CN109208095B - 齿轮形并列复合弹性纤维及其制备方法 - Google Patents

齿轮形并列复合弹性纤维及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种齿轮形并列复合弹性纤维及其制备方法，制备方法：将A组分和B组分通过复合纺丝组件进行熔融纺丝制得齿轮形并列复合弹性纤维；A组分和B组分的主体材料分别为弹性体和非弹性体，复合纺丝组件内设有两熔体流道和一共挤出流道，A组分和B组分分别经两熔体流道进入共挤出流道后从喷丝孔口挤出；所述喷丝孔口横截面的外侧边缘由双“C”组成，双“C”的端点相互连接，双“C”或其中一个“C”为非光滑曲线，形状同外齿轮的边缘。制得的纤维由A部分和B部分构成，A部分和/或B部分中添加有抗紫外线材料和/或功能性粒子，本发明的产品保形性能、防透视性能和抗紫外性能好，制备方法简单。

Description

齿轮形并列复合弹性纤维及其制备方法
技术领域
本发明属于纤维领域，涉及一种齿轮形并列复合弹性纤维及其制备方法。
背景技术
复合纤维是多组分纤维的一种，是指在同一根纤维截面上存在两种或两种以上不相混合的聚合物纤维，它是20世纪60年代发展起来的物理改性纤维。利用复合纤维制造技术可以获得兼有两种聚合物特性的双组分纤维。复合纤维具有三维立体卷曲、高蓬松性和覆盖性，良好的导电性、抗静电性和阻燃性。复合纤维需要采用特殊结构的复合纺丝机纺丝，其应用领域非常广泛，主要用于毛线、毛毯、毛织物、保暖絮绒填充料、丝绸织物、非织造布、医疗卫生用品和特殊工作服等，而且随着新品种的出现，性能的不断改进，其应用领域会不断扩大。按照组分在横截面和纵向排布情况分类，复合纤维主要分为并列型、皮芯型和海岛型。
根据不同的市场需求，并列复合纤维可分别加工成弹性纱线和弹性织物，制成符合不同弹性要求的纺织品，其应用范围非常广泛，与单一组分(聚酰胺)纤维所提供的弹性不同，双组份复合纤维提供的是贴身穿着舒适却没有紧绷束缚感。双组份复合短纤维则主要用于填充次料及非织造材料，长丝直接切割即可获得蓬松感优良的短丝。双组份复合弹性长纤维的主要用途包括弹性内衣、游泳衣、针织品、织带、短袜。目前，并列复合纤维的市场仍然在不断增长，在世界范围内以每年5～7％的速度增长。
目前并列复合纺丝喷丝孔孔口均为“∞”形，由此喷丝孔制得的纤维为“∞”形且光滑表面，纤维间抱合力较差，纤维的保形性能主要源于纤维中的刚性组分，由此纤维制得的织物在受到较大外力作用时会发生过大的形变，而且形变后难以回弹，对纤维的刚性组分及刚性组分的含量要求较高，此外采用易变性材料制得的纤维保形性较差。
在早期防透视纤维的开发过程中，主要集中在开发截面异形化、多孔化及表面粗糙化等处理方法。随着复合纺丝技术的发展，目前防透视纤维的开发已经发展到通过添加无机粒子增强反射为主，同时与单丝的细旦化和截面异形化结合制备防透视纤维。在目前防透视纤维制备的过程中，往往通过在不同组分中添加不同含量的微粒来构造多个反射界面，从而增加了光线在纤维中的反射损失，同时，又因为不同组分间折射率的差异而使得光线在纤维中的折射损失有所增加，因此就使得透过纤维的总的光量下降，增强视觉屏蔽性能。
目前提高纤维防透视性能的手段主要是在原料中添加高折射率粉体粒子，依靠粉体粒子对光线的反射作用，降低纤维的光线透过率，达到防透视的目的。虽然该方法效果较好，但添加高折射率粉体粒子一方面增加了成本，一方面提高了加工难度，此外纤维的防透视性能还有进一步提高的空间。
