CN108796663B - 一种远红外壳聚糖纤维的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种远红外壳聚糖纤维的制备方法，将壳聚糖纤维制成品在分散有远红外陶瓷粉的溶胀剂中轴向拉伸后，清洗，干燥即获得远红外壳聚糖纤维，其中壳聚糖纤维制成品为经湿法纺丝成形的壳聚糖纤维，制得的远红外壳聚糖纤维与壳聚糖纤维制成品相比，取向度提高30.3～41.5％，结晶度提高12.6～21.9％，断裂强度提高25.3～32.8％，红外发射率提高42～56％，保温性能提高30.5％～42.9％，红外光辐射下，体感温度提高2～5℃。本发明制备方法简单、成本低和能耗小，有效提高壳聚糖分子的取向，增强抗拉性能，而且使远红外陶瓷粉与壳聚糖纤维结合的更加牢固，使壳聚糖纤维远红外性能稳定。

Description

一种远红外壳聚糖纤维的制备方法
技术领域
本发明属于纤维增强领域，涉及一种远红外壳聚糖纤维的制备方法。
背景技术
壳聚糖所具有的生物活性和安全性，越来越得到人们的认可，其应用也越来越广泛。壳聚糖纤维天然具备五大功能：无毒、防霉、抗菌、阻燃、抗静电，在纺织服装领域，壳聚糖纤维具有吸湿排汗、抗静电和抑菌防霉等功能，使其适用于制作床上用品、内衣、袜子及毛巾等与皮肤直接接触的产品。20世纪90年代初期，日本最先利用壳聚糖纤维的特性，制成与棉混纺的抗菌防臭类内衣和裤袜，深受消费者青睐。1999年～2000年，东华大学研制开发了甲壳素系列混纺纱线和织物并制成各种保健内衣、裤袜和婴儿用品。
位于可见光中红光外侧的光线称为红外线，而其中波长较短的为近红外线，波长较长的为远红外线，远红外(EIR)线是太阳光中不可见的电磁波，它的波长为4～1000μm，具有独特的物理特性，作用到人体后，被人体皮肤吸收，能产生一系列生物学效应，如温热效应和共振效应而活化水分子、激活体内大分子而降血脂降胆固醇、改善微循环功能以及增强人体新陈代谢、提高免疫能力，由于它对人体具有很好的保健作用，因而被人们称为“生命之光”。
在纺丝过程中或已成纤的真丝、棉纱和合成纤维中添加远红外放射剂，即可制得远红外纤维，将它们织成织物，这些织物就具有远红外功能。远红外纤维和织物中的电磁波波长范围为4～14μm之间，它穿在人体后，由于人体的热量促动远红外线，远红外线就渗透到人体皮肤内2～4cm，引起细胞共振而产生温热效应，使人体体温增高，造成微血管扩张，增进血液循环，加速皮肤和内脏等新陈代谢，可排除运动后堆积在肌肉间的乳酸、体内的障碍液如炎性蛋白、淤血、汗及皮脂线分泌的废物等，能时破损的细胞恢复正常，达到止痛及治疗效果，因而对人体有良好的保健作用。
纳米远红外陶瓷粉是一种可以放射出远红外线的纳米粉体材料，其中远红外线具有一定的热效应，而纳米粉体具有较小的粒径、较高的比表面积，从而使其表面具有大量的游离羟基，使纳米陶瓷颗粒容易发生团聚，使纳米陶瓷粉负载困难。现在制备远红外织物大致分为两种方法，一种是将远红外物质加入到纺丝原液中，通过纺丝得到远红外纤维；一种是在纤维后处理过程中，通过浸轧的方式负载远红外陶瓷粉。因为壳聚糖纺丝液粘度很大，若是在纺丝原液中添加远红外陶瓷粉，则很难使远红外陶瓷粉分散均匀，得不到均一的纺丝液，影响纺丝质量和远红外性能。若是在纤维后处理过程中，通过浸轧的方法负载远红外陶瓷粉，则无法与壳聚糖纤维反应，只是物理结合，在水洗过程中会使大部分远红外陶瓷粉脱落，使壳聚糖纤维远红外性能差。
