CN107475811B - 一种多功能涤纶纤维、其制备方法和应用 - Google Patents

一种多功能涤纶纤维、其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本申请涉及纺织品面料技术领域；本申请提供了一种多功能涤纶纤维及其制备方法，该多功能涤纶纤维具有包括皮层和芯层的皮芯结构，所述皮层为聚酯层，所述芯层为含有遇湿变色液晶材料和二氧化钛的PET层。本发明还提供了该纤维的应用，即提供了一种兼具防走光和湿身警醒功能的面料，所述面料的织造原料包括上文所述的多功能涤纶纤维。采用本申请提供的多功能涤纶纤维，能够实现纺织品面料防走光功能和湿身警醒功能，具有广泛的实用性。

Description

一种多功能涤纶纤维、其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及纺织品面料技术领域，尤其涉及一种多功能涤纶纤维、其制备方法和应用。
背景技术
涤纶是化学合成纤维中的一个重要品种，是我国聚酯纤维的商品名称。它是以精对苯二甲酸(PTA)或对苯二甲酸二甲酯(DMT)和乙二醇(EG)为原料，经酯化或酯交换和缩聚反应而制得的成纤高聚物——聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，再经纺丝和后处理制成的纤维。涤纶纤维是一种结构紧密的疏水性纤维，具有强度高、弹性好、保型性好、尺寸稳定性高等良好的物理化学性能，由其织成的衣物经久耐穿，电绝缘性好，易洗快干，具有“洗可穿”的美称，因而被广泛应用于服装、装饰、产业等领域。涤纶纤维是合成纤维的第一大品种，其产量占化纤总产量的80％以上。
但是，涤纶内部分子排列紧密，分子间缺少亲水结构，因此回潮率很小，吸湿性能差。由于涤纶吸湿性差，抗静电性不好，涤纶织物透气性不好，染色性和抗起毛起球性等较差。针对涤纶使用性能存在的不足，目前的涤纶改性研究主要有：染色改性、抗静电改性、抗起球改性、防污改性、吸湿改性和阻燃改性等。
随着合成纤维工业的发展，人们生活水平的不断提高及科学技术的不断进步，同时智能纺织品越来越多的进入人们的生活中，人们对涤纶纤维的改性和功能化研究将得到更加深入的发展。其中，兼具防走光和湿身警醒功能的涤纶纺织品有待进一步研发。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种多功能涤纶纤维、其制备方法和应用，采用本申请提供的多功能涤纶纤维，能够得到兼具防走光和湿身警醒功能的纺织品面料。
本发明提供一种多功能涤纶纤维，其具有包括皮层和芯层的皮芯结构，所述皮层为聚酯层，所述芯层为含有遇湿变色液晶材料和二氧化钛的PET层。
优选地，所述芯层占多功能涤纶纤维的比重为10～25％。
优选地，所述皮层的横截面面积占多功能涤纶纤维整体横截面面积的30～60％。
本发明提供一种多功能涤纶纤维的制备方法，包括以下步骤：
提供含有遇湿变色液晶材料和二氧化钛的PET母粒；
将所述PET母粒和聚酯切片进行熔融纺丝，得到包括皮层和芯层的多功能涤纶纤维，所述皮层为聚酯层，所述芯层为含有遇湿变色液晶材料和二氧化钛的PET层。
优选地，所述熔融纺丝的各区温度为230～260℃。
与现有技术相比，本发明提供的多功能涤纶纤维的结构是皮芯结构，包括皮层和芯层，其中皮层为聚酯层，芯层为含有遇湿变色液晶材料和二氧化钛的PET层。本发明涤纶纤维的芯层含有遇湿变色液晶材料，其可以在外界湿度改变时发生颜色变化，使白色涤纶织物可以从白色到深色，从而能解决白色轻薄面料在穿着运动出汗过程中容易走光的问题，其同时也可以用于儿童服装，当儿童衣服变湿时可以发生颜色变化，从而提醒家长及时给儿童更换衣服，避免着凉。并且，本发明芯层含有的二氧化钛可以降低面料表面的反射光线，其与遇湿变色液晶材料协同作用，可以解决轻薄浅色涤纶服装在静态穿着时，由于面料比较透、容易发生走光的问题。另外，本发明聚酯皮层可以保护芯层，使得纤维的手感和光泽等都大大提升。