因此，开发一种保形性能优异且防透视性能好的并列复合弹性纤维极具现实意义。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种保形性能优异的并列复合弹性纤维的制备方法。
为了达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
齿轮形并列复合弹性纤维，齿轮形并列复合弹性纤维由A部分和B部分构成，A部分和B部分的主体材料分别为弹性体和非弹性体，A部分和B部分横截面的外侧边缘呈“C”形且端点相互连接，A部分和/或B部分的“C”形边缘为非光滑曲线，形状同外齿轮的边缘。本发明的非光滑曲线形状并不仅限于此，其他类似外齿轮边缘的形状也可适用于本发明。
作为优选的技术方案：
如上所述的齿轮形并列复合弹性纤维，所述A部分和B部分之一的“C”形边缘为光滑曲线，形状为优弧或椭圆优弧。A部分和B部分的边缘均为非光滑曲线的复合弹性纤维间的抱合力要大于其中一部分边缘为光滑曲线的抱合力。
如上所述的齿轮形并列复合弹性纤维，所述A部分和B部分的“C”形边缘均为非光滑曲线，形状分别同外齿轮I和外齿轮II的边缘；外齿轮I和外齿轮II的边缘突出部分形状相同或不同，突出部分的齿数相差0～50个。外齿轮I和外齿轮II的边缘凸起部分形状及齿数均可根据实际情况进行设置。齿数相差过大，会减小外齿轮I与外齿轮II的抱合力，从而影响复合弹性纤维的保形能力。
如上所述的齿轮形并列复合弹性纤维，所述A部分和/或B部分为中空结构，中空部分横截面为圆形、十字形、星形、三叶形、方形、椭圆形、Y字形或齿轮形。本发明的中空部分的横截面形状并不仅限于此，可根据实际需要进行选择。
如上所述的齿轮形并列复合弹性纤维，所有的外齿轮为圆形齿轮或椭圆齿轮，所有的外齿轮的边缘突出部分为梯形、三角形、半圆形、弧形、方形、仿齿轮弧形或斜齿轮形。本发明的外齿轮及其边缘凸起部分形状并不仅限于此，本申请仅列出部分常规选择，在应用时可根据实际需要进行选择。
如上所述的齿轮形并列复合弹性纤维，所述齿轮形并列复合弹性纤维的卷曲收缩率≥50％，弹性回复率≥80％；由齿轮形并列复合弹性纤维织造所得面料的折皱回复角≥300°，弹性回复率≥80％。
如上所述的齿轮形并列复合弹性纤维，所述弹性体中添加有0.1～2wt％的抗紫外线材料和/或0.05～2wt％的功能性粒子，所述非弹性体中添加有0.1～2wt％的抗紫外线材料和/或0.05～2wt％的功能性粒子；
所述弹性体的材质为PBT、TPU、TPE、TPEE、TPO、TPEA及其混合物；所述非弹性体的材质为PET、PTT、聚酰胺、聚丙烯腈、聚乙烯醇缩甲醛及其混合物；
所有的抗紫外线材料为石墨烯、二氧化钛、氧化锌、滑石粉、陶土或碳酸钙，添加抗紫外线材料的齿轮形并列复合弹性纤维对波长为200～400nm的紫外线的屏蔽率为97～99.9％；
所有的功能性粒子为二氧化钛、云母粉、氧化钙、氧化铝、硫化锌或碳酸钙，添加功能性粒子的齿轮形并列复合弹性纤维的防透视等级为7级。
抗紫外线材料可以替换成其他防静电材料，导热材料，导电材料或电磁屏蔽材料等，以提升纤维的相关性能。本发明的弹性体材质、非弹性体材质、抗紫外线材料及功能性粒子并不仅限于此，只要保证材料具有弹性、非弹性、抗紫外性能或功能性即可。
本发明还提供一种制备如上所述的齿轮形并列复合弹性纤维的方法，将A组分和B组分通过复合纺丝组件进行熔融纺丝制得齿轮形并列复合弹性纤维；