但受原材料影响，制约壳聚糖纤维发展的主要原因是壳聚糖纤维力学强度不高，常规纺丝得到的壳聚糖纤维的断裂强度仅为1.07cN/dtex，远远达不到实际应用的要求。因此，对壳聚糖纤维进行改性以提高其力学性能具有重要意义。常见增强壳聚糖纤维的方法有：交联增强、复合增强和纺丝成形过程中增强。交联增强即采用双官能团物质对壳聚糖纤维交联，增加大分子链间的作用力，交联增强中交联反应一般仅发生在纤维表面，增强程度有限；复合增强即利用其它功能材料与壳聚糖进行混合使用，可综合利用各材料的优点，但随着其他物质的引入，会影响壳聚糖的生物相容性；纺丝成形中牵伸纤维主要采用热拉伸，升温会使分子间作用减弱，但热拉伸需要持续提供热量，能耗较大。
因此，亟待需要提供一种操作简单、生产成本低、能耗低且使壳聚糖纤维力学性能强度以及远红外性能显著提高的远红外壳聚糖纤维的制备方法。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中远红外壳聚糖纤维制备工艺复杂、生产成本高和力学性能差等缺点，提供一种在溶胀状态下制备远红外壳聚糖纤维的方法，在提高壳聚糖纤维取向度及结晶度的同时，使壳聚糖纤维的力学强度和远红外性能提高。本发明在溶胀剂中添加远红外陶瓷粉并采用溶胀拉伸的方法对壳聚糖纤维进行处理，调节溶胀剂的浓度不仅可以减弱分子间作用力，提高壳聚糖分子的取向，增强抗拉性能，有效降低能耗，而且使远红外陶瓷粉与壳聚糖纤维结合的更加牢固，使壳聚糖纤维远红外性能稳定。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种远红外壳聚糖纤维的制备方法，将壳聚糖纤维制成品在分散有远红外陶瓷粉的溶胀剂中轴向拉伸后，清洗，干燥，即获得远红外壳聚糖纤维；
所述壳聚糖纤维制成品为经湿法纺丝成形的壳聚糖纤维，本发明的经湿法纺丝成形的壳聚糖纤维是复丝纤维，对复丝纤维进行拉伸，拉伸的张力较好控制，但本发明的保护范围并不仅限于复丝纤维，单丝纤维也可适用于本发明，只是其张力与本发明的张力不同；
所述远红外壳聚糖纤维与壳聚糖纤维制成品相比，取向度提高30.3～41.5％，结晶度提高12.6～21.9％，断裂强度提高25.3～32.8％，红外发射率提高42～56％，保温性能提高30.5～42.9％，红外光辐射下，体感温度提高2～5℃。
作为优选的技术方案：
如上所述的方法，所述远红外壳聚糖纤维与壳聚糖纤维制成品相比，摩擦系数提高12.5～19.4％，热阻提高44.5％～67.8％，线结牢固性提高21.3％～25.1％。
如上所述的方法，所述远红外壳聚糖纤维中远红外陶瓷粉的负载量占纤维的5～10wt％。
如上所述的方法，所述溶胀剂为稀醋酸、稀盐酸、草酸或柠檬酸；所述远红外陶瓷粉为硅烷偶联化的远红外陶瓷颗粒，其质量为壳聚糖纤维制成品的15～30wt％。如果添加量过低，导致远红外陶瓷粉与壳聚糖纤维结合不完全，负载量过低，达不到远红外效果；如果远红外陶瓷粉添加量过多，会导致陶瓷粉团聚，使粒径增大，难以与溶胀状态下的壳聚糖纤维结合，达不到远红外效果。