本发明还提供一种兼具防走光和湿身警醒功能的面料，所述面料的织造原料包括上文所述的多功能涤纶纤维。
由上述可知，采用本申请提供的多功能涤纶纤维，能够实现纺织品面料防走光功能和湿身警醒功能，具有广泛的实用性。
附图说明
图1为本发明实施例制备多功能涤纶纤维的工艺流程图。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种多功能涤纶纤维，其具有包括皮层和芯层的皮芯结构，所述皮层为聚酯层，所述芯层为含有遇湿变色液晶材料和二氧化钛的PET层。
采用本申请提供的多功能涤纶纤维，能够得到兼具防走光和湿身警醒功能的纺织品面料，具有广泛的实用性。
在本发明中，所述多功能涤纶纤维是两种组分聚合物分别沿纤维纵向连续形成皮层和芯层的复合纤维，其结构为皮芯结构。所述皮芯结构可选自正皮芯结构、偏皮芯结构、异性皮芯结构、多皮芯结构等数种；本发明优选为同心圆型截面皮芯纤维。其中作为优选，所述皮层的横截面面积占多功能涤纶纤维整体横截面面积的30～60％，优选为40～50％；所述皮层与芯层的横截面面积之比优选为1：3～2：3，以利于保证纤维的强度和实现功能化等。
在本发明皮芯型涤纶纤维中，皮层为聚酯层，其可以保护芯层，使得纤维的手感和光泽等都大大提升。聚酯是由多元醇和多元酸缩聚而得的聚合物总称，主要指聚对苯二甲酸乙二酯(PET)，习惯上也包括聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)和聚芳酯等线型热塑性树脂。在本发明的一些实施例中，所述皮层优选为PET层。
在本发明中，所述多功能涤纶纤维主要由遇湿变色液晶材料和二氧化钛，以及其余部分的涤纶材料组成；具体地，本发明以含有遇湿变色液晶材料和二氧化钛的PET层为皮芯结构纤维的芯层，被皮层包覆、保护。在本发明中，所述芯层占多功能涤纶纤维的比重优选为10～25％，更优选为15～20％。此外，所述多功能涤纶纤维还包括0～2％比重的其他助剂。
本发明涤纶纤维的芯层含有遇湿变色液晶材料，其在外界湿度改变时使纤维具有变化的颜色，从有色到无色、或从无色到有色、或从一种颜色到另一种颜色、或在不同温度下从一种颜色变为多种颜色，这样能使白色涤纶织物从白色到深色，从而能解决白色轻薄面料在穿着运动出汗过程中容易走光的问题，其同时也可以用于儿童服装，当儿童衣服变湿时可以发生颜色变化，从而提醒家长及时给儿童更换衣服，避免着凉。
并且，本发明芯层含有的二氧化钛可以降低面料表面的反射光线，其与遇湿变色液晶材料协同作用，可以解决轻薄浅色涤纶服装在静态穿着时，由于面料比较透、容易发生走光的问题。
在本发明中，所述多功能涤纶纤维主要是短纤；可以是预取向丝(POY)，也可以是全拉伸丝(FDY)；可以采用湿法纺丝制成，也可以采用熔融纺丝制成。在本发明的实施例中，所述多功能涤纶纤维的纤维密度：1.40～1.80g/cm3；纤维吸水率可为：0.3％；纤维强度为：6～9cn/dtex。
本发明中的涤纶纤维可以使织物具有防走光功能和湿身警醒功能，不仅可以应用在各种各样的女性内衣、T恤等容易发生走光的服装中，而且也可以运用在儿童服装中，当小孩子衣服变湿时，其可以发生颜色的变化，从而可以快速的提醒家长，及时给宝贝更换衣物，避免着凉。
相应地，本发明提供了一种多功能涤纶纤维的制备方法，包括以下步骤：
