CN1053714C - 一种可纺性良好的远红外纤维及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种远红外纤维。其特征是以成纤聚合物添加平均颗粒直径在0.05～1μm之间，并且颗粒直径大于2μm的颗粒的重量小于粉末总重量的5%的远红外陶瓷粉，并添加远红外陶瓷粉重量的4～8%的助纺剂来制取可纺性良好的远红外纤维。所得纤维采用常规方法可制成各种远红外保健用品。

Description

一种可纺性良好的远红外纤维及制造方法

本发明涉及一种功能纤维，具体说是远红外纤维皮制造方法。

由于远红外纤维除了具有常规纤维的作用外，已被物理学和医学研究证实尚有对人体的保健治疗作用，因此成为化学纤维制造和纺织品的研究开发热点。

远红外纤维国内外已见多项专利申请，如特开平1-24837号专利，介绍了在化学纤维中添加远红外微能放射性粉末的构想；CN1052712A号专利报导了在上述专利基础上更换其它相似添加物的远红外微能放射合成纤维的构想；CN1081475A也公开了在“基料中添加远红外陶瓷粉料”制成的合成纤维。但它们都回避了做为纤维必备的基本性质——可纺性。也就是说，简单地给出在聚合物中添加远红外放射物质及其含量或粒径，并不能在工业意义上将此混合物纺成纤维，或说制成有推广实用价值的远红外纤维。

本发明的目的就在于制造出一种具有良好可纺性的远红外纤维，并且纺丝顺利、纺纱容易，针、机织简便，具有实用价值。

本发明的目的是这样实现的；在常规成纤聚合物中除添加具有高效常温远红外发射作用的远红外陶瓷粉外，还特别添加有助纺剂，同时还对远红外陶瓷粉的平均颗粒直径及颗粒直径分布有严格的控制，即要求远红外陶瓷粉的平均颗粒直径在0.02～2μm之间，最好是在0.5～1μm之间，并且直径在2μm以上的颗粒的总重量应小于添加的远红外陶瓷粉重量的10％，最好是小于5％。因为颗粒直径大于2μm的远红外陶瓷粉，在纺丝中容易堵塞喷丝孔，造成断丝，使纺丝困难。

由于受远红外陶瓷粉的加工方法和工艺条件的限制，通常方法制得的远红外陶瓷粉的颗粒直径分布较宽，如果不加选择地直接使用就会影响成纤聚合物与远红外陶瓷粉混合物的可纺性，尤其是直径在2μm以上的颗粒的多少，更会直接影响纤维的可纺性。现已公开的发明中对此没有述及。

为了使混有远红外陶瓷粉的成纤聚合物具有良好的可纺性，本发明中使用助纺剂对远红外陶瓷粉的表面进行了处理，其目的是为了改善成纤聚合物分子链与远红外陶瓷粉颗粒之间的混溶性。所谓的助纺剂是指钛酸酯系列、硅烷系列、硬脂酸酯系列和聚乙烯腊等物质中的至少两种，其中钛酸酯系列包括异丙基三异硬脂酸钛酸酯、异丙基异硬脂酰基-甲基丙烯基钛酸酯等，硅烷系列包括双-(r-三乙氧基硅基丙基)四硫、r-琉基三甲氧基硅烷、r-甲基丙烯酰基三甲氧基硅烷、r-缩水甘油氧基三甲氧基硅烷和r-氨丙基三乙氧基硅烷，硬脂酸酯系列包括硬脂酸、甘油单硬脂酸酯和甘油三硬脂酸酯等。助纺剂添加量为远红外陶瓷粉重量的1～10％，较好的是2～9％，最好是4～8％为宜。助纺剂用量过小起不到应有的效果，而用量过大，则会造成助纺剂的浪费和可纺性下降。