如上所述的方法，所述远红外陶瓷粉的制备过程为：在乙醇水溶液加入硅烷偶联剂、远红外陶瓷颗粒后在室温下密闭搅拌12～24h后，过滤，真空干燥，得到硅烷偶联化的远红外陶瓷颗粒。
如上所述的方法，所述乙醇水溶液中乙醇与水的体积比为1:2.5～4；所述乙醇水溶液的质量为远红外陶瓷颗粒的15～25倍；所述硅烷偶联剂的型号为KH-550或KH-560，其加入量为远红外陶瓷颗粒的5～8wt％，因为一分子硅烷偶联剂水解生成三个硅醇基团，若添加量太少，则陶瓷粉改性不充分，且硅烷偶联剂呈碱性，若添加量太高，则与醋酸反应，导致醋酸浓度过低，影响醋酸溶胀效果；所述远红外陶瓷颗粒为氧化钛、氧化铝、氧化锌、氧化锆和氧化硅的一种以上，其粒径为0.01～2μm。
如上所述的方法，所述分散有远红外陶瓷粉的溶胀剂的制备过程为：将远红外陶瓷粉加入溶胀剂中后升温至40～50℃，搅拌2～3h，以800～1000W的功率超声1～2h，制得分散有远红外陶瓷粉的溶胀剂，其中，溶胀剂质量为远红外陶瓷粉的18～25倍，分散有远红外陶瓷粉的溶胀剂的pH为6.0～6.5。溶胀剂pH过高则不能达到溶胀的目的，pH过低，壳聚糖会溶解。本发明的保护范围并不仅限于此，能够对纤维实现溶胀功能的溶剂均可适用于本发明。
如上所述的方法，所述在分散有远红外陶瓷粉的溶胀剂中轴向拉伸是在壳聚糖纤维制成品完全浸没于分散有远红外陶瓷粉的溶胀剂后进行的。壳聚糖纤维制成品部分浸没于溶胀剂即进行轴向拉伸也可实现对壳聚糖纤维的增强，但增强效果略差。
如上所述的方法，所述轴向拉伸的张力为80～350cN，拉伸温度为25～40℃，拉伸倍数为1.1～1.9倍，拉伸时间为1～3h。张力过小，分子链不能在张力的作用的移动，张力过大，纤维会被拉断；壳聚糖的溶胀的过程需要一定的时间，时间短，达不到溶胀的目的。
如上所述的方法，所述清洗为将拉伸后的纤维放入去离子水中浸泡，浸泡时间为0.5～1h，清洗的目的是为了去除多余的氢离子，时间过短，氢离子不能够被完全去除，浸泡时间过长影响市场效率；所述干燥采用烘干方式，烘干温度为60～80℃，时间为3～4h；所述壳聚糖纤维制成品预先烘干处理，温度为60～80℃，时间为1～3h。
发明机理：
壳聚糖纤维分子链上含有大量的氨基，与酸中电离的氢离子相结合，形成NH3 +，使壳聚糖转变为阳离子聚合物电解质，破坏了氢键结构，使其分子链发生一定程度的解缠，形成一种溶胀体。当溶液中的阳离子聚合物电解质达到一定数量后，壳聚糖大分子溶胀程度增大，直至完全溶解。溶胀状态下的壳聚糖纤维分子间作用力弱，此时由于张力的存在，使纤维处于拉伸状态，使分子链取向度、结晶度随着外加张力的增大而增大，结晶趋于完整，一方面提高了纤维的强度与模量，另一方面，纤维在张力及溶胀状态下，远红外陶瓷粉与壳聚糖纤维有更大的接触面积，陶瓷粉能更加均匀地分散在壳聚糖纤维表面，这不但节省远红外陶瓷粉的用量，还能提高壳聚糖纤维远红外的作用效率，陶瓷微粒粉热传导率低，而辐射率高，因此它能将人体散发的热量积蓄起来，以远红外的形式放出，以增加织物的保暖性，通过这种方法，可以使远红外陶瓷粉直接负载到纤维上织成织物，节省了后处理过程，更加易于生产，整个过程的化学反应式如下：
Figure BDA0001642158390000051
其中：X为-Cl或-OH；Y为-CH＝CH2或-NH2；
Figure BDA0001642158390000052
