CN108221174B - 一种远红外保暖阻燃功能絮片及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种远红外保暖阻燃功能絮片及其制备方法。该远红外保暖阻燃功能絮片包括多层复合保暖层层叠组成的中间层和复合在所述中间层上下面的远红外阻燃层；每层所述复合保暖层由依次层叠的远红外层、保暖层和骨架层组成；所述远红外层由远红外材料制成；制备所述远红外阻燃层的材料包括远红外材料和阻燃剂。通过试验对比分析发现，与现有的远红外保暖絮片相比热阻性能提升了25％～35％，远红外发射率及远红外辐照温升同步增加30％～35％左右，与现有的阻燃保暖絮片相比热阻提升了28％～38％，续燃时间缩短了20％～28％。本发明远红外保暖阻燃功能絮片在具有较高的保暖性能基础上，同时兼有阻燃、远红外温升等功能。

Description

一种远红外保暖阻燃功能絮片及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种远红外保暖阻燃功能絮片及其制备方法，属于保暖絮片材料技术领域。
背景技术
近年来，采用各种保暖纤维制备保暖絮片的研究越来越多，常用的保暖纤维有中空聚酯纤维、非金属改性的蓄热保暖类纤维、复合弹性纤维等，对多功能保暖纤维也有较多研究，如增加阻燃性、远红外性等，但效果不能兼备，存在很多问题：
1、现有保暖絮片采用中空纤维作为主要保暖纤维，其能够包含大量的静止空气，为织物带来轻质弹性、良好透气性以及舒适的保暖效果，而且高中空结构大大减少了纤维的重量。然而，随着使用过程中的反复压缩等机械作用，中空纤维的中空度受到影响，静止空气的保有量降低，进而导致保暖性降低。
2、现有的中空纤维、超细中空纤维具有较好的保暖效果，但却无法兼备阻燃性及和远红外性，同样具有阻燃或远红外性能的纤维，其保暖性能差，因此传统的絮片无法同时具备保暖、阻燃以及远红外发射功能的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种远红外保暖阻燃功能絮片及其制备方法，通过对保暖絮片的多层结构设计，确保了保暖层具有回弹性的同时，在保暖层的层层间引入独立骨架层，形成内腔结构，提高纤维的比表面积、卷曲性及弹性回复率，提高了絮片的保暖、蓬松度和回弹性。同时，采用远红外材料处理阻燃絮片，在不影响絮片阻燃性能的条件下，提高保暖性能，实现了阻燃、远红外、保暖三种性能的共存。
本发明提供的一种远红外保暖阻燃功能絮片，它包括多层复合保暖层层叠组成的中间层和复合在所述中间层上下面的远红外阻燃层；
每层所述复合保暖层由依次层叠的远红外层、保暖层和骨架层组成；
所述远红外层由远红外材料制成；
制备所述远红外阻燃层的材料包括远红外材料和阻燃剂。
上述的远红外保暖阻燃功能絮片中，所述远红外材料可为能实现远红外功能的材料。
进一步地，所述远红外材料可为聚苯胺纳米远红外材料。
上述的远红外保暖阻燃功能絮片中，所述复合可为粘合；制备所述远红外阻燃层的材料可由所述远红外材料、所述阻燃剂和粘合剂组成。
所述远红外材料的质量与所述阻燃剂和所述粘合剂的质量之和的比例可为1：(3～10)，具体可1：(4～6)或1：5；所述阻燃剂和所述粘合剂的混合物的固含量可为12～15％，具体可为12％。
所述粘合剂可为丙烯酸聚合乳液。
所述阻燃剂可为磷氮系阻燃剂。进一步地，所述磷氮系阻燃剂可为水溶性聚磷酸铵阻燃剂或多元醇磷酸酯三聚氰胺盐阻燃剂。