提供含有遇湿变色液晶材料和二氧化钛的PET母粒；
将所述PET母粒和聚酯切片进行熔融纺丝，得到包括皮层和芯层的多功能涤纶纤维，所述皮层为聚酯层，所述芯层为含有遇湿变色液晶材料和二氧化钛的PET层。
本发明提供的制备方法以纺织聚合物原料为基材，制备得到兼具防走光及湿身警醒功能的多功能涤纶纤维，这种纤维可以用在服装、家纺等各种各样的领域，既能够带来穿着者的隐私安全和舒适等实用性，又能够变化颜色增添趣味性和时尚性。
参见图1，图1为本发明实施例制备多功能涤纶纤维的工艺流程图。本发明实施例可制备PET母粒，具体为：采用包括PET切片、遇湿变色液晶材料、二氧化钛以及其他助剂的物料，经过熔融造粒，获得含有遇湿变色液晶材料和二氧化钛的PET母粒。
在本发明的实施例中，所述PET母粒由包括PET切片、遇湿变色液晶材料、二氧化钛消光粉、分散剂、热稳定剂、光稳定剂和抗氧化剂的物料制成。本发明实施例可将PET纤维基材真空干燥，然后加入遇湿变色液晶材料、二氧化钛消光粉、分散剂、热稳定剂、光稳定剂和抗氧化剂，再充分搅拌20分钟～40分钟，经过双螺杆熔融造粒机，即可得到PET母粒。
具体地，所述的PET母粒制备过程采用原位聚合来实现，其包括以下步骤：将遇湿变色液晶材料(5～15％)、二氧化钛(5～20％)、分散剂(5～10％)、热稳定剂(2～10％)、光稳定剂(2～9％)、抗氧化剂(2～10％)和涤纶FDY(20～80％)切片混合；采用原位聚合的方法得到PET母粒切片，其通过第一步在0.2～0.5MPa下进行酯化反应2～5h，第二步在260～290℃高温常压下进行预缩聚聚合1～2h，第三步在270～310℃真空条件下进行后缩聚反应，制备得到PET母粒切片。
其中，所述遇湿变色液晶材料可为多孔性二氧化硅包覆无水硫酸铜，无水硫酸铜在吸水后会带上结晶水，从无色变为蓝色。所述分散剂可以是硅烷系列；热稳定剂可以是18个碳原子的脂肪酸类稳定剂；光稳定剂可以是二苯甲酮类等具有可以吸收紫外线功能的助剂；抗氧化剂主要为茶多酚；以上采用常规市售产品即可。具体地，可采用所述PET、遇湿变色液晶材料5～15％、二氧化钛消光粉5～20％、分散剂5～10％、热稳定剂2～10％、光稳定剂2～9％和抗氧化剂2～10％。所述熔融造粒的温度优选为180℃；造粒粒径可为0.5厘米。
得到含有遇湿变色液晶材料和二氧化钛的PET母粒后，本发明实施例将其进行干燥，之后分别称量作为芯材的PET母粒10～30％、作为皮层材料的聚酯树脂切片60～90％，熔融纺丝形成皮芯结构，具体是将两种组分分别通过单螺杆挤出机熔融，然后分别通过复合喷丝板的芯层和皮层挤出，在空气中冷凝，最后牵伸、卷绕，得到皮芯型多功能涤纶纤维。
在本发明中，所述的多功能涤纶纤维包括皮层和芯层，所述皮层为聚酯层，所述芯层为含有遇湿变色液晶材料和二氧化钛的PET层。在进行纺丝时，纺丝机各区温度在230～260℃之间，机头温度在240～260℃之间。在本发明的一些实施例中，牵伸的温度可以参照：一辊40-60℃，二辊140-160℃，三辊130-150℃；牵伸倍数为3-8倍。
本发明通过添加特定的功能母粒材料，来实现涤纶纤维织物的防走光和湿身警醒功能。相对于防走光涂层或者防走光色浆印花的方式，本发明这种方式在很大程度上拓展了防走光材料的应用范围，而且避免了涂层或者印花对纺织品某些性能的不良影响。本发明这种纤维可以用在服装、家纺等各种各样领域，既能变化颜色增添趣味性和时尚性，又能在一定程度上反应湿度的变化，提醒家长及时为湿身的宝贝更换衣物，还能带来服装防走光等方面的实用性。
本发明还提供了一种兼具防走光和湿身警醒功能的面料，所述面料的织造原料包括上文所述的多功能涤纶纤维。