表示远红外陶瓷粉。
有益效果：
(1)本发明通过在溶胀剂中添加远红外陶瓷粉并采用溶胀拉伸的方法对壳聚糖纤维进行处理，使远红外陶瓷粉在壳聚糖纤维表面更加均匀地分散，一方面使远红外陶瓷粉与壳聚糖纤维结合的更加牢固，另一方面也提高了红外发射率、保温性能和体感温度，使壳聚糖纤维远红外性能稳定；
(2)本发明是在纤维溶胀的状态下对纤维进行拉伸，使纤维分子链取向度和结晶度增大，晶粒亦变大，结晶趋于完整，取向度提高30.3～41.5％，结晶度提高12.6～21.9％；
(3)本发明方法中由于张力的存在，保证了纤维处于拉伸状态，有利于纤维强度与模量的提高，断裂强度提高25.3～32.8％；
(4)本发明利用了稀酸对壳聚糖纤维的溶胀作用，实现了张力的处理，具有操作简单、生产成本低、经济环保以及能耗低等优点，极具工业应用价值。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
一种远红外壳聚糖纤维的制备方法，步骤如下：
(1)制备远红外陶瓷粉：在乙醇水溶液加入型号为KH-550的硅烷偶联剂、粒径为0.08μm的氧化钛后在室温下密闭搅拌18h后，过滤，真空干燥，得到硅烷偶联化的氧化钛，其中乙醇水溶液中乙醇与水的体积比为1:4，乙醇水溶液的质量为氧化钛的15倍，硅烷偶联剂加入量为氧化钛的6wt％；
(2)分散有远红外陶瓷粉的溶胀剂的制备：将硅烷偶联化的氧化钛加入到稀醋酸中后升温至40℃，搅拌2h，以800W的功率超声1h，制得pH为6.0的分散有远红外陶瓷粉的稀醋酸，其中，稀醋酸质量为远红外陶瓷粉的22倍；
(3)将经湿法纺丝成形的壳聚糖纤维在75℃进行预先烘干处理1.5h，然后完全浸没于装有由步骤(2)制得的溶胀剂的水槽中，接着在张力为210cN，拉伸温度为40℃，拉伸倍数为1.5的条件下轴向拉伸1h，最后将拉伸后的纤维放入去离子水中浸泡0.8h后在70℃烘干干燥3h，即获得远红外壳聚糖纤维，其中远红外壳聚糖纤维中远红外陶瓷粉的负载量占纤维的7wt％，远红外陶瓷粉质量为经湿法纺丝成形的壳聚糖纤维的30wt％。
最终制得的远红外壳聚糖纤维与壳聚糖纤维制成品相比，取向度提高32.8％，结晶度提高17.5％，断裂强度提高29.0％，红外发射率提高51％，保温性能提高30.5％，红外光辐射下，体感温度提高2℃，摩擦系数提高12.5％，热阻提高44.5％，线结牢固性提高25.1％。
实施例2
一种远红外壳聚糖纤维的制备方法，步骤如下：
(1)制备远红外陶瓷粉：在乙醇水溶液加入型号为KH-560的硅烷偶联剂、粒径为1.3μm的氧化铝后在室温下密闭搅拌12h后，过滤，真空干燥，得到硅烷偶联化的氧化铝，其中乙醇水溶液中乙醇与水的体积比为1:3，乙醇水溶液的质量为氧化铝的20倍，硅烷偶联剂加入量为氧化铝的8wt％；
(2)分散有远红外陶瓷粉的溶胀剂的制备：将硅烷偶联化的氧化铝加入到稀醋酸中后升温至43℃，搅拌3h，以900W的功率超声1.5h，制得pH为6.3的分散有远红外陶瓷粉的稀醋酸，其中，稀醋酸质量为远红外陶瓷粉的20倍；
(3)将经湿法纺丝成形的壳聚糖纤维在60℃进行预先烘干处理3h，然后完全浸没于装有由步骤(2)制得的溶胀剂的水槽中，接着在张力为80cN，拉伸温度为35℃，拉伸倍数为1.1的条件下轴向拉伸2h，最后将拉伸后的纤维放入去离子水中浸泡0.5h后在65℃烘干干燥4h，即获得远红外壳聚糖纤维，其中远红外壳聚糖纤维中远红外陶瓷粉的负载量占纤维的10wt％，远红外陶瓷粉质量为经湿法纺丝成形的壳聚糖纤维的25wt％。
