CN106958050B - 一种用于夏被的填充物纤维及其制备方法 - Google Patents

一种用于夏被的填充物纤维及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于夏被的填充物纤维的制备方法，先将纳米功能粒子、石墨烯材料和PET母粒混合后通过双螺杆机进行熔融共混制得凉感功能母粒，再将凉感功能母粒与PET母粒混合后通过双螺杆机进行熔融共混纺丝得到凉感填充物纤维，然后将凉感填充物纤维依次进行冷却、烘干、牵伸、烘干、网络、上油、卷绕的工序后，得到用于夏被的填充物纤维。本发明所得成品纤维具有凉感和透气导湿效果。

Description

一种用于夏被的填充物纤维及其制备方法
技术领域
本发明属于差别化纤维技术领域，具体涉及一种用于夏被的填充物纤维及其制备方法。
背景技术
填充物纤维是一类作为被子、枕头、靠垫、抱枕、玩具等产品的絮状填充物，常见的填充物有羽绒、蚕丝、棉花、羊毛、合成纤维等。作为夏被的填充物常见有蚕丝、棉花和合成纤维，其中蚕丝夏被档次较高，价格昂贵，普及度相对较低；棉花夏被相对便宜，但是棉花回潮高，吸湿大，作为夏被使用会个消费者带来闷热感，尤其是在南方的梅雨季节；合成纤维夏被主要以涤纶短纤维为主，有着价格便宜特点，但是也存在着透气导性差，抗静电性能差，闷热干燥等缺点。
随着人们消费水平的不断提升，人们对各种多功能产品的追求也越来越多，各种高性能的产品也越来越受到消费者欢迎。
发明内容
解决的技术问题：本发明的目的是一种用于夏被的填充物纤维及其制备方法，该成品纤维具有凉感和透气导湿效果。
技术方案：一种用于夏被的填充物纤维的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，凉感功能母粒的制备：将纳米功能粒子、石墨烯材料、相容剂和PET母粒混合后通过双螺杆机进行熔融共混，制得凉感功能母粒，其中，石墨烯、相容剂、纳米功能粒子和PET的质量比为1-2:1-2:5-8:10；
步骤2，凉感填充物纤维的制备：将凉感功能母粒与PET母粒混合后通过双螺杆机进行熔融共混纺丝，得到凉感填充物纤维，其中，凉感功能母粒、PET母粒的质量比为1:10-20，纺丝的喷丝板截面为“十字”型；
步骤3，凉感填充物纤维的后整理：将凉感填充物纤维依次进行冷却、烘干、牵伸、烘干、网络、上油、卷绕的工序后，得到用于夏被的填充物纤维。
进一步地，所述石墨烯材料选自常规石墨烯、氧化石墨烯或石墨烯衍生物。
进一步地，所述石墨烯材料的平均厚度小于100nm，优选20-50nm。
进一步地，所述的PET母粒为亲水性涤纶聚酯切片。
进一步地，所述的纳米功能粒子为云母粉、玉石粉或贝壳粉。
进一步地，所述纳米功能粒子的平均粒径为100～300nm。
进一步地，所述相容剂为聚乙烯接枝马来酸酐或乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐。
进一步地，步骤2中所述石墨烯功能母粒与PET母粒的质量比为1:10～20。
进一步地，步骤2中纺丝温度为270℃～290℃，纺丝速度为4300～4800m/min。
进一步地，步骤3中所述的冷却方式风冷冷却，风速为0.5～0.7m/s，风温为28～30℃。
进一步地，步骤3中所述的牵伸温度为70～90℃，牵伸倍数3.4～3.6。
上述制备方法制备得到的用于夏被的填充物纤维。
进一步地，所述用于夏被的填充物纤维细度为1.5～15D，纤维长度为50～65mm。
有益效果：本发明通过将具有高导热系数的纳米粒子、石墨烯材料和PET母粒熔融共混后制得凉感功能母粒，再将凉感功能母粒与PET母粒共混纺丝得到成品纤维，该成品纤维具有凉感和透气导湿效果。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对发明作进一步详细说明。但本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。
本发明提供一种用于夏被的填充物纤维及其制备方法，通过将纳米功能粒子、石墨烯、相容剂与PET母粒预分散后制得凉感功能母粒，再将凉感功能母粒与PET母粒均匀混合后进行共混熔融纺丝，制成具有凉感填充物涤纶聚酯纤维。