由上述可知，采用本申请提供的多功能涤纶纤维，能够实现纺织品面料防走光功能和湿身警醒功能。本发明中的涤纶纤维不仅可以应用在各种各样的女性内衣、T恤等容易发生走光的服装中，同时也可以运用在儿童服装中，当小孩子衣服变湿时，其可以发生颜色的变化，从而可以快速的提醒家长，即使给宝贝更换衣物，避免着凉。
在本发明的实施例中，所述面料的克重可为100-150g/m2。所述面料可以是全涤织物，也可以是涤棉混纺织物。所述面料可以是针织物，也可以是机织物；可以是平纹结构，也可以是其他织物组织结构。另外，本发明对所述面料的颜色没有特殊限制，可以是白色或彩色面料。
为了进一步理解本申请，下面结合实施例对本申请提供的多功能涤纶纤维、其制备方法和应用进行具体地描述。
以下实施例中，所用的原料来源如下：PET切片(翔鹭化纤PET切片CB-001)、遇湿变色液晶材料(深圳变色龙科技有限公司WBY)、二氧化钛消光粉(江苏智恒化工BOY)，分散剂(广州德美化工WA)、热稳定剂(传化化工RS)、抗氧化剂(福特宝化工YH)、光稳定剂为广东智选化工的PW-100，其主要成分为酞菁蓝的有机颜料。
实施例1
75D/72F兼具防走光和湿身警醒的涤纶纤维及其制备方法、应用。
(1)制备含有遇湿变色液晶材料和二氧化钛的PET母粒：将遇湿变色液晶材料(5％)、二氧化钛(10％)、分散剂(5％)、热稳定剂(2％)、光稳定剂(2％)、抗氧化剂(2％)和涤纶FDY(74％)切片混合；采用原位聚合的方法得到PET母粒切片，其通过第一步在0.2MPa下进行酯化反应2h，第二步在260℃高温常压下进行预缩聚聚合1h，第三步在270℃真空条件下进行缩聚反应1h，得到PET母粒切片。
(2)称取PET母粒和皮层聚酯400g后干燥，分别通过单螺杆挤出机熔融，然后分别通过复合喷丝板的芯层和皮层挤出，在空气中冷凝，经过牵引、拉伸、卷绕成丝，得到多功能涤纶纤维。
其中，纺丝速率为900m/min，纺丝机各区温度如下：一区，235℃；二区，240℃；三区，245℃；四区，245℃；机头温度245℃，主机转速12r/min，牵引速度4000r/min，牵伸倍数为3倍。所述多功能涤纶纤维的平均长度为30mm，平均线密度为15dtex。所述芯层占多功能涤纶纤维的比重为10％；所述皮层的横截面面积占多功能涤纶纤维整体横截面面积的30％
(3)将所得到的涤纶纤维纱线安排织造，制成32S涤纶平纹布，克重100g/m2。
实施例2
80D/72F兼具防走光和湿身警醒的涤纶纤维及其制备方法、应用。
(1)制备含有遇湿变色液晶材料和二氧化钛的PET母粒：将遇湿变色液晶材料(7％)、二氧化钛(13％)、分散剂(6％)、热稳定剂(4％)、光稳定剂(7％)、抗氧化剂(7％)和涤纶FDY(56％)切片混合；采用原位聚合的方法得到PET母粒切片，其通过第一步在0.4MPa下进行酯化反应3h，第二步在270℃高温常压下进行预缩聚聚合2h，第三步在270℃真空条件下进行缩聚反应2h，得到PET母粒切片。
(2)称取PET母粒和皮层聚酯500g后干燥，分别通过单螺杆挤出机熔融，然后分别通过复合喷丝板的芯层和皮层挤出，在空气中冷凝，经过牵引、拉伸、卷绕成丝，得到多功能涤纶纤维。
其中，纺丝速率为950m/min，纺丝机各区温度如下：一区，240℃；二区，250℃；三区，255℃；四区，265℃；机头温度240℃，主机转速14r/min，牵引速度4500r/min，牵伸倍数为3倍。所述多功能涤纶纤维的平均长度为35mm，平均线密度为15dtex。所述芯层占多功能涤纶纤维的比重为20％；所述皮层的横截面面积占多功能涤纶纤维整体横截面面积的40％