最终制得的远红外壳聚糖纤维与壳聚糖纤维制成品相比，取向度提高30.3％，结晶度提高14.2％，断裂强度提高25.3％，红外发射率提高56％，保温性能提高33.7％，红外光辐射下，体感温度提高3℃，摩擦系数提高15.1％，热阻提高48.2％，线结牢固性提高25.1％。
实施例3
一种远红外壳聚糖纤维的制备方法，步骤如下：
(1)制备远红外陶瓷粉：在乙醇水溶液加入型号为KH-560的硅烷偶联剂、粒径为0.01μm的氧化锌后在室温下密闭搅拌20h后，过滤，真空干燥，得到硅烷偶联化的氧化锌，其中乙醇水溶液中乙醇与水的体积比为1:3.5，乙醇水溶液的质量为氧化锌的19倍，硅烷偶联剂加入量为氧化锌的5wt％；
(2)分散有远红外陶瓷粉的溶胀剂的制备：将硅烷偶联化的氧化锌加入到稀醋酸中后升温至45℃，搅拌2.5h，以1000W的功率超声2h，制得pH为6.1的分散有远红外陶瓷粉的稀醋酸，其中，稀醋酸质量为远红外陶瓷粉的18倍；
(3)将经湿法纺丝成形的壳聚糖纤维在65℃进行预先烘干处理2h，然后完全浸没于装有由步骤(2)制得的溶胀剂的水槽中，接着在张力为300cN，拉伸温度为25℃，拉伸倍数为1.8的条件下轴向拉伸1.5h，最后将拉伸后的纤维放入去离子水中浸泡0.6h后在60℃烘干干燥3h，即获得远红外壳聚糖纤维，其中远红外壳聚糖纤维中远红外陶瓷粉的负载量占纤维的10wt％，远红外陶瓷粉质量为经湿法纺丝成形的壳聚糖纤维的20wt％。
最终制得的远红外壳聚糖纤维与壳聚糖纤维制成品相比，取向度提高39.1％，结晶度提高21.9％，断裂强度提高27.5％，红外发射率提高44％，保温性能提高39.1％，红外光辐射下，体感温度提高2℃，摩擦系数提高16.7％，热阻提高51.5％，线结牢固性提高22.8％。
实施例4
一种远红外壳聚糖纤维的制备方法，步骤如下：
(1)制备远红外陶瓷粉：在乙醇水溶液加入型号为KH-550的硅烷偶联剂、粒径为1.05μm的氧化锆后在室温下密闭搅拌16h后，过滤，真空干燥，得到硅烷偶联化的氧化锆，其中乙醇水溶液中乙醇与水的体积比为1:2.5，乙醇水溶液的质量为氧化锆的25倍，硅烷偶联剂加入量为氧化锆的7wt％；
(2)分散有远红外陶瓷粉的溶胀剂的制备：将硅烷偶联化的氧化锆加入到稀盐酸中后升温至40℃，搅拌2.5h，以800W的功率超声2h，制得pH为6.5的分散有远红外陶瓷粉的稀盐酸，其中，稀盐酸质量为远红外陶瓷粉的23倍；
(3)将经湿法纺丝成形的壳聚糖纤维在75℃进行预先烘干处理1h，然后完全浸没于装有由步骤(2)制得的溶胀剂的水槽中，接着在张力为180cN，拉伸温度为30℃，拉伸倍数为1.4的条件下轴向拉伸3h，最后将拉伸后的纤维放入去离子水中浸泡1h后在75℃烘干干燥3.5h，即获得远红外壳聚糖纤维，其中远红外壳聚糖纤维中远红外陶瓷粉的负载量占纤维的8wt％，远红外陶瓷粉质量为经湿法纺丝成形的壳聚糖纤维的15wt％。
最终制得的远红外壳聚糖纤维与壳聚糖纤维制成品相比，取向度提高40.0％，结晶度提高19.3％，断裂强度提高32.8％，红外发射率提高42％，保温性能提高32.5％，红外光辐射下，体感温度提高3℃，摩擦系数提高19.4％，热阻提高56.8％，线结牢固性提高23.7％。