石墨烯是一种新型的二维纳米碳材料，具有优异的机械性能、电性能和导热性能等，是聚合物纳米复合材料的理想填料。本发明将纳米功能粒子、石墨烯(包括常规石墨烯和氧化石墨烯)和相容剂混合后与对苯二甲酸乙二醇脂(PET)进行熔融共混，制得功能母粒。相容剂是一类能够降低极性高分子和非极性高分子之间的相容性的物质，分子结构中通常含有极性基团和非极性基团，本发明发现通过加入相容剂可以有效地降低石墨烯(非极性)与基础母粒(极性)之间界面张力，提升纳米功能粒子和石墨烯在基础母粒中的分散效果。
玉石粉、云母粉和贝壳粉都是天然矿物质，具有较高的导热系数，是一类价格便宜，效果极佳的凉感材料。本发明将上述功能粒子、石墨烯材料、相容剂与亲水性PET母粒熔融共混制备得到凉感功能母粒。后将凉感功能母粒与亲水性切片通过双螺杆机熔融挤出纺丝，后整理之后得到具有接触凉感涤纶聚酯纤维。本发明使用亲水性PET基础切片，使得最终的纤维制品具有一定吸湿性能，同时采用“十”字型截面喷丝板，纤维成品截面有多条沟槽，兼具良好的导湿性能，同时石墨烯材料由于自身独特的片层网状结构，以及极佳的导热性能，能够快速导走纤维热量，配合纳米凉感功能粒子的高导热系数，能够快速吸收热量，并快速导走热量，从而进一步提升纤维的“凉感效应”，得到一种凉感效果极佳的凉感功能纤维。
实施例1
1、凉感功能母粒的制备
首先将PET基础母粒在120℃的条件下烘干5h，保证母粒的含水率在0.4％以下；同时将玉石粉和石墨烯在80℃的条件烘干2h，去除水分。后将玉石粉、石墨烯、相容剂聚乙烯接枝马来酸酐和PET母粒按照质量比为1:1:8:10的比例通过双螺杆挤出机混合挤出，经冷却、造粒后得到凉感功能母粒。
2、凉感功能纤维的制备：
将PET母粒在120℃的条件下烘干5h，保证母粒的含水率在0.4％以下；然后将功能母粒、PET母粒按照质量比为1：10的比例在双螺杆机上进行熔融共混纺丝，纺丝温度280℃，纺丝速度4600m/min。
3、高收缩纤维的后整理
将纺丝得到的高收缩纤维进行风冷冷却，风速0.5～0.8m/s，牵伸倍数为3.0，牵伸温度为80℃，后经过烘干、网络、上油、卷绕等工序后最终得到成品纤维。
实施例2
1、凉感功能母粒的制备
首先将PET基础母粒在120℃的条件下烘干5h，保证母粒的含水率在0.4％以下；同时将云母粉和石墨烯在80℃的条件烘干2h，去除水分。后将云母粉、石墨烯、相容剂聚乙烯接枝马来酸酐和PET母粒按照质量比为1:2:7:10的比例通过双螺杆挤出机混合挤出，经冷却、造粒后得到凉感功能母粒。
2、凉感功能纤维的制备：
将PET母粒在120℃的条件下烘干5h，保证母粒的含水率在0.4％以下；然后将功能母粒、PET母粒按照质量比为1：15的比例在双螺杆机上进行熔融共混纺丝，纺丝温度280℃，纺丝速度4600m/min。
3、高收缩纤维的后整理
将纺丝得到的高收缩纤维进行风冷冷却，风速0.5～0.8m/s，牵伸倍数为3.0，牵伸温度为80℃，后经过烘干、网络、上油、卷绕等工序后最终得到成品纤维。
实施例3
1、凉感功能母粒的制备
首先将PET基础母粒在120℃的条件下烘干5h，保证母粒的含水率在0.4％以下；同时将贝壳粉和石墨烯在80℃的条件烘干2h，去除水分。后将贝壳粉、石墨烯、相容剂聚乙烯接枝马来酸酐和PET母粒按照质量比为2:2:5:10的比例通过双螺杆挤出机混合挤出，经冷却、造粒后得到凉感功能母粒。
2、凉感功能纤维的制备：
将PET母粒在120℃的条件下烘干5h，保证母粒的含水率在0.4％以下；然后将功能母粒、PET母粒按照质量比为1：20的比例在双螺杆机上进行熔融共混纺丝，纺丝温度280℃，纺丝速度4600m/min。
3、高收缩纤维的后整理
将纺丝得到的高收缩纤维进行风冷冷却，风速0.5～0.8m/s，牵伸倍数为3.0，牵伸温度为80℃，后经过烘干、网络、上油、卷绕等工序后最终得到成品纤维。
对照例1
与实施例1的区别在于不加入相容剂。
对照例2
与实施例1的区别在于不加入石墨烯。
纤维的断裂强度、断裂伸长和变异系数测试依据“GB/T 14337-2008化学纤维短纤维拉伸性能试验方法”执行。接触冷感值是由日本纺检代为检测(ΔT为10℃)。
由上表的测试结果可以看出：由上表的测试结果可以看出纳米功能粒子的加入可以提升纤维的瞬间接触冷感值，同时石墨烯的加入会进一步提升该纤维的瞬间接触冷感值，原因就是石墨烯空间网状结构能够提升纤维导热效率，能够快速导走热量。同时相容剂的加入也会影响纤维的瞬间接触冷感值，原因是相容剂的加入能够使纳米功能粒子与是石墨烯混合更加均匀，因此导热效率更高。