所述A组分和B组分的主体材料分别为弹性体和非弹性体，所述复合纺丝组件内设有两熔体流道和一共挤出流道，所述A组分和B组分分别经两熔体流道进入共挤出流道后从喷丝孔口挤出；
所述喷丝孔口横截面的外侧边缘由双“C”组成，双“C”的端点相互连接，双“C”或其中一个“C”为非光滑曲线，形状同外齿轮的边缘。
作为优选的技术方案：
如上所述的方法，双“C”或其中一个“C”内部完全或部分中空，部分中空是通过在喷丝孔内设置实心芯柱实现的，实心芯柱通过连接件与喷丝孔口外侧边缘连接，所述连接件为条状。
如上所述的方法，所述A组分和B组分的质量比为30:70～70:30，所述A组分和B组分在熔融纺丝前在70～180℃下真空干燥2～24h；
所述熔融纺丝的工艺参数：纺丝温度为150～380℃，纺丝温度波动为±1℃，纺丝压力为6～50MPa，牵伸比为1～5倍，纺丝速度为1000～6000m/min。
发明机理：
本发明的齿轮形并列复合弹性纤维，具有独创的齿轮形的外表面结构，因此多根纤维排列时彼此的齿轮相互齿合，形成齿轮形镶嵌结构，极大地增大了纤维彼此间的抱合力，提高了纤维的保形性能，同时齿轮形外表面结构的纤维不起球，毛羽少，易打理，并且纤维采用双组分并列纺制得到，一组分为弹性组分(PBT、POE或聚醚酯类等)，能够为纤维提供良好的弹性性能，另一组分为非弹性组分(或称为刚性组分例如PET)，能够为纤维提供良好的回弹性能，双组分及其独特的外表面结构共同保证纤维的保形性能。
纤维组分中添加有功能性粒子(TiO2或云母粉等高折射率粉体)，功能性粒子对光线进行反射，降低纤维的光线透过率，此外由于齿轮形的不平整纤维表面对光线产生漫反射作用，使纤维透光性能降低，显著提升防透视性能。此外，纤维内部设计成中空结构可以极大的提高纤维的吸湿排汗能力，显著提升了纤维的舒适性。纤维组分中添加有抗紫外线材料(石墨烯、二氧化钛、氧化锌或滑石粉等)制得的齿轮形并列纤维具备吸收紫外线能力，从而提高纤维抗紫外线性能，还可将抗紫外线材料替换成防静电材料、导热材料、导电材料或电磁屏蔽材料，以提高纤维的相关性能。
有益效果：
(1)本发明的齿轮形并列复合弹性纤维的制备方法，工艺简单，成本低廉，极具应用前景；
(2)本发明的齿轮形并列复合弹性纤维，具有独创的齿轮形的外表面结构，纤维间形成齿轮形镶嵌结构，纤维间抱合力强，显著提升了纤维的保形性能，不起球，毛羽少，同时使用刚柔并济的双组分，具有较高的弹性和保形性；
(3)本发明的齿轮形并列复合弹性纤维，由于齿轮形的不平整纤维表面对光线产生漫反射作用，降低了纤维透光性能，显著提升防透视性能；
(4)本发明的齿轮形并列复合弹性纤维，中空结构能够显著提升吸湿性能和保暖性能。
附图说明
图1为制备本发明的齿轮形并列复合弹性纤维的喷丝孔的示意图；
图2为制备本发明的齿轮形并列复合弹性纤维的喷丝孔口截面图；
图3为图2中X部分的放大图；
图4、图5及图6为本发明的齿轮形并列复合弹性纤维的截面图。
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
一种齿轮形并列复合弹性纤维的制备方法，将PBT和PET通过复合纺丝组件进行熔融纺丝制得齿轮形并列复合弹性纤维，其中PBT和PET的质量比为50:50，在熔融纺丝前PBT切片无需预结晶直接进行干燥，干燥温度130℃，干燥时间为12h；PET在120℃下预结晶1h，在165℃下干燥12h，熔融纺丝的工艺参数：PET纺丝温度为一区：280℃，二区：286℃，三区：292℃，四区：290℃；PBT纺丝温度为一区：250℃，二区：265℃，三区：260℃，四区：260℃；纺丝温度波动为±1℃，纺丝压力为6MPa，牵伸比为3倍，纺丝速度为2780m/min。