实施例5
一种远红外壳聚糖纤维的制备方法，步骤如下：
(1)制备远红外陶瓷粉：在乙醇水溶液加入型号为KH-560的硅烷偶联剂、粒径为1.38μm的氧化硅后在室温下密闭搅拌15h后，过滤，真空干燥，得到硅烷偶联化的氧化硅，其中乙醇水溶液中乙醇与水的体积比为1:3，乙醇水溶液的质量为氧化硅的22倍，硅烷偶联剂加入量为氧化硅的5.5wt％；
(2)分散有远红外陶瓷粉的溶胀剂的制备：将硅烷偶联化的氧化硅加入到稀盐酸中后升温至50℃，搅拌3h，以1000W的功率超声2h，制得pH为6.2的分散有远红外陶瓷粉的稀盐酸，其中，稀盐酸质量为远红外陶瓷粉的25倍；
(3)将经湿法纺丝成形的壳聚糖纤维在70℃进行预先烘干处理2.5h，然后完全浸没于装有由步骤(2)制得的溶胀剂的水槽中，接着在张力为350cN，拉伸温度为40℃，拉伸倍数为1.9的条件下轴向拉伸2.5h，最后将拉伸后的纤维放入去离子水中浸泡0.5h后在80℃烘干干燥3.5h，即获得远红外壳聚糖纤维，其中远红外壳聚糖纤维中远红外陶瓷粉的负载量占纤维的5wt％，远红外陶瓷粉质量为经湿法纺丝成形的壳聚糖纤维的22wt％。
最终制得的远红外壳聚糖纤维与壳聚糖纤维制成品相比，取向度提高41.5％，结晶度提高17.1％，断裂强度提高26.9％，红外发射率提高50％，保温性能提高40.5％，红外光辐射下，体感温度提高4℃，摩擦系数提高18.6％，热阻提高58.1％，线结牢固性提高24.0％。
实施例6
一种远红外壳聚糖纤维的制备方法，步骤如下：
(1)制备远红外陶瓷粉：在乙醇水溶液加入型号为KH-560的硅烷偶联剂、粒径为1.74μm的氧化钛和氧化铝的混合物(质量比为1:2)后在室温下密闭搅拌24h后，过滤，真空干燥，得到硅烷偶联化的氧化钛和氧化铝的混合物，其中乙醇水溶液中乙醇与水的体积比为1:3.5，乙醇水溶液的质量为氧化钛和氧化铝的混合物的16倍，硅烷偶联剂加入量为氧化钛和氧化铝的混合物的6wt％；
(2)分散有远红外陶瓷粉的溶胀剂的制备：将硅烷偶联化的氧化钛和氧化铝的混合物加入到稀盐酸中后升温至48℃，搅拌2h，以1000W的功率超声1.5h，制得pH为6.0的分散有远红外陶瓷粉的稀盐酸，其中，稀盐酸质量为远红外陶瓷粉的18倍；
(3)将经湿法纺丝成形的壳聚糖纤维在80℃进行预先烘干处理3h，然后完全浸没于装有由步骤(2)制得的溶胀剂的水槽中，接着在张力为120cN，拉伸温度为25℃，拉伸倍数为1.2的条件下轴向拉伸2h，最后将拉伸后的纤维放入去离子水中浸泡0.9h后在60℃烘干干燥3.5h，即获得远红外壳聚糖纤维，其中远红外壳聚糖纤维中远红外陶瓷粉的负载量占纤维的9wt％，远红外陶瓷粉质量为经湿法纺丝成形的壳聚糖纤维的28wt％。
最终制得的远红外壳聚糖纤维与壳聚糖纤维制成品相比，取向度提高34.8％，结晶度提高12.6％，断裂强度提高31.4％，红外发射率提高46％，保温性能提高42.9％，红外光辐射下，体感温度提高5℃，摩擦系数提高13.6％，热阻提高63.5％，线结牢固性提高24.9％。
实施例7
一种远红外壳聚糖纤维的制备方法，步骤如下：