上述的红外保暖阻燃功能絮中，所述红外保暖阻燃功能絮片的克重可为80～180g/㎡(如100～160g/㎡、160g/㎡、140g/㎡或100g/㎡)。
所述中间层中，所述复合保暖层的层数可为10～20层，如8～12层、10～12层、8～10层、12层、10层或8层。
每层所述复合保暖层的克重可为10～18g/㎡(如12～13g/㎡、12g/㎡、12.6g/㎡或13g/㎡、13.5g/㎡)；其中，所述保暖层的克重可为6～12g/㎡(如7～9g/㎡、8.6g/㎡、7g/㎡、8g/㎡)；所述骨架层的克重可为4～6g/㎡(如4～5.5g/㎡、4g/㎡、5.5g/㎡、5g/㎡)；所述远红外层的克重可为0.2～0.3g/㎡(如0.2g/㎡或0.3g/㎡)；
所述远红外阻燃层的克重可为4～10g/㎡(如4～9g/㎡、5g/㎡、8.8g/㎡或4g/㎡)。
上述的远红外保暖阻燃功能絮片中，所述保暖层可由超细中空聚酯纤维、超细涤纶纤维、普通涤纶纤维、低熔点聚丙烯/聚乙烯复合纤维(如以质量比1:1复合的低熔点聚丙烯/聚乙烯复合纤维)制成。
进一步地，以重量份数计，所述保暖层由下述纤维制成：超细中空聚酯纤维30～40份；超细涤纶纤维30～40份；普通涤纶纤维20～35份；低熔点聚丙烯/聚乙烯复合纤维5～10份。
具体地，所述保暖层可为下述A1)-A4)中的任一种：
A1)以重量份数计，所述保暖层中由下述纤维制成：超细中空聚酯纤维31～40份；超细涤纶纤维30～38份；普通涤纶纤维23～33份；低熔点聚丙烯/聚乙烯复合纤维5～7份；
A2)以重量份数计，所述保暖层中由下述纤维制成：超细中空聚酯纤维40份；超细涤纶纤维30份；普通涤纶纤维23份；低熔点聚丙烯/聚乙烯复合纤维7份；
A3)以重量份数计，所述保暖层中由下述纤维制成：超细中空聚酯纤维31份；超细涤纶纤维30份；普通涤纶纤维33份；低熔点聚丙烯/聚乙烯复合纤维6份；
A4)以重量份数计，所述保暖层中由下述纤维制成：超细中空聚酯纤维32份；超细涤纶纤维38份；普通涤纶纤维25份；低熔点聚丙烯/聚乙烯复合纤维5份。
更进一步地，所述超细中空聚酯纤维的细度为1.56～1.67dtex，长度为38mm；
所述超细涤纶纤维的细度为0.78dtex，长度为32mm；
所述普通涤纶纤维的细度为1.33～1.8dtex，长度为38～51mm；
所述低熔点聚丙烯/聚乙烯复合纤维的细度为4.0dtex，长度为51mm。
在本发明的具体实施例中，所述超细中空聚酯纤维的细度1.56dtex，长度为38mm；
所述超细涤纶纤维的细度为0.78dtex，长度为32mm；
所述普通涤纶纤维的细度为1.33dtex、长度为38mm；
所述低熔点聚丙烯/聚乙烯复合纤维的细度为4.0dtex、长度为51mm。
上述的远红外保暖阻燃功能絮片中，所述骨架层可由PBT/PET复合纤维(如以质量比9:1复合的PBT/PET复合纤维)、普通涤纶纤维、普通中空聚酯纤维和低熔点聚丙烯/聚乙烯复合纤维制成。
进一步地，以重量份数计，所述骨架层可由下述纤维制成：PBT/PET复合纤维30～40份；普通涤纶纤维20～30份；普通中空聚酯纤维30～40份；低熔点聚丙烯/聚乙烯复合纤维5～10份。
具体地，所述骨架层可为下述B1)-B4)中的任一种：
B1)以重量份数计，所述骨架层由下述纤维制成：PBT/PET复合纤维30～35份；普通涤纶纤维20～30份；普通中空聚酯纤维33～39份；低熔点聚丙烯/聚乙烯复合纤维5～7份；