Claims (10)

1.一种用于夏被的填充物纤维的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1，凉感功能母粒的制备：将纳米功能粒子、石墨烯材料和PET母粒混合后通过双螺杆机进行熔融共混，制得凉感功能母粒，其中，石墨烯、相容剂、纳米功能粒子和PET的质量比为1-2:1-2:5-8:10；
步骤2，凉感填充物纤维的制备：将凉感功能母粒与PET母粒混合后通过双螺杆机进行熔融共混纺丝，得到凉感填充物纤维，其中，凉感功能母粒、PET母粒的质量比为1:10-20，纺丝的喷丝板截面为“十字”型；
步骤3，凉感填充物纤维的后整理：将凉感填充物纤维依次进行冷却、烘干、牵伸、烘干、网络、上油、卷绕的工序后，得到用于夏被的填充物纤维。
2.根据权利要求1所述的用于夏被的填充物纤维的制备方法，其特征在于：所述石墨烯材料选自常规石墨烯或石墨烯衍生物，平均厚度小于100nm。
3.根据权利要求1所述的用于夏被的填充物纤维的制备方法，其特征在于：所述的PET母粒为亲水性涤纶聚酯切片。
4.根据权利要求1所述的用于夏被的填充物纤维的制备方法，其特征在于：所述的纳米功能粒子为云母粉、玉石粉或贝壳粉，平均粒径为100~300nm。
5.根据权利要求1所述的用于夏被的填充物纤维的制备方法，其特征在于：所述相容剂为聚乙烯接枝马来酸酐或乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐。
6.根据权利要求1所述的用于夏被的填充物纤维的制备方法，其特征在于：步骤2中纺丝温度为270℃~290℃，纺丝速度为4300~4800m/min。
7.根据权利要求1所述的用于夏被的填充物纤维的制备方法，其特征在于：步骤3中所述的冷却方式风冷冷却，风速为0.5~0.7m/s，风温为28~30℃。
8.根据权利要求1所述的用于夏被的填充物纤维的制备方法，其特征在于：步骤3中所述的牵伸温度为70~90℃，牵伸倍数3.4~3.6。
9.权利要求1至8任一项所述的制备方法制备得到的用于夏被的填充物纤维。
10.根据权利要求9所述的填充物纤维，其特征在于：所述填充物纤维细度为1.5~15D，纤维长度为50~65mm。
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