(1)制备远红外陶瓷粉：在乙醇水溶液加入型号为KH-550的硅烷偶联剂、粒径为2μm的氧化锌和氧化锆的混合物(质量比为2:3)后在室温下密闭搅拌22h后，过滤，真空干燥，得到硅烷偶联化的氧化锌和氧化锆的混合物，其中乙醇水溶液中乙醇与水的体积比为1:4，乙醇水溶液的质量为氧化锌和氧化锆的混合物的25倍，硅烷偶联剂加入量为氧化锌和氧化锆的混合物的7.5wt％；
(2)分散有远红外陶瓷粉的溶胀剂的制备：将硅烷偶联化的氧化锌和氧化锆的混合物加入到草酸中后升温至49℃，搅拌2h，以900W的功率超声1.5h，制得pH为6.5的分散有远红外陶瓷粉的草酸，其中，草酸质量为远红外陶瓷粉的25倍；
(3)将经湿法纺丝成形的壳聚糖纤维在65℃进行预先烘干处理1.5h，然后完全浸没于装有由步骤(2)制得的溶胀剂的水槽中，接着在张力为300cN，拉伸温度为25℃，拉伸倍数为1.8的条件下轴向拉伸2h，最后将拉伸后的纤维放入去离子水中浸泡0.6h后在80℃烘干干燥4h，即获得远红外壳聚糖纤维，其中远红外壳聚糖纤维中远红外陶瓷粉的负载量占纤维的5wt％，远红外陶瓷粉质量为经湿法纺丝成形的壳聚糖纤维的17wt％。
最终制得的远红外壳聚糖纤维与壳聚糖纤维制成品相比，取向度提高38.2％，结晶度提高15.5％，断裂强度提高32.8％，红外发射率提高55％，保温性能提高42.9％，红外光辐射下，体感温度提高5℃，摩擦系数提高14.9％，热阻提高66.2％，线结牢固性提高23.5％。
实施例8
一种远红外壳聚糖纤维的制备方法，步骤如下：
(1)制备远红外陶瓷粉：在乙醇水溶液加入型号为KH-550的硅烷偶联剂、粒径为0.09μm的氧化铝、氧化锆和氧化硅的的混合物(质量比为1:1:3)后在室温下密闭搅拌12h后，过滤，真空干燥，得到硅烷偶联化的氧化铝、氧化锆和氧化硅的的混合物，其中乙醇水溶液中乙醇与水的体积比为1:2.5，乙醇水溶液的质量为氧化铝、氧化锆和氧化硅的的混合物的15倍，硅烷偶联剂加入量为氧化铝、氧化锆和氧化硅的的混合物的6.5wt％；
(2)分散有远红外陶瓷粉的溶胀剂的制备：将硅烷偶联化的氧化铝、氧化锆和氧化硅的的混合物加入到柠檬酸中后升温至43℃，搅拌3h，以800W的功率超声1h，制得pH为6.4的分散有远红外陶瓷粉的柠檬酸，其中，柠檬酸质量为远红外陶瓷粉的20倍；
(3)将经湿法纺丝成形的壳聚糖纤维在70℃进行预先烘干处理3h，然后完全浸没于装有由步骤(2)制得的溶胀剂的水槽中，接着在张力为290cN，拉伸温度为40℃，拉伸倍数为1.7的条件下轴向拉伸3h，最后将拉伸后的纤维放入去离子水中浸泡0.5h后在60℃烘干干燥3h，即获得远红外壳聚糖纤维，其中远红外壳聚糖纤维中远红外陶瓷粉的负载量占纤维的6wt％，远红外陶瓷粉质量为经湿法纺丝成形的壳聚糖纤维的21wt％。
最终制得的远红外壳聚糖纤维与壳聚糖纤维制成品相比，取向度提高33.5％，结晶度提高12.6％，断裂强度提高30.4％，红外发射率提高42％，保温性能提高38.9％，红外光辐射下，体感温度提高4℃，摩擦系数提高13.5％，热阻提高67.8％，线结牢固性提高21.3％。

Claims (10)

1.一种在溶胀状态下制备远红外壳聚糖纤维的方法，其特征是：将壳聚糖纤维制成品在分散有远红外陶瓷粉的溶胀剂中轴向拉伸后，清洗，干燥，即获得远红外壳聚糖纤维；
