挤出，切粒，制得活性碳母粒，备用，其中共混温度为200~250℃，螺杆转速为150~250rpm；

 (3)按重量份数取步骤(1)得到的抗紫外母粒和步骤(2)制得的活性碳母粒和共聚型磷系阻燃涤纶成纤树脂共混，经异形孔纺丝板制得预取向丝，再经过加弹变形生产出低弹涤纶变形丝，其中纺丝条件为：纺丝温度280~300℃，纺丝速度3000~3500m/min。

本发明提供的抗紫外、竹炭、阻燃和导湿型涤纶纤维可以用于制备阻燃服、室内装饰用阻燃织物、寝室用品、导湿排汗运动服、导湿排汗内衣、医院工作服和矿场工人服。

有益效果：本发明提供的抗紫外、竹炭、阻燃和导湿型涤纶纤维和现有技术中的涤纶纤维相比具有如下优点：

(1)本发明所述的涤纶纤维，各组分配比科学合理，合理的将抗紫外母粒和具有吸附、除臭、吸湿排汗、蓄热保暖、抑菌防霉功能的纳米级活性炭母粒和共聚型磷系阻燃涤纶成纤树脂有机结合，并通过异形孔纺丝板，制备得到预取向丝，再经过加弹变形生产出低弹变形丝，得到具有长久抗紫外、抗菌、除臭、吸湿排汗且阻燃的多功能涤纶纤维，应用范围广泛。

(2)本发明提供的抗紫外、竹炭、阻燃和导湿型涤纶纤维的制备方法, 可操作性强，工艺合理，生产效率高，可实现工业化大生产。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

实施例1

1、一种抗紫外、竹炭、阻燃和导湿型涤纶纤维，它由下列重量的原料组成：抗紫外母粒10千克、活性碳母粒20千克、共聚型磷系阻燃涤纶成纤树脂85千克，所述的异形截面为十字形截面。

2、抗紫外、竹炭、阻燃和导湿型涤纶纤维的制备：

(1)取重量百分比为10~20%的抗紫外剂和重量百分比80~90%的聚对苯二甲酸乙二醇酯共混，用螺杆挤压机挤出，切粒，制得抗紫外母粒，备用，其中共混温度为200~250℃，螺杆转速为150~200rpm；

 (2)将竹炭研磨成细粉，然后用压缩气体吹拂竹炭细粉，富集得到300nm至500nm的活性碳颗粒，然后将重量百分比20~30%粒径为300至500nm的活性炭和70~80%的聚对苯二甲酸乙二醇酯共混，用螺杆挤压机挤出，切粒，制得活性碳母粒，备用，其中共混温度为200~250℃，螺杆转速为150~250rpm；

 (3)按1所述的重量份数取步骤(1)得到的抗紫外母粒和步骤(2)制得的活性碳母粒和共聚型磷系阻燃涤纶成纤树脂共混，经异形孔纺丝板制得预取向丝，再经过加弹变形生产出低弹涤纶变形丝，其中纺丝条件为：纺丝温度280~300℃，纺丝速度3000~3500m/min。

其中，所述的共聚型磷系阻燃涤纶成纤树脂中含有的改性阻燃磷化合物的化学式为：

3、检测由2制备得到的抗紫外、竹炭、阻燃和导湿型涤纶纤维的阻燃性能和导湿吸水性能，检测单位：中国纺织科学研究院测试中心；国家纺织品质量监督中心。

检测功能指标：

A．阻燃实验： 试样尺寸(mm)  150×58，氧指数OI (%) 为 34。

B．透湿性：具体实验结果如表1所示：

表1 涤纶纤维的导湿吸水性能检测结果

由表1实验结果表明本发明提供的涤纶纤维具有很好的阻燃和导湿吸水性能，符合国家标准的要求。

防紫外性能检测，具体实验结果如表2所示：

表2涤纶纤维防紫外性能检测结果

检测项目	单位	检测结果
			日光紫外线(UVA)透射比	%	0.458
日光紫外线(UVB)透射比	%	0.127
			UPF平均值		50
紫外线防护系数.UPF		50