复合纺丝组件如图1所示，内设有两熔体流道(A和B)和一共挤出流道C，PBT和PET分别经熔体流道A和B进入共挤出流道C后从喷丝孔口挤出；
喷丝孔口横截面如图2和图3所示，喷丝孔口横截面的外侧边缘由双“C”组成，双“C”的端点相互连接，双“C”为非光滑曲线，形状分别同外齿轮I和外齿轮II的边缘，外齿轮I和外齿轮II均为圆形齿轮，外齿轮I和外齿轮II的边缘突出部分均为梯形且齿数相同，双“C”内部部分中空，部分中空是通过在喷丝孔内设置实心芯柱实现的，实心芯柱通过条状连接件与喷丝孔口外侧边缘连接，实心芯柱为圆柱形，芯柱半径R1为5-300μm，喷丝孔口的半径R2为10-500μm，两侧芯柱中心距D为20-1000μm，连接件的厚度d为1-50μm，齿高h为1-50μm，齿倾斜角θ为0-85°，半高宽a为1-100μm。
最终制得的齿轮形并列复合弹性纤维如图4所示，其卷曲收缩率为55％，弹性回复率为80％；由该纤维织造所得面料的折皱回复角为300°，弹性回复率为80％。
实施例2
一种齿轮形并列复合弹性纤维的制备方法，将TPU和PTT通过复合纺丝组件进行熔融纺丝制得齿轮形并列复合弹性纤维，其中TPU和PTT的质量比为40:60，TPU和PTT在熔融纺丝前在120℃下真空干燥12h，熔融纺丝的工艺参数：纺丝温度为280℃，纺丝温度波动为±1℃，纺丝压力为10MPa，牵伸比为4倍，纺丝速度为3000m/min。
复合纺丝组件及喷丝孔口横截面与实施例1相同，不同在于TPU和PTT分别经熔体流道A和B进入共挤出流道C后从喷丝孔口挤出；
最终制得的齿轮形并列复合弹性纤维的卷曲收缩率为55％，弹性回复率为88％；由该纤维织造所得面料的折皱回复角为330°，弹性回复率为87％。
实施例3
一种齿轮形并列复合弹性纤维的制备方法，将TPE和聚酰胺通过复合纺丝组件进行熔融纺丝制得齿轮形并列复合弹性纤维，其中TPE和聚酰胺的质量比为50:50，TPE和聚酰胺在熔融纺丝前在110℃下真空干燥7h，熔融纺丝的工艺参数：纺丝温度为250℃，纺丝温度波动为±1℃，纺丝压力为15MPa，牵伸比为3倍，纺丝速度为3500m/min。
复合纺丝组件及喷丝孔口横截面与实施例1相同，不同在于TPE和聚酰胺分别经熔体流道A和B进入共挤出流道C后从喷丝孔口挤出；
最终制得的齿轮形并列复合弹性纤维的卷曲收缩率为52％，弹性回复率为82％；由该纤维织造所得面料的折皱回复角为320°，弹性回复率为84％。
实施例4
一种齿轮形并列复合弹性纤维的制备方法，将TPEE和聚丙烯腈通过复合纺丝组件进行熔融纺丝制得齿轮形并列复合弹性纤维，其中TPEE和聚丙烯腈的质量比为40:60，TPEE和聚丙烯腈在熔融纺丝前在105℃下真空干燥10h，熔融纺丝的工艺参数：纺丝温度为380℃，纺丝温度波动为±1℃，纺丝压力为10MPa，牵伸比为2倍，纺丝速度为2000m/min。
复合纺丝组件及喷丝孔口横截面与实施例1基本相同，不同在于，外齿轮I边缘凸起部分的齿数比外齿轮II多10个，TPEE和聚丙烯腈分别经熔体流道A和B进入共挤出流道C后从喷丝孔口挤出；