B2)以重量份数计，所述骨架层由下述纤维制成：PBT/PET复合纤维30份；普通涤纶纤维30份；普通中空聚酯纤维33份；低熔点聚丙烯/聚乙烯复合纤维7份；
B3)以重量份数计，所述骨架层由下述纤维制成：PBT/PET复合纤维35份；普通涤纶纤维20份；普通中空聚酯纤维39份；低熔点聚丙烯/聚乙烯复合纤维6份；
B4)以重量份数计，所述骨架层由下述纤维制成：PBT/PET复合纤维35份；普通涤纶纤维22份；普通中空聚酯纤维38份；低熔点聚丙烯/聚乙烯复合纤维5份。
更进一步地，所述PBT/PET复合纤维的细度可为2.22detx，长度可为51mm；
所述普通涤纶纤维的细度可为1.33～1.8dtex，长度可为38mm～51mm；
所述普通中空聚酯纤维的细度可为3.33～6.64dtex，长度可为64mm；
所述低熔点聚丙烯/聚乙烯复合纤维的细度可为4.0dtex，长度可为51mm。
在本发明的具体实施例中，所述PBT/PET复合纤维的细度为2.22detx，长度为51mm。
所述普通涤纶纤维的细度为1.8dtex、长度为51mm；
所述普通中空聚酯纤维的细度可为3.33dtex，长度可为64mm；
所述低熔点聚丙烯/聚乙烯复合纤维的细度可为4.0dtex，长度可为51mm。
本发明进一步提供了上述的红外保暖阻燃功能絮的制备方法，包括如下步骤：
(1)分别制备保暖层和骨架层，然后将一层所述保暖层和一层所述骨架层层叠复合，并在所述保暖层的表面喷涂所述远红外材料，得到所述保暖复合层；
(2)将多层所述保暖复合层进行层叠复合，得到所述中间层；在所述中间层的上下表面喷涂制备所述远红外阻燃层的材料，烘干冷却，得到所述远红外保暖阻燃功能絮片。
上述的制备方法中，步骤(1)中，所述保暖层和所述骨架层的制备步骤如下：称重原料→均匀混合拌料→粗开松混合→精开松混合→梳理→铺网。
步骤(2)中，所述烘干的温度可为100～160℃，具体可为145℃；时间可为3-15min，具体可为5min。
本发明还提供了红外保暖阻燃功能絮片在制备保暖用品中的应用。
一种保暖用品，其絮片为上述任一项所述的红外保暖阻燃功能絮片，也在本发明的保护范围内。
本发明具有如下有益效果：
参照WHB905-2015《15武警单兵睡袋规范》、JXUB2104-2012《07军官棉大衣规范》标准，通过试验对比分析发现，与现有的远红外保暖絮片相比热阻性能提升了25％～35％，远红外发射率及远红外辐照温升同步增加30％～35％左右，与现有的阻燃保暖絮片相比热阻提升了28％～38％，续燃时间缩短了20％～28％。
本发明远红外保暖阻燃功能絮片在具有较高的保暖性能基础上，同时兼有阻燃、远红外温升等功能。
附图说明
图1为本发明远红外保暖阻燃功能絮片的结构示意图，其中，左图为整体结构示意图，右图为复合保暖层的结构示意图。
图1中各标记如下：
1远红外阻燃层、2复合保暖层、3远红外层、4保暖层、5骨架层
图2为本发明制备远红外保暖阻燃功能絮片的工艺流程图。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
下面结合说明书附图对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于下述实施例。