远红外陶瓷粉与助纺剂间的混合有多种方式，既可以采用将助纺剂直接加入到远红外陶瓷粉中然后搅拌均匀的方法，也可以采用将助纺剂先溶入分散剂后，再与远红外陶瓷粉混合的方法。后一种方法的优点是可以保证助纺剂均匀地包覆在远红外陶瓷粉颗粒的表面，实现本发明的目的最好是采用后一种方法。所说的分散剂是丙酮和乙醇等常规的低沸点的有机溶剂，所以要使用低沸点的有机溶剂做分散剂，是为了使分散剂能够在搅拌过程中，很方便地通过挥发除去，而不必对混合物进行加热。

本发明中成纤聚合物与远红外陶瓷粉间的混合方式视聚合物的种类而定，对于加聚物通常采用螺杆熔融混炼法，而对于缩聚物则多采用在可聚合单体中加入远红外陶瓷粉后聚合的方法，来实现这一混合过程。

本发明中所用的成纤聚合物可以是任何具有足够高的分子量的线性热塑性聚合物，如聚乙烯、聚丙烯、聚己内酰胺、聚己二酸癸二胺、聚己二酸己二胺和聚对苯二甲酸乙二酯等及以上述聚合物为主要成分的共聚物等。

组成远红外陶瓷粉的是氧化铁、氧化铝、莫来石、堇青石、氧化锆、氧化钛、氧化镁、氧化硅、氧化铬、氧化镍、碳化硼、氮化硼、四氮化三硅等常温下远红外发射率较高的物质中的至少一种。

纤维中远红外陶瓷粉的含量较好的是占纤维重量的1～60％，最好是占2～50％，远红外陶瓷粉的含量低于1％，则纤维很难具有本发明目的的性能，而含量大于50％，则会造成纤维可纺性的下降，使纤维性能劣化。

本发明的远红外纤维既可以采用常规的方法，也可以采用非常规的方法在与普通化学纤维成形条件相似的工艺条件下纺丝。

以本发明的方法纺丝时，成纤聚合物与远红外陶瓷粉混合物的可纺性明显改善，喷丝板的正常使用时间较普通的远红外纤维纺丝方法长一倍以上，具有较好的工业化生产价值。

下面以实施例更具体地描述本发明，本发明的范围不受实施例的限制。

实施例1  将0.8份异丙基三异硬脂酸钛酸酯和0.4份r-氨丙基三乙氧基硅烷溶入20毫升丙酮，加入到平均粒径为1微米，直径在2μm以上的颗粒占总重量的5％的氧化铝、莫来石、氧化镁和堇青石(重量比30∶30∶20∶20)混合物30份中，在密闭高速混合器中，先搅拌20分钟；然后加入熔融指数24的聚丙烯68.8份，再次高速搅拌，在Ф30双螺杆混炼挤出机上220℃温度下熔融混炼一次制成切粒，切粒经真空干燥后用于纺丝。

上述干燥切粒在260℃的Ф45单螺杆挤出机中，以160g/Min的泵供量，在φ160(孔数为300孔，孔径为0.35mm)的喷丝板上熔融纺丝，卷绕速度为800米/Min，卷绕丝纤度为6.6dTex。喷丝板正常时间平均在30小时左右，断丝根数小于2根/小时。集束成为20万分特的大丝束后在65～68℃的水浴中拉伸2.3倍，再在110℃蒸汽浴中拉伸1.74倍，经常规卷曲和干燥处理后切断为36mm短纤维。成品纤维的纤度为1.64dTex，纤维常温拉伸断裂强度2.7CN/dTex，断裂伸长为32％。

该纤维可用常规的加工条件，经纺纱后加工成针织布、机织布或加工成非织造布等。

实施例2  在实施例1制成的干燥切粒30份中，加入熔融指数为24的聚丙烯70份，混合均匀后，投入到φ45螺杆挤出机中，265℃下使用八个位的φ60(24孔，直径0.35)喷丝板，以102.4g/Min的泵供量熔融纺成1.6dTex丙纶低弹长丝。喷丝板正常使用时间为42小时，断丝根数小于1根/小时。单纤维的拉伸断裂强度为2.9CN/dTex，断裂伸长31％，弹性回复率为14％。该纤维可用常规的工艺加工成针织内衣和袜子等。