最终制得的齿轮形并列复合弹性纤维的卷曲收缩率为51％，弹性回复率为80.5％；由该纤维织造所得面料的折皱回复角为305°，弹性回复率为82％。
实施例5
一种齿轮形并列复合弹性纤维的制备方法，将TPO和聚乙烯醇缩甲醛通过复合纺丝组件进行熔融纺丝制得齿轮形并列复合弹性纤维，其中TPO和聚乙烯醇缩甲醛的质量比为60:40，TPO和聚乙烯醇缩甲醛在熔融纺丝前在70℃下真空干燥8h，熔融纺丝的工艺参数：纺丝温度为150℃，纺丝温度波动为±1℃，纺丝压力为5MPa，牵伸比为4倍，纺丝速度为4200m/min。
复合纺丝组件及喷丝孔口横截面与实施例1相同，不同在于TPO和聚乙烯醇缩甲醛分别经熔体流道A和B进入共挤出流道C后从喷丝孔口挤出；
最终制得的齿轮形并列复合弹性纤维的卷曲收缩率为53％，弹性回复率为81％；由该纤维织造所得面料的折皱回复角为303°，弹性回复率为80.5％。
实施例6
一种齿轮形并列复合弹性纤维的制备方法，将TPEA和PET/PTT(质量比为1:1)通过复合纺丝组件进行熔融纺丝制得齿轮形并列复合弹性纤维，其中TPEA和PET/PTT的质量比为30:70，TPEA和PET/PTT在熔融纺丝前在100℃下真空干燥14h，熔融纺丝的工艺参数：纺丝温度为280℃，纺丝温度波动为±1℃，纺丝压力为25MPa，牵伸比为3倍，纺丝速度为2000m/min。
复合纺丝组件及喷丝孔口横截面与实施例1基本相同，不同在于，外齿轮I边缘凸起部分的齿数比外齿轮II多20个，TPEA和PET/PTT分别经熔体流道A和B进入共挤出流道C后从喷丝孔口挤出；
最终制得的齿轮形并列复合弹性纤维的卷曲收缩率为57％，弹性回复率为82％；由该纤维织造所得面料的折皱回复角为320°，弹性回复率为85％。
实施例7
一种齿轮形并列复合弹性纤维的制备方法，将PBT/TPU(质量比为1:1)和PET/聚酰胺(质量比为1:2)通过复合纺丝组件进行熔融纺丝制得齿轮形并列复合弹性纤维，其中PBT/TPU和PET/聚酰胺的质量比为55:45，PBT/TPU和PET/聚酰胺在熔融纺丝前在120℃下真空干燥11h，熔融纺丝的工艺参数：纺丝温度为275℃，纺丝温度波动为±1℃，纺丝压力为25MPa，牵伸比为1.5倍，纺丝速度为6000m/min。
复合纺丝组件及喷丝孔口横截面与实施例1基本相同，不同在于，外齿轮II边缘凸起部分的齿数比外齿轮I多50个，PBT/TPU和PET/聚酰胺分别经熔体流道A和B进入共挤出流道C后从喷丝孔口挤出；
最终制得的齿轮形并列复合弹性纤维的卷曲收缩率为52％，弹性回复率为82％；由该纤维织造所得面料的折皱回复角为320°，弹性回复率为84％。
实施例8
一种齿轮形并列复合弹性纤维的制备方法，将TPE/TPEE(质量比为2:1)和PBT/聚丙烯腈(质量比为1:3)通过复合纺丝组件进行熔融纺丝制得齿轮形并列复合弹性纤维，其中TPE/TPEE和PET/聚丙烯腈的质量比为50:50，TPE/TPEE和PET/聚丙烯腈在熔融纺丝前在100℃下真空干燥4h，熔融纺丝的工艺参数：纺丝温度为280℃，纺丝温度波动为±1℃，纺丝压力为20MPa，牵伸比为1倍，纺丝速度为4000m/min。
复合纺丝组件及喷丝孔口横截面与实施例1基本相同，不同在于，外齿轮I边缘凸起部分的齿数比外齿轮II多30个，TPE/TPEE和PET/聚丙烯腈分别经熔体流道A和B进入共挤出流道C后从喷丝孔口挤出；
最终制得的齿轮形并列复合弹性纤维的卷曲收缩率为52％，弹性回复率为82％；由该纤维织造所得面料的折皱回复角为309°，弹性回复率为83％。
