CN107130427A - 一种负离子纤维及其制造工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种负离子纤维及其制造工艺，包括如下步骤：S1：纤维的制备；S2：负离子功能整理剂的制备：将水加热至60‑80度，将电气石粉末、硅藻土、放射性矿石微粉、分散剂、微晶纤维素加入水中，超声分散搅拌均匀，再加入粘合剂、偶联剂加入混合物中继续搅拌均匀；通过球磨机球磨即制备得到负离子功能整理剂；S3：将负离子功能整理剂加热至40‑60℃；将纤维在整理剂中浸渍后过滤，在80‑100℃条件下真空干燥；S4：将烘干后的棉芯在120‑150℃下进行烘焙，烘焙后通过疏松工艺将纤维重新疏松。

Description

一种负离子纤维及其制造工艺
技术领域
本发明涉及纺织技术领域，特别涉及一种负离子纤维及其制造工艺。
背景技术
当今社会，随着工业化程度的日益提高，空气的污染问题也越来越严重，空气污染的问题也越来越严重，同时，伴随着科学技术的进步和社会经济的发展，人们的保健意识越来越重，人们日益追求舒适、健康的生活环境。
长久待在都市密闭房间内，人们会觉得头昏脑涨，当来到森林海边、瀑布等地方的时候，我们会觉得神清气爽，这就是空气负离子的作用。空气负离子也叫负氧离子，是指获得多余成对电子而带负电荷的氧气离子。它是空气中的氧分子结合了自由电子而形成的。自然界的放电(闪电)现象、光电效应、喷泉、瀑布等都能使周围空气电离，形成负氧离子。负氧离子在医学界享有“维他氧”、“空气维生素”、“长寿素”、“空气维他命”等美称。
人们日常居住的环境下空气负离子的含量是50个/cm3左右，公园环境里空气负离子含量约200个/cm3，旷野的负离子浓度约900个/cm3，森林里的负离子含量达到1万个/cm3以上。
因此，提高居住环境的负离子含量成为人们迫切的需求，近年来负离子织物获得了人们的广泛关注，广泛运用于睡衣、袜子、内衣、床上用品、室内装饰物等纺织品中。
现有的负离子织物的制备方法一般是，将纤维织成织物，再将织物用负离子功能整理剂对织物进行后整理，使得负离子织物的使用场合受限。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种负离子纤维的制备方法，其直接将纤维用负离子功能整理剂进行浸渍处理，并将其进行真空干燥，通过真空干燥以及后续的疏松工艺保持负离子纤维的蓬松度，从而适用于作为被子、枕头等的填充物。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种负离子纤维的制造工艺，其特征是，包括如下步骤：
S1：纤维的制备；
S2：负离子功能整理剂的制备：将水加热至60-80度，将电气石粉末、硅藻土、放射性矿石微粉、分散剂、微晶纤维素加入水中，超声分散搅拌均匀，再加入粘合剂、偶联剂加入混合物中继续搅拌均匀；通过球磨机球磨即制备得到负离子功能整理剂；
S3：将负离子功能整理剂加热至40-60℃；将纤维在整理剂中浸渍后过滤，在80-100℃条件下真空干燥；
S4：将烘干后的棉芯在120-150℃下进行烘焙，烘焙后通过疏松工艺将纤维重新疏松。
进一步优选为：纤维为经过活化处理的棉纤维，棉纤维的活化工艺为：将棉纤维浸渍于65-70wt％的乙二胺的乙醇溶液中，浸泡时间为6-8h；之后将棉纤维取出用水冲洗。
进一步优选为：纤维为核壳结构的涤纶短纤维，涤纶短纤维采用同轴静电纺丝工艺制备得到，包括内层和外层，内层和外层均为涤纶和负离子材料的混合物；外层中负离子材料的含量高于内层；负离子材料包括电气石、硅藻土中的至少一种。
进一步优选为：内层中负离子材料的占比为1.5wt％；外层中负离子材料的占比为4wt％。
进一步优选为：内层与外层的直径比为2∶3，其中外层的直径指涤纶短纤维的直径。
进一步优选为：粘合剂为聚丙烯酸类聚合物。