如图1所示，本发明克重为80～180g/㎡的远红外保暖阻燃功能絮片，它包括层数为10～20层的多层复合保暖层2(每层复合保暖层的克重为10～18g/㎡)层叠组成的中间层和粘合在中间层上下面的克重为4～10g/㎡远红外阻燃层1；
每层复合保暖层2由依次层叠的克重为0.2～0.3g/㎡的远红外层3，克重为6～12g/㎡的保暖层4和克重为4～6g/㎡的骨架层5组成；
远红外阻燃层1由远红外材料(如聚苯胺纳米远红外材料)、磷氮系阻燃剂(如水溶性聚磷酸铵阻燃剂或多元醇磷酸酯三聚氰胺盐阻燃剂)和丙烯酸聚合乳液粘合剂制成；远红外材料的质量与阻燃剂和粘合剂的质量之和的比例为1：(3～10)；阻燃剂和粘合剂的混合物的固含量为12～15％；
以重量份数计，保暖层4由下述纤维制成：细度为1.56～1.67dtex，长度为38mm的超细中空聚酯纤维30～40份；细度为0.78dtex，长度为32mm的超细涤纶纤维30～40份；细度为1.33～1.8dtex，长度为38～51mmmm的普通涤纶纤维20～35份；细度为4.0dtex，长度为51mm低熔点聚丙烯/聚乙烯复合纤维(如以质量比1:1复合的低熔点聚丙烯/聚乙烯复合纤维)5～10份；
以重量份数计，骨架层5由下述纤维制成：细度为2.22detx，长度为51mm的PBT/PET复合纤维(如以质量比9:1复合的PBT/PET复合纤维)30～40份；细度为1.33～1.8dtex，长度为38mm～51mm的普通涤纶纤维20～30份；细度为3.33～6.64dtex，长度为64mm的普通中空聚酯纤维30～40份；细度为4.0dtex，长度为51mm的低熔点聚丙烯/聚乙烯复合纤维(如以质量比1:1复合的低熔点聚丙烯/聚乙烯复合纤维)5～10份。
下述实施例中远红外材料购自上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司，产品名称为纳米远红外材料，货号为GN-S-YW。低熔点聚丙烯/聚乙烯复合纤维为以质量比1:1复合的低熔点聚丙烯/聚乙烯复合纤维。PBT/PET复合纤维为以质量比9:1复合的PBT/PET复合纤维。
实施例1、制备远红外保暖阻燃功能絮片
一、制备方法
按照图2所示流程图制备远红外保暖阻燃功能絮片，步骤如下：
1、保暖层制备
按照如下步骤制备保暖层：称重原料→均匀混合拌料→粗开松混合→精开松混合→梳理→铺网
其中，称重原料步骤和均匀混合拌料步骤中，用抓棉机对下述重量份数的原料进行混合，形成充分的混合料。
其中，梳理步骤和铺网步骤中，采用气压式梳理装置对混合料进行充分梳理，通过铺网机将梳理机输出的纤维单网进行交叉折叠，形成多层纤网，成为絮片的保暖层，克重8.6g/㎡。
2、骨架层制备
按照如下步骤制备骨架层：称重原料→均匀混合拌料→粗开松混合→精开松混合→梳理→铺网
其中，称重原料步骤和均匀混合拌料步骤中，用抓棉机对下述重量份数的原料进行混合，形成充分的混合料。
其中，梳理步骤中，采用气压式梳理装置对混合料进行充分梳理，通过铺网机将梳理机输出的纤维单网进行交叉折叠，形成多层纤网，成为絮片骨架层，克重4g/㎡。
3、复合保暖层制备
按照如下步骤制备复合保暖层：保暖层与骨架层的层叠复合→单面喷涂远红外材料，具体步骤如下：
(1)选保暖层一层、骨架层一层进行层叠复合，形成具有一定保暖性和良好回弹性的保暖絮片。
(2)通过气动泵附着装置将远红外材料均匀喷涂于保暖层表面(远红外层的克重为0.2～0.3g/㎡)，形成复合保暖层，复合保暖层絮片的克重12.6g/㎡。远红外对能够吸收人体发射的红外线及阳光和自然界中的红外线，同纤维结合后，提高保暖纤维储能、储热等功能。