实施例9
一种齿轮形并列复合弹性纤维的制备方法，将PBT/TPU/TPE(质量比为1:1:1)和PET/PTT/聚丙烯腈(质量比为2:1:2)通过复合纺丝组件进行熔融纺丝制得齿轮形并列复合弹性纤维，其中PBT/TPU/TPE和PET/PTT/聚丙烯腈的质量比为70:30，PBT/TPU/TPE和PET/PTT/聚丙烯腈在熔融纺丝前在100℃下真空干燥12h，熔融纺丝的工艺参数：纺丝温度为280℃，纺丝温度波动为±1℃，纺丝压力为35MPa，牵伸比为3倍，纺丝速度为5000m/min。
复合纺丝组件及喷丝孔口横截面与实施例1相同，不同在于PBT/TPU/TPE和PET/PTT/聚丙烯腈分别经熔体流道A和B进入共挤出流道C后从喷丝孔口挤出；
最终制得的齿轮形并列复合弹性纤维的卷曲收缩率为58％，弹性回复率为84％；由该纤维织造所得面料的折皱回复角为309°，弹性回复率为82％。
实施例10
一种齿轮形并列复合弹性纤维的制备方法，将添加有石墨烯的PBT和添加有二氧化钛的PTT通过复合纺丝组件进行熔融纺丝制得齿轮形并列复合弹性纤维，其中添加有石墨烯的PBT和添加有二氧化钛的PTT的质量比为30:70，添加有石墨烯的PBT和添加有二氧化钛的PTT在熔融纺丝前在135℃下真空干燥2h，熔融纺丝的工艺参数：纺丝温度为250℃，纺丝温度波动为±1℃，纺丝压力为40MPa，牵伸比为4倍，纺丝速度为4000m/min，石墨烯的添加量为PBT质量的0.1％，二氧化钛的添加量为PTT质量的2％。
复合纺丝组件及喷丝孔口横截面与实施例1基本相同，不同在于，双“C”内部完全中空，加有石墨烯的PBT和添加有二氧化钛的PTT分别经熔体流道A和B进入共挤出流道C后从喷丝孔口挤出；
最终制得的齿轮形并列复合弹性纤维如图5所示，其卷曲收缩率为51％，弹性回复率为82％，对波长为200nm的紫外线的屏蔽率为97％，防透视性能为7级；由该纤维织造所得面料的折皱回复角为320°，弹性回复率为84％。
实施例11
一种齿轮形并列复合弹性纤维的制备方法，将添加有氧化锌的TPE和聚酰胺通过复合纺丝组件进行熔融纺丝制得齿轮形并列复合弹性纤维，其中添加有氧化锌的TPE和聚酰胺的质量比为55:45，添加有氧化锌的TPE和聚酰胺在熔融纺丝前在100℃下真空干燥2h，熔融纺丝的工艺参数：纺丝温度为250℃，纺丝温度波动为±1℃，纺丝压力为40MPa，牵伸比为4倍，纺丝速度为4000m/min，氧化锌的添加量为TPE质量的1％。
复合纺丝组件及喷丝孔口横截面与实施例1基本相同，不同在于，实心芯柱的横截面为齿轮形，添加有氧化锌的TPE和聚酰胺分别经熔体流道A和B进入共挤出流道C后从喷丝孔口挤出；
最终制得的齿轮形并列复合弹性纤维如图6所示，其卷曲收缩率为52％，弹性回复率为81％，对波长为400nm的紫外线的屏蔽率为99.9％；由该纤维织造所得面料的折皱回复角为310°，弹性回复率为82％。
实施例12
一种齿轮形并列复合弹性纤维的制备方法，将TPEA和添加有滑石粉的聚乙烯醇缩甲醛通过复合纺丝组件进行熔融纺丝制得齿轮形并列复合弹性纤维，其中TPEA和添加有滑石粉的聚乙烯醇缩甲醛的质量比为35:65，TPEA和添加有滑石粉的聚乙烯醇缩甲醛在熔融纺丝前在100℃下真空干燥2h，熔融纺丝的工艺参数：纺丝温度为250℃，纺丝温度波动为±1℃，纺丝压力为40MPa，牵伸比为5倍，纺丝速度为4000m/min，滑石粉的添加量为聚乙烯醇缩甲醛质量的1.5％。