所述壳聚糖纤维制成品为经湿法纺丝成形的壳聚糖纤维；
所述溶胀剂为稀醋酸、稀盐酸、草酸或柠檬酸，分散有远红外陶瓷粉的溶胀剂的pH为6.0～6.5；
所述远红外壳聚糖纤维与壳聚糖纤维制成品相比，取向度提高30.3～41.5％，结晶度提高12.6～21.9％，断裂强度提高25.3～32.8％，红外发射率提高42～56％，保温性能提高30.5～42.9％，红外光辐射下，体感温度提高2～5℃。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述远红外壳聚糖纤维与壳聚糖纤维制成品相比，摩擦系数提高12.5～19.4％，热阻提高44.5％～67.8％，线结牢固性提高21.3～25.1％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述远红外壳聚糖纤维中远红外陶瓷粉的负载量占纤维的5～10wt％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述远红外陶瓷粉为硅烷偶联化的远红外陶瓷颗粒，其质量为壳聚糖纤维制成品的15～30wt％。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述远红外陶瓷粉的制备过程为：在乙醇水溶液加入硅烷偶联剂、远红外陶瓷颗粒后在室温下密闭搅拌12～24h后，过滤，真空干燥，得到硅烷偶联化的远红外陶瓷颗粒。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述乙醇水溶液中乙醇与水的体积比为1:2.5～4；所述乙醇水溶液的质量为远红外陶瓷颗粒的15～25倍；所述硅烷偶联剂的型号为KH-550或KH-560，其加入量为远红外陶瓷颗粒的5～8wt％；所述远红外陶瓷颗粒为氧化钛、氧化铝、氧化锌、氧化锆和氧化硅的一种以上，其粒径为0.01～2μm。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分散有远红外陶瓷粉的溶胀剂的制备过程为：将远红外陶瓷粉加入溶胀剂中后升温至40～50℃，搅拌2～3h，以800～1000W的功率超声1～2h，制得分散有远红外陶瓷粉的溶胀剂，其中，溶胀剂质量为远红外陶瓷粉的18～25倍。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在分散有远红外陶瓷粉的溶胀剂中轴向拉伸是在壳聚糖纤维制成品完全浸没于分散有远红外陶瓷粉的溶胀剂后进行的。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述轴向拉伸的张力为80～350cN，拉伸温度为25～40℃，拉伸倍数为1.1～1.9倍，拉伸时间为1～3h。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述清洗为将拉伸后的纤维放入去离子水中浸泡，浸泡时间为0.5～1h；所述干燥采用烘干方式，烘干温度为60～80℃，时间为3～4h；所述壳聚糖纤维制成品预先烘干处理，温度为60～80℃，时间为1～3h。
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