CN108866726B - 一种受热膨胀纱线的制备方法 - Google Patents

一种受热膨胀纱线的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种受热膨胀纱线的制备方法，属于纺织技术领域。本发明将可膨胀石墨，耐高温胶粘剂(如磷酸盐类胶粘剂、硅酸类胶粘剂等)在真空脱泡搅拌机中搅拌均匀混合，获得混合液。再将混合液均匀喷洒在耐高温纤维(如氧化铝纤维、芳纶纤维、聚苯并噁唑纤维等)表面，并在一定温度下固化获得可膨胀纤维。最后利用现有的纺纱技术将可膨胀纤维纺制成纱，获得可膨胀纱线。将可膨胀纱线放置在高温(温度达到230℃以上)条件下，可膨胀纱线便会发生膨胀。

Description

一种受热膨胀纱线的制备方法
技术领域
本发明涉及一种受热膨胀纱线的制备方法，属于纺织技术领域。
背景技术
可膨胀纱线指在一定的外界条件下，径向可发生膨胀的纱线。一定的外界条件可以指一定的外力作用，也可以指某种温度条件。由于可膨胀纱线在一定的外界条件下直径可发生改变，故可以用于防护服装、汽车工业、航空航天等领域。在力的作用下可发生膨胀的纱线是基于纱线特有的螺旋结构；在某种温度作用下可发生膨胀的纱线，是利用特有的受热可发膨胀的物质。
基于螺旋结构，Ugbolue的等人利用编链纵行和衬纬纱组成经编针织结构，纵行采用刚度小且较粗的纱线编织开口编链，刚度小且细的纱线进行衬纬，将这种结构在外力的作用下进行拉伸，开口编链线圈便会螺旋缠绕在衬纬纱的表面，使纱线的直径增大。胡红等人同样基于螺旋结构，编织了增大纱线；在一定的纺纱设备上，刚度小且粗的纱线作为芯纱，刚度大且细纱的纱线作为经纱，将经纱卷绕在芯纱表面，在外力的拉伸作用下，芯纱会缠绕在经纱表面实现增大效果。但基于螺旋结构织造的增大纱线，在选材领域受限，芯纱必须为刚度小而柔软的纱线，目前最耐高温的弹性纤维(聚烯烃弹性纤维)可耐受的最高温度为220℃左右，使用领域受限。
基于可膨胀物质，如可膨胀微胶囊，将可膨胀微胶囊涂覆在普通纱线表面可以实现增大效果，但由于微胶囊膨胀的本质是微胶囊内低沸点物质在一定温度下由液态变为气态所致，微胶囊壁是热塑性高聚物，因此可膨胀微胶囊的膨胀不可持续，且不可逆。同时，可膨胀微胶囊可耐受的最高温度为200℃左右，使用领域受限。
目前尚没有可耐高温的膨胀纱线，普通的可膨胀纱线依赖于特殊的增大结构，但特殊的增大结构也依赖于特殊的纱线，而用于制作增大结构纱线的材料并不能耐高温，因此目前的可膨胀纱线并不能耐高温。
发明内容
为了解决上述问题，本发明将可膨胀石墨与耐高温胶粘剂进行混合，在真空脱泡搅拌机中充分搅拌制得混合液，再将混合液均匀喷洒在耐高温纤维表面制得可膨胀纤维，最后经纺纱制得的可膨胀纱线不仅耐高温性能优异，而且可在高温下进行膨胀。本发明得到的受热膨胀纱线可广泛应用于航空、航天、能源、化工等科学技术领域。
本发明的第一个目的是提供一种受热膨胀纱线的制备方法，所述方法包括：将可膨胀石墨，耐高温胶粘剂按比例放入真空脱泡搅拌机中充分搅拌、混合均匀，制得混合液；再将混合液均匀喷洒在耐高温纤维表面，并在一定温度条件下进行固化获得可膨胀纤维，最后将可膨胀纤维利用纺纱技术制得受热可膨胀纱线。本发明得到的受热可膨胀纱线在高温条件下可发生膨胀。
在一种实施方式中，所述的耐高温纤维可以是氧化铝纤维，芳纶纤维、PBO纤维或其他任何耐高温纤维中的一种。
在一种实施方式中，所述的耐高温胶粘剂可以为磷酸盐类胶粘剂、硅酸类胶粘剂或其他任何耐高温胶粘剂中的一种。
在一种实施方式中，所述可膨胀石墨、耐高温胶粘剂、耐高温纤维的质量比为可膨胀石墨：耐高温胶粘剂：耐高温纤维＝(1-2):1:(4-8)。
在一种实施方式中，所述喷洒可以通过任何一种喷洒装置实现，但为保证喷洒的均匀性，喷孔的直径应与可膨胀石墨的粒径匹配。
在一种实施方式中，所述一定温度条件下进行固化，一定温度可以是室温，也可以是低于膨胀温度的任何一种温度，温度的高低与固化的时间有关，温度越高，固化时间越短，但是能耗越大。
在一种实施方式中，所述的纺纱方法可以为现有的纺纱技术中的任何一种，如紧密纺、环锭纺等。
在一种实施方式中，所述的高温条件为温度达到230℃及以上的条件。
通过上述方法制得的纱线在高温条件下可发生膨胀效应，可应用到各类场合，尤其在目前过滤袋的缝合线上有特殊作用。
本发明的第二个目的是提供按照上述方法制备得到的纱线。
本发明的第三个目的是提供一种织物，含有本发明的纱线。
本发明的第四个目的第提供所述纱线的应用。
在一种实施方式中，所述应用，包括用于防护服装、航空、航天、汽车工业、能源、化工等领域。
本发明的有益效果：
本发明利用可膨胀石墨在高温下可发生膨胀的特点(膨胀温度200-1000℃)，将可膨胀石墨涂覆在耐高温纤维表面，再进行纺纱，获得了耐高温的可膨胀纱线。