实施例3  在平均粒径为0.05微米，直径在2μm以上的颗粒重量占总重量的3％的氧化钛、氧化镁和氧化锆(重量比为49∶21∶30)的混合物10份中，加入0.5份r-甲基丙烯酰基三甲氧基硅烷和0.3份硬脂酸，溶入10毫升乙醇中制成的溶液，加入到上述氧化钛、氧化镁和氧化锆的混合物粉末中，在密闭高速混合器中，以高速搅拌混合均匀。然后在混合物粉末中加入乙二醇60份，低速搅拌后制成混合液。

在缩聚反应釜中加入195份对苯二甲酸二甲酯和144份乙二醇及全部上述混合液，再加入0.09份醋酸锌粉末作为催化剂，搅拌下在180～200℃下进行酯交换反应3.5～4小时，而后升温至230～240℃继续反应1.5～2小时，加入0.078份三氧化二锑和0.05份亚磷酸三苯酯，搅拌升温至250～260℃，并减压至釜内压力为5～6KPa蒸馏至无液体馏出，再升温至270～285℃，减压至釜内压力为60～70Pa，保持1.5～2小时。加压挤入水中注条、切断，真空干燥至含水率达0.02％以下后，投入到φ60螺杆挤出机中，在285℃下使用八个位的φ60(24孔，直径0.30)喷丝板，以204.8g/Min的泵供量熔融纺成3.2dTex涤纶低弹长丝。喷丝板正常使用时间为28小时，断丝根数小于2根/小时。单纤维的拉伸断裂强度为2.6CN/dTex，断裂伸长30.8％，弹性回复率18％。该纤维可用常规工艺加工成各种纺织品。

比较例1  在平均粒径为1μm，颗粒直径在3μm以上的颗粒重量占总重量的5％的氧化铝15份，与熔融指数为20的聚丙烯粉末混合后，直接投入到温度为260℃的螺杆中，使用与实施例1中相同的喷丝板和卷绕速度纺丝，断丝根数大于100根/小时，卷绕困难。单板使用时间为6小时，卷绕丝表面粗糙，无法进行常规的纺织加工。

比较例2  将0.04份异丙基三异硬脂酸铰酸酯和0.04份硬脂酸单甘油酯溶入10毫升丙酮中制成均匀溶液，然后加入到平均粒径为5μm，颗粒直径在10μm以上的颗粒重量占总重量的10％的氮化硼和氧化硅(重量比为50∶50)的混合物10份中，混合均匀后，再加入熔融指数18的聚丙烯89.92份，高速搅拌，在Ф30双螺杆混炼挤出机上，220℃温度下熔融混炼一次制成切粒，切粒经真空干燥后用于纺丝。在与实施例1中相同的工艺和条件下熔融纺丝。单板使用时间为3小时，断丝根数大于90根/小时。

Claims (4)

1、一种由成纤聚合物添加远红外陶瓷粉制成的远红外纤维，远红外陶瓷粉的含量占远红外纤维重量的2～50％，其特征是还添加有助纺剂，远红外陶瓷粉的平均颗粒直径在0.02～2μm之间，最好是在0.05～1μm之间，并且颗粒直径在2μm以上颗粒的重量应小于粉末总重量的10％，最好是小于5％。

2、根据权利要求1所述的远红外纤维，其特征是所述的助纺剂是异丙基三异硬脂酸钛酸酯、r-氨丙基三乙氧基硅烷、r-甲基丙烯酰基三甲氧基硅烷和硬脂酸中的二种。

3、根据权利要求1、2所述的远红外纤维，其特征是所说的助纺剂添加量为远红外陶瓷粉重量的2～9％，最好是4～8％。

4、一种根据权利要求1、2和3所述的远红外纤维的制造方法，其特征是先将所述的助纺剂溶入分散剂后，再与远红外陶瓷粉混合；所述的分散剂为丙酮和乙醇等常规的低沸点有机溶剂。