(3)将所得到的涤纶纤维纱线安排织造，制成50S涤纶平纹布，克重130g/m2。
实施例3
100D/75F兼具防走光和湿身警醒的涤纶纤维及其制备方法、应用。
(1)制备含有遇湿变色液晶材料和二氧化钛的PET母粒：将遇湿变色液晶材料(10％)、二氧化钛(20％)、分散剂(6％)、热稳定剂(4％)、光稳定剂(7％)、抗氧化剂(7％)和涤纶FDY(46％)切片混合；采用原位聚合的方法得到PET母粒切片，其通过第一步在0.4MPa下进行酯化反应3h，第二步在270℃高温常压下进行预缩聚聚合2h，第三步在270℃真空条件下进行缩聚反应2h，得到PET母粒切片。
(2)称取PET母粒和皮层聚酯500g后干燥，分别通过单螺杆挤出机熔融，然后分别通过复合喷丝板的芯层和皮层挤出，在空气中冷凝，经过牵引、拉伸、卷绕成丝，得到多功能涤纶纤维。
其中，纺丝速率为950m/min，纺丝机各区温度如下：一区，240℃；二区，250℃；三区，255℃；四区，265℃；机头温度240℃，主机转速14r/min，牵引速度4500r/min，牵伸倍数为3倍。所述多功能涤纶纤维的平均长度为35mm，平均线密度为15dtex。所述芯层占多功能涤纶纤维的比重为20％；所述皮层的横截面面积占多功能涤纶纤维整体横截面面积的40％
(3)将所得到的涤纶纤维纱线安排织造，制成50S涤纶平纹布，克重150g/m2。
实施例4
将实施例1～3所得面料进行性能测试，并设对照组。本发明将该涤纶平纹布染成白色，染色过程：分别称取功能样和空白样布样各20g投入于染缸中，按照浴比1：5，添加分散染料洁净白4g，以1℃/min升温到130℃，保温130℃染色30分钟，之后排水，加入清水，以1℃/min升温到80℃，水洗30分钟，去除浮色，完成。
然后，将面料用透光率测试仪器等来测试。其中透光率测试仪器选择天津市其立科技有限公司FMN测试仪器；透光率测试其原理是将一定光强度的发射出去打在布面，另外一边是光强度的接受仪器，通过前后光强度变化得出其透光率变化。遇湿变色功能测试主要采用滴水后，用肉眼观察其颜色变化效果。测试结果参见表1：
表1本发明实施例的性能测试结果
Figure BDA0001405431690000081
Figure BDA0001405431690000091
从上表中可以看到，添加二氧化钛和遇湿变色功能母粒材料协同作用后，其面料的透光率迅速下降，同时还可以显出图案，起到警醒作用，提示人们及时更换衣物。

Claims (4)

1.一种多功能涤纶纤维，其特征在于，具有包括皮层和芯层的皮芯结构，所述皮层为聚酯层，所述芯层为含有深圳变色龙科技有限公司WBY型号产品和二氧化钛的PET层；所述芯层占多功能涤纶纤维的比重为10～25％，所述皮层的横截面面积占多功能涤纶纤维整体横截面面积的30～60％。
2.一种权利要求1所述多功能涤纶纤维的制备方法，包括以下步骤：
提供含有深圳变色龙科技有限公司WBY型号产品和二氧化钛的PET母粒；
将所述PET母粒和聚酯切片进行熔融纺丝，得到包括皮层和芯层的多功能涤纶纤维，所述皮层为聚酯层，所述芯层为含有深圳变色龙科技有限公司WBY型号产品和二氧化钛的PET层。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述熔融纺丝的各区温度为230～260℃。
4.一种兼具防走光和湿身警醒功能的面料，其特征在于，所述面料的织造原料包括权利要求1所述的多功能涤纶纤维或权利要求2～3任一项所述的制备方法得到的多功能涤纶纤维。
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