复合纺丝组件及喷丝孔口横截面与实施例1基本相同，不同在于，外齿轮I和外齿轮II的边缘突出部分分别为三角形和半圆形，实心芯柱的横截面为十字形，TPEA和添加有滑石粉的聚乙烯醇缩甲醛分别经熔体流道A和B进入共挤出流道C后从喷丝孔口挤出；
最终制得的齿轮形并列复合弹性纤维的卷曲收缩率为55％，弹性回复率为87％，对波长为300nm的紫外线的屏蔽率为98％；由该纤维织造所得面料的折皱回复角为325°，弹性回复率为86％。
实施例13
一种齿轮形并列复合弹性纤维的制备方法，将添加有陶土的TPO和添加有二氧化钛的PET通过复合纺丝组件进行熔融纺丝制得齿轮形并列复合弹性纤维，其中添加有陶土的TPO和添加有二氧化钛的PET的质量比为50:50，添加有陶土的TPO和添加有二氧化钛的PET在熔融纺丝前在120℃下真空干燥8h，熔融纺丝的工艺参数：纺丝温度为290℃，纺丝温度波动为±1℃，纺丝压力为40MPa，牵伸比为5倍，纺丝速度为5000m/min，陶土的添加量为TPO质量的1％，二氧化钛的添加量为PET质量的0.05％。
复合纺丝组件及喷丝孔口横截面与实施例1基本相同，不同在于，外齿轮I和外齿轮II的边缘突出部分均为弧形，实心芯柱的横截面为星形，添加有陶土的TPO和添加有二氧化钛的PET分别经熔体流道A和B进入共挤出流道C后从喷丝孔口挤出；
最终制得的齿轮形并列复合弹性纤维的卷曲收缩率为50％，弹性回复率为80％，对波长为350nm的紫外线的屏蔽率为95％，防透视性能为7级；由该纤维织造所得面料的折皱回复角为302°，弹性回复率为81％。
实施例14
一种齿轮形并列复合弹性纤维的制备方法，将添加有碳酸钙的TPU和添加有云母粉的聚丙烯腈通过复合纺丝组件进行熔融纺丝制得齿轮形并列复合弹性纤维，其中添加有碳酸钙的TPU和添加有云母粉的聚丙烯腈的质量比为70:30，添加有碳酸钙的TPU和添加有云母粉的聚丙烯腈在熔融纺丝前在105℃下真空干燥6h，熔融纺丝的工艺参数：纺丝温度为300℃，纺丝温度波动为±1℃，纺丝压力为50MPa，牵伸比为2倍，纺丝速度为4000m/min，碳酸钙的添加量为TPU质量的1.2％，云母粉的添加量为聚丙烯腈质量的2％。
复合纺丝组件及喷丝孔口横截面与实施例1基本相同，不同在于，外齿轮I和外齿轮II的边缘突出部分分别为仿齿轮弧形和斜齿轮形，实心芯柱的横截面为三叶形，添加有碳酸钙的TPU和添加有云母粉的聚丙烯腈分别经熔体流道A和B进入共挤出流道C后从喷丝孔口挤出；
最终制得的齿轮形并列复合弹性纤维的卷曲收缩率为52％，弹性回复率为83％，对波长为300nm的紫外线的屏蔽率为96％，防透视性能为7级；由该纤维织造所得面料的折皱回复角为310°，弹性回复率为82％。
实施例15
一种齿轮形并列复合弹性纤维的制备方法，将添加有氧化钙的PBT和PTT通过复合纺丝组件进行熔融纺丝制得齿轮形并列复合弹性纤维，其中添加有氧化钙的PBT和PTT的质量比为60:40，添加有氧化钙的PBT和PTT在熔融纺丝前在135℃下真空干燥10h，熔融纺丝的工艺参数：纺丝温度为300℃，纺丝温度波动为±1℃，纺丝压力为20MPa，牵伸比为2倍，纺丝速度为4000m/min，氧化钙的添加量是PBT质量的1％。
复合纺丝组件及喷丝孔口横截面与实施例1基本相同，不同在于，外齿轮I和外齿轮II的边缘突出部分均为方形，实心芯柱的横截面为方形，添加有氧化钙的PBT和PTT分别经熔体