进一步优选为：负离子功能整理剂中包括如下重量份的原料：电气石粉末：1-6份；硅藻土：1-6份；放射性矿石微粉：1-2.5份；分散剂：1.5-2.8份；微晶纤维素：10-16份；粘合剂：4-8份；偶联剂：0.5-1.2份；水：85-100份。
上述配方中，放射性矿石微粉为奇冰石、蛋白石、古海底矿物、奇才石中的一种或多种，均能释放远红外射线，具有抗菌、抑菌效果，增进人体健康。。
进一步优选为：负离子功能整理剂中包括如下重量份的原料：电气石粉末：4份；硅藻土：3份；放射性矿石微粉：1.2份；分散剂：2.2份；微晶纤维素：12份；粘合剂：6份；偶联剂：0.8份；水：90份。
本发明的第二目的是提供一种负离子纤维。
本发明的上述技术目的是通过如下技术方案实现的。
进一步优选为：负离子纤维为核壳结构的涤纶短纤维，涤纶短纤维包括内层和外层，内层和外层均为涤纶和负离子材料的混合物；外层中负离子材料的含量高于内层；负离子材料包括电气石、硅藻土中的至少一种。
综上所述，本发明具有以下有益效果：1、采用真空干燥能够提高负离子纤维的蓬松度，得到的负离子纤维疏松柔软，适用范围广；2、核壳结构中，内层提供了较大的强度，而外层提供了较高的负离子材料的添加量，从而可以在强度和负离子材料添加量中达到一个好的平衡，添加足够多的负离子材料的同时还使涤负离子纤维保持较大的强度。
具体实施方式
以下对本发明作进一步详细说明。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的保护范围内都受到专利法的保护。
实施例1：一种负离子功能整理剂，包括如下重量份的原料：电气石粉末：4份；硅藻土：3份；放射性矿石微粉：1.2份；分散剂：2.2份；微晶纤维素：12份；粘合剂：6份；偶联剂：0.8份；水：90份。
其中：电气石粉末的目数为2000目，硅藻土的质密度为2.1-2.3g/mL，湿密度为0.35g/mL；放射性矿石微粉为奇冰石粉末，分散剂和粘合剂均为聚甲基丙烯酸钠；偶联剂为硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
实施例2-8：一种负离子功能整理剂，与实施例1的区别在于，包括如下重量份的原料，组分和含量参见表1。
表1 负离子功能整理剂的组分与含量表(份)
实施例9-16：一种负离子棉纤维，采用如下工艺制备得到：
S1：棉纤维的活化：将棉纤维浸渍于65-70wt％的乙二胺的乙醇溶液中，浸泡时间为6-8h；之后将棉纤维取出用大量水冲洗干净；
S2：负离子功能整理剂的制备：将水加热至60-80度，将电气石粉末、硅藻土、放射性矿石微粉、分散剂、微晶纤维素加入水中，超声分散搅拌均匀，再加入粘合剂、偶联剂加入混合物中继续搅拌均匀；通过球磨机球磨即制备得到负离子功能整理剂；球磨时间为5-8h。
S3：将负离子功能整理剂加热至40-60℃；将纤维在整理剂中浸渍后过滤，在80-100℃条件下真空干燥；
S4：将烘干后的棉芯在120℃下进行烘焙，烘焙后通过疏松工艺将纤维重新疏松，疏松工艺可以是用弹棉花机对负离子棉纤维进行蓬松化处理。
其中，实施例9-16的步骤S2中负离子功能整理剂的配方分别对应实施例1-8的配方。
实施例17：一种负离子涤纶短纤维，采用同轴静电纺丝工艺制备得到，包括内层和外层，内层为涤纶和电气石的混合物，电气石的添加量为1.5wt％；外层为涤纶和硅藻土的混合物，硅藻土的添加量为4wt％；内层与外层的直径比为2∶3，其中外层的直径指涤纶短纤维的直径。
实施例18-25：一种负离子涤纶短纤维，与实施例17的区别在于，电气石和硅藻土的添加量不同，参见表2。
表2 实施例18-25中电气石和硅藻土的添加量
实施例26-31：一种负离子涤纶短纤维，与实施例17的区别在于内层与外层的直径比或电气石和硅藻土的添加量不同，参见表3。