4、远红外保暖阻燃功能絮片制备
按照如下步骤制备远红外保暖阻燃功能絮片：多层复合保暖层的层叠→双面喷涂远红外材料和阻燃粘合剂的混合液→烘干冷却，具体步骤如下：
(1)多层复合保暖层的层叠：优选12份复合保暖层进行层叠，形成多层保暖结构。
(2)双面喷涂远红外材料和阻燃粘合剂的混合液：
首先，阻燃粘合剂的制备：将浓度38％丙烯酸聚合乳液与水溶性聚磷酸铵阻燃剂混合得到固含量为12％的混合液。
其次，远红外材料及阻燃粘合剂的制备：将远红外材料与阻燃粘合剂以质量比1:5的比例混合，通过变频搅拌装置使两者混合均匀，形成粘稠态的远红外材料及阻燃粘合剂混合液。
最后，通过气动泵附着装置将远红外材料及阻燃粘合剂的混合液均匀喷涂于絮片双表面，远红外阻燃层克重8.8g/㎡，同时赋予复合保暖层复合阻燃功能。
(3)烘干冷却：
将上述制备得到的絮片送入温度145℃的烘干机中烘干5min、定形，通过单面对流式装置进行冷却，制成远红外保暖阻燃功能絮片，克重160g/㎡。
二、性能测试
参照WHB905-2015《15武警单兵睡袋规范》、JXUB2104-2012《07军官棉大衣规范》标准，对克重160g/㎡的远红外保暖阻燃功能絮片进行性能检测，主要性能如表1所示。
表1絮片物理性能
实施例2、制备远红外保暖阻燃功能絮片
按照实施例1中的步骤制备远红外保暖阻燃功能絮片，修改如下：
1、将保暖层和骨架层中各纤维的重量配比修改成如下比例：
保暖层比例：
骨架层比例：
2、远红外保暖阻燃功能絮片优选10层复合保暖层复合层叠。
特别的，此实施例中，保暖层克重8g/㎡。
骨架层克重5.5g/㎡。
远红外层克重0.2g/㎡。
复合保暖层克重13.5g/㎡。
远红外阻燃层克重5g/㎡。
远红外保暖阻燃功能絮片克重140g/㎡。
二、性能测试
参照WHB905-2015《15武警单兵睡袋规范》、JXUB2104-2012《07军官棉大衣规范》标准，对克重140g/㎡的远红外保暖阻燃功能絮片进行性能检测，主要性能如表2所示。
表2絮片物理性能
实施例3、制备远红外保暖阻燃功能絮片
按照实施例1中的步骤制备远红外保暖阻燃功能絮片，修改如下：
1、将保暖层和骨架层中各纤维的重量配比修改成如下比例：
保暖层比例：
骨架层比例：
2、远红外保暖阻燃功能絮片优选8层复合保暖层复合层叠。
特别的，此实施例中，保暖层克重7g/㎡。
骨架层克重5g/㎡。
远红外层克重0.3g/m2。
复合保暖层克重12g/㎡。
远红外阻燃层克重4g/㎡。
远红外保暖阻燃功能絮片克重100g/㎡。
二、性能测试
参照WHB905-2015《15武警单兵睡袋规范》、JXUB2104-2012《07军官棉大衣规范》标准，对克重100g/㎡的远红外保暖阻燃功能絮片进行性能检测，主要性能如表3所示。
表3絮片物理性能

Claims (9)

1.一种远红外保暖阻燃功能絮片，其特征在于：它包括多层复合保暖层层叠组成的中间层和复合在所述中间层上下面的远红外阻燃层；
每层所述复合保暖层由依次层叠的远红外层、保暖层和骨架层组成；
所述远红外层由远红外材料制成；
制备所述远红外阻燃层的材料包括远红外材料和阻燃剂；
所述远红外材料为聚苯胺纳米远红外材料；和/或，
所述复合为粘合；制备所述远红外阻燃层的材料由所述远红外材料、所述阻燃剂和粘合剂组成；和/或，