本发明将遵循一定比例调配好的可膨胀石墨和耐高温胶粘剂放入真空脱泡搅拌机中进行充分搅拌、混合均匀，制得混合液，再将混合液均匀喷洒在耐高温纤维表面，并在一定温度条件下进行固化获得可膨胀纤维，最后将可膨胀纤维进行纺纱制得受热可膨胀纱线。
本发明制备受热可膨胀纱线具有受热可膨胀、适用范围广、绿色环保等多方面的特点。同时，本发明方法还具有可行性强、制备简单的特点。
附图说明
图1为本发明所述的受热膨胀纱线的结构示意图；
其中：1-1受热可膨胀纱线，1-2已膨胀纱线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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的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。
实施例1
如图1所示，为符合本发明的一种受热膨胀纱线的制备方法，先将可膨胀石墨，耐高温胶粘剂按一定的比例调配好，并放入真空脱泡搅拌机中进行充分搅拌、混合均匀，获得混合液。再将混合充分的混合液均匀喷洒在耐高温纤维表面，在一定温度条件下固化，获得受热可膨胀纤维。最后将受热可膨胀纤维利用现有的纺纱技术进行纺纱，制得受热可膨胀纱线1-1。将受热可膨胀纱线放入高温条件下，纱线便会发生膨胀，得到已膨胀纱线1-2。
优选的，所述的耐高温纤维可以是氧化铝纤维，芳纶纤维、PBO纤维或其他任何耐高温纤维中的一种。
优选的，所述的耐高温胶粘剂可以为磷酸盐类胶粘剂、硅酸类胶粘剂或其他任何耐高温胶粘剂中的一种。
优选的，所述的纺纱方法可以为现有的纺纱技术中的任何一种。
优选的，所述的高温条件为温度达到230℃及以上的条件。
通过上述方法制得的纱线具有受热可膨胀的性能，可应用于各类场合，尤其是在目前高温过滤袋的缝合线的使用上有特殊作用。
本方法的原理是利用可膨胀石墨在高温下的膨胀性能，制得可膨胀纱线1-1。在高温(温度达到230℃及以上)条件下，可膨胀纱线1-1中的可膨胀石墨便会受热分解产生大量气体，气体受压产生很大的推力，该推力造成石墨碳层向外膨胀，从而造成石墨体积膨胀，最终使纱线体积发生膨胀，获得已膨胀纱线1-2。同时，本发明还具有节约能效，操作便利，适应性强，环境友好的特点。
实施例2
按照下列方法制备受热膨胀纱线。
先将可膨胀石墨、耐高温胶粘剂按比例调配好，并放入真空脱泡搅拌机中进行充分搅拌、混合均匀，获得混合液。再将混合充分的混合液均匀喷洒在耐高温纤维表面，在室温(25℃)温度条件下固化，获得受热可膨胀纤维。最后将受热可膨胀纤维利用环锭纺纱技术进行纺纱，制得受热可膨胀纱线。
所述的耐高温纤维是氧化铝纤维。所述的耐高温胶粘剂为磷酸盐类胶粘剂。
其中，方案A中可膨胀石墨、耐高温胶粘剂、耐高温纤维的用量比为2:1:8
方案B中可膨胀石墨、耐高温胶粘剂、耐高温纤维的用量比为1:1:8
方案C中可膨胀石墨、耐高温胶粘剂、耐高温纤维的用量比为1:1:4
测定了方案A、方案B、方案B得到的受热可膨胀纱线的性能，结果如表1。
表1
膨胀倍率(％)
方案A 160
方案B 140
方案C 180
性能a的测定方法是光学投影法。分别利用光学投影法测得膨胀前后纱线的直径，根据公式计算出膨胀倍率。

Claims (8)

1.一种受热膨胀纱线的制备方法，其特征在于，所述方法包括：将可膨胀石墨，耐高温胶粘剂按比例放入真空脱泡搅拌机中充分搅拌、混合均匀，制得混合液；再将混合液均匀喷洒在耐高温纤维表面，并在一定温度条件下进行固化获得可膨胀纤维，最后将可膨胀纤维利用纺纱技术制得受热可膨胀纱线；
所述可膨胀石墨、耐高温胶粘剂、耐高温纤维的质量比为可膨胀石墨：耐高温胶粘剂：耐高温纤维=（1-2）:1:（4-8）。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的耐高温纤维是氧化铝纤维、芳纶纤维、PBO纤维或其他任何耐高温纤维中的一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的耐高温胶粘剂为磷酸盐类胶粘剂、硅酸类胶粘剂或其他任何耐高温胶粘剂中的一种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述一定温度条件下进行固化，一定温度是低于膨胀温度的任何一种温度。
5.按照权利要求1-4任一所述方法制备得到的纱线。
6.一种织物，含有权利要求5所述的纱线。
7.权利要求5所述纱线的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述应用包括用于防护服装、航空、航天、汽车工业、能源、化工领域。
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