表3 实施例26-31中电气石和硅藻土的添加量以及内层和外层的直径比
实施例32：一种负离子纤维，采用如下工艺制备得到：
S1：按照实施例17的方法和比例制备负离子涤纶短纤维；
S2：负离子功能整理剂的制备：将水加热至60-80度，将电气石粉末、硅藻土、放射性矿石微粉、分散剂、微晶纤维素加入水中，超声分散搅拌均匀，再加入粘合剂、偶联剂加入混合物中继续搅拌均匀；通过球磨机球磨即制备得到负离子功能整理剂；球磨时间为5-8h。
S3：将负离子功能整理剂加热至40-60℃；将纤维在整理剂中浸渍后过滤，在80-100℃条件下真空干燥；
S4：将烘干后的棉芯在120℃下进行烘焙，烘焙后通过疏松工艺将纤维重新疏松，疏松工艺可以是用弹棉花机对负离子棉纤维进行蓬松化处理；
其中步骤S2采用实施例1的负离子功能整理剂。
实施例33-39：一种负离子纤维，与实施例32的不同之处在于，步骤S2分别采用实施例2-8的负离子功能整理剂。
实施例40：一种负离子纤维，与实施例32的不同之处在于，步骤S1采用实施例19的负离子涤纶短纤维。
试验部分：
为了测试实施例的效果，设置如下对比例作为对照。
对比例1：一种负离子纤维，与实施例17的区别在于，涤纶纤维为单层结构，由涤纶和电气石粉末混合纺丝而成，电气石的添加量为5.5wt％。
对比例2：一种负离子纤维，与实施例32的区别在于，步骤S3中的真空干燥变为鼓风干燥。
一种负离子纤维的力学性能测试
(1)测试样品：实施例17-40。
(2)测试标准：GB/T 14337-2008。
(3)试验结果：实施例的测试曲线均出现一个应力突变点，记录该点的突变强度，并记录断裂强度和断裂伸长率。试验结果如表4所示。
表4 负离子纤维的力学性能试验结果
(4)试验结果分析：对比实施例17-25的试验结果可知，当内层中电气石的添加量不变时，随着外层中硅藻土含量的增加，突变强度降低，而断裂强度稍有降低，降低的程度小于突变强度的变化；当内层中的电气石添加量和外层中的硅藻土添加量的总和不变时，随着内层中电气石添加量的增加，断裂强度和突变强度均有所下降。表明电气石和硅藻土的加入会降低纤维的强度。对比实施例17、实施例19、实施例23和实施例26-31的结果可知，当电气石和硅藻土的添加量不变时，随着外层厚度的增加，突变强度急剧下降，断裂强度也有所下降，下降幅度小于突变强度的变化。表明核壳结构中，内层提供了较大的强度，而外层提供了较高的负离子材料的添加量，从而可以在强度和负离子材料添加量中达到一个好的平衡，添加足够多的负离子材料的同时还使涤负离子纤维保持较大的强度。对比实施例17、实施例32-39的试验结果可知，浸渍负离子功能整理剂使负离子纤维的断裂强度和突变强度都有一定的降低，实施例32-37的配方对负离子纤维的断裂强度和突变强度影响不大，但相比于实施例38-39的负离子纤维的断裂强度和突变强度要高。
负离子功能整理剂的稳定性测试
(1)测试样品：实施例1-8。
(2)测试内容：将分散液在3000r/min的转速下离心30、60min。
(3)试验结果：实施例1-8均未出现分层现象，表明负离子功能整理剂具有优良的稳定性。
负离子含量测试
(1)测试样品：将实施例9-40的负离子纤维用相同的方法织成织物，取5cm*6cm的织物作为测试样品。
(2)测试条件：采用Sigma Tech SC-50N离子计数器进行测试，抽气速率：60L/min；测试样品放在距离传感器10cm处，在静置状态下进行测试；测试位置位于地面上1米处，温度控制在20±5℃，湿度控制在60±10％。
(3)测试结果如表5所示。
表5 负离子含量测定结果