所述远红外材料的质量与所述阻燃剂和所述粘合剂的质量之和的比例为1：（3~10）；所述阻燃剂和所述粘合剂的混合物的固含量为12~15%；和/或，
所述粘合剂为丙烯酸聚合乳液；所述阻燃剂为磷氮系阻燃剂；和/或，
所述磷氮系阻燃剂为水溶性聚磷酸铵阻燃剂或多元醇磷酸酯三聚氰胺盐阻燃剂。
2.根据权利要求1所述的远红外保暖阻燃功能絮片，其特征在于：所述红外保暖阻燃功能絮片的克重80~180g/㎡；
所述中间层中，所述复合保暖层的层数为10~20层；
每层所述复合保暖层的克重为10~18g/㎡；其中，所述保暖层的克重为6~12g/㎡；所述骨架层的克重4~6g/㎡；所述远红外层的克重为0.2~0.3g/㎡；
所述远红外阻燃层的克重为4~10g/㎡。
3.根据权利要求1或2所述的远红外保暖阻燃功能絮片，其特征在于：所述保暖层由超细中空聚酯纤维、超细涤纶纤维、普通涤纶纤维、低熔点聚丙烯/聚乙烯复合纤维制成；和/或，
以重量份数计，所述保暖层由下述纤维制成：超细中空聚酯纤维 30~40份；超细涤纶纤维30~40份；普通涤纶纤维20~35份；低熔点聚丙烯/聚乙烯复合纤维 5~10份；和/或，
所述超细中空聚酯纤维的细度为1.56~1.67dtex，长度为38mm；
超细涤纶纤维的细度为0.78dtex，长度为32mm；
普通涤纶纤维的细度为1.33~1.8dtex，长度为38~51mm；
低熔点聚丙烯/聚乙烯复合纤维的细度为4.0dtex，长度为51mm。
4.根据权利要求1或2所述的远红外保暖阻燃功能絮片，其特征在于：所述骨架层由PBT/PET复合纤维、普通涤纶纤维、普通中空聚酯纤维和低熔点聚丙烯/聚乙烯复合纤维制成；和/或，
以重量份数计，所述骨架层由下述纤维制成：PBT/PET复合纤维30~40份；普通涤纶纤维20~30份；普通中空聚酯纤维30~40份；低熔点聚丙烯/聚乙烯复合纤维 5~10份；和/或，
所述PBT/PET复合纤维的细度为2.22detx，长度为51mm；
所述普通涤纶纤维的细度为1.33~1.8dtex，长度为38~51mm；
所述普通中空聚酯纤维的细度为3.33~6.67dtex，长度为64mm；
所述低熔点聚丙烯/聚乙烯复合纤维的细度为4.0dtex，长度为51mm。
5.权利要求1-4中任一项所述的远红外保暖阻燃功能絮片的制备方法，包括如下步骤：
（1）分别制备保暖层和骨架层，然后将一层所述保暖层和一层所述骨架层层叠复合，并在所述保暖层的表面喷涂所述远红外材料，得到所述保暖复合层；
（2）将多层所述保暖复合层进行层叠复合，得到所述中间层；在所述中间层的上下表面喷涂制备所述远红外阻燃层的材料，烘干冷却，得到所述远红外保暖阻燃功能絮片。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述保暖层和所述骨架层的制备步骤如下：称重面料→均匀混合拌料→粗开松混合→精开松混合→梳理→铺网。
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于：所述烘干的温度为100~160℃，时间为3~15min。
8.权利要求1-4中任一项所述的远红外保暖阻燃功能絮片在制备保暖用品的应用。
9.一种保暖用品，其特征在于：其絮片为权利要求1-4中任一项所述的远红外保暖阻燃功能絮片。
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