由实验结果表明本发明提供的涤纶纤维具有很好的抗紫外效果。

实施例2

1、一种抗紫外、竹炭、阻燃和导湿型涤纶纤维，它由下列重量的原料组成：抗紫外母粒5千克、活性碳母粒10千克、共聚型磷系阻燃涤纶成纤树脂70千克，所述的异形截面为多叶形截面。

2、抗紫外、竹炭、阻燃和导湿型涤纶纤维的制备：

(1)取重量百分比为10~20%的抗紫外剂和重量百分比80~90%的聚对苯二甲酸乙二醇酯共混，用螺杆挤压机挤出，切粒，制得抗紫外母粒，备用，其中共混温度为200~250℃，螺杆转速为150~200rpm；

 (2)将竹炭研磨成细粉，然后用压缩气体吹拂竹炭细粉，富集得到300nm至500nm的活性碳颗粒，然后将重量百分比20~30%粒径为300至500nm的活性炭和70~80%的聚对苯二甲酸乙二醇酯共混，用螺杆挤压机挤出，切粒，制得活性碳母粒，备用，其中共混温度为200~250℃，螺杆转速为150~250rpm；

 (3)按1所述的重量份数取步骤(1)得到的抗紫外母粒和步骤(2)制得的活性碳母粒和共聚型磷系阻燃涤纶成纤树脂共混，经异形孔纺丝板制得预取向丝，再经过加弹变形生产出低弹涤纶变形丝，其中纺丝条件为：纺丝温度280~300℃，纺丝速度3000~3500m/min。

其中，所述的共聚型磷系阻燃涤纶成纤树脂中含有的改性阻燃磷化合物的化学式为：

3、检测由2制备得到的抗紫外、竹炭、阻燃和导湿型涤纶纤维的阻燃性能和导湿吸水性能，检测单位：中国纺织科学研究院测试中心；国家纺织品质量监督中心。

检测功能指标：

A．阻燃实验： 试样尺寸(mm)  150×58，氧指数OI (%) 为 35。

B．透湿性：具体实验结果如表3所示：

表3 涤纶纤维的导湿吸水性能检测结果

由表3实验结果表明本发明提供的涤纶纤维具有很好的阻燃和导湿吸水性能，符合国家标准的要求。

防紫外性能检测，具体实验结果如表4所示：

表4涤纶纤维防紫外性能检测结果

检测项目	单位	检测结果
			日光紫外线(UVA)透射比	%	0.463
日光紫外线(UVB)透射比	%	0.122
			UPF平均值		50
紫外线防护系数.UPF		50

由实验结果表明本发明提供的涤纶纤维具有很好的抗紫外效果。

以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种抗紫外、竹炭、阻燃和导湿型涤纶纤维，其特征在于：它由下列重量份数的原料制成：抗紫外母粒5~10份、活性碳母粒10至20份、共聚型磷系阻燃涤纶成纤树脂70至85份，所述的纤维截面为异形截面。

2.根据权利要求1所述的抗紫外、竹炭、阻燃和导湿型涤纶纤维，其特征在于：所述的抗紫外母粒为由重量百分比10~20%的抗紫外剂和重量百分比80~90%的聚对苯二甲酸乙二醇酯共混制得。

3.根据权利要求1所述的抗紫外、竹炭、阻燃和导湿型涤纶纤维，其特征在于：所述的活性碳母粒由重量百分比20~30%粒径为300至500nm的活性炭和70~80%的聚对苯二甲酸乙二醇酯组成。

4.根据权利要求1所述的抗紫外、竹炭、阻燃和导湿型涤纶纤维，其特征在于：所述的共聚型磷系阻燃涤纶成纤树脂的含磷量为5000~7000ppm。

5.根据权利要求1所述的抗紫外、竹炭、阻燃和导湿型涤纶纤维，其特征在于：所述的异形截面为三角形、三叶形、四叶形、多叶形、菱形、中空形、异形中空形或十字形截面。