(4)试验结果分析：对比实施例9-16的结果可知，选择实施例1的配方时，负离子棉纤维具有最高的负离子含量。对比实施例17-25的试验结果可知，当内层中电气石的添加量不变时，随着外层的硅藻土添加量逐渐增大，负离子含量逐渐增大。当内层中的电气石添加量和外层中的硅藻土添加量的总和不变时，随着内层中电气石添加量的增加，负离子含量有所下降。对比实施例17、实施例19、实施例23和实施例26-31的结果可知，当电气石和硅藻土的添加量不变时，随着外层厚度的增加，负离子含量有所下降。对比实施例17、实施例32-39的试验结果可知，浸渍负离子功能整理剂使负离子纤维的负离子含量增大，负离子含量随配方变化的趋势与实施例9-16呈现相同的规律，故在此不再展开。
结合力学性能测试和负离子含量测试的结果，参考实施例17和对比例1的数据，表明，核壳结构中，内层提供了较大的强度，而外层提供了较高的负离子材料的添加量，从而可以在强度和负离子材料添加量中达到一个好的平衡，添加足够多的负离子材料的同时还使涤负离子纤维保持较大的强度。实施例17具有最优的综合效果。
本发明还对比了实施例17和对比例2的形态，发现采用真空干燥能够提高负离子纤维的蓬松度，得到的负离子纤维疏松柔软，适用范围广。

Claims (10)

1.一种负离子纤维的制造工艺，其特征是，包括如下步骤：
S1：纤维的制备；
S2：负离子功能整理剂的制备：将水加热至60-80度，将电气石粉末、硅藻土、放射性矿石微粉、分散剂、微晶纤维素加入水中，超声分散搅拌均匀，再加入粘合剂、偶联剂加入混合物中继续搅拌均匀；通过球磨机球磨即制备得到负离子功能整理剂；
S3：将负离子功能整理剂加热至40-60℃；将纤维在整理剂中浸渍后过滤，在80-100℃条件下真空干燥；
S4：将烘干后的棉芯在120-150℃下进行烘焙，烘焙后通过疏松工艺将纤维重新疏松。
2.根据权利要求1所述的一种负离子纤维的制造工艺，其特征是：所述纤维为经过活化处理的棉纤维，棉纤维的活化工艺为：将棉纤维浸渍于65-70wt％的乙二胺的乙醇溶液中，浸泡时间为6-8h；之后将棉纤维取出用水冲洗。
3.根据权利要求1所述的一种负离子纤维的制造工艺，其特征是：所述纤维为核壳结构的涤纶短纤维，所述涤纶短纤维采用同轴静电纺丝工艺制备得到，包括内层和外层，所述内层和外层均为涤纶和负离子材料的混合物；所述外层中负离子材料的含量高于内层；所述负离子材料包括电气石、硅藻土中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的一种负离子纤维的制造工艺，其特征是：所述内层中负离子材料的占比为1.5wt％；所述外层中负离子材料的占比为4wt％。
5.根据权利要求4所述的一种负离子纤维的制造工艺，其特征是：所述内层与外层的直径比为2∶3，其中外层的直径指涤纶短纤维的直径。
6.根据权利要求2-5中的任意一项所述的一种负离子纤维的制造工艺，其特征是：所述粘合剂为聚丙烯酸类聚合物。
7.根据权利要求6所述的一种负离子纤维的制造工艺，其特征是：所述负离子功能整理剂中包括如下重量份的原料：电气石粉末：1-6份；硅藻土：1-6份；放射性矿石微粉：1-2.5份；分散剂：1.5-2.8份；微晶纤维素：10-16份；粘合剂：4-8份；偶联剂：0.5-1.2份；水：85-100份。
8.根据权利要求7所述的一种负离子纤维的制造工艺，其特征是：所述负离子功能整理剂中包括如下重量份的原料：电气石粉末：4份；硅藻土：3份；放射性矿石微粉：1.2份；分散剂：2.2份；微晶纤维素：12份；粘合剂：6份；偶联剂：0.8份；水：90份。
9.一种负离子纤维，其特征是：所述负离子纤维为核壳结构的涤纶短纤维，所述涤纶短纤维包括内层和外层，所述内层和外层均为涤纶和负离子材料的混合物；所述外层中负离子材料的含量高于内层；所述负离子材料包括电气石、硅藻土中的至少一种。
10.根据权利要求9所述的一种负离子纤维，其特征是：所述内层中负离子材料的占比为1.5wt％；所述外层中负离子材料的占比为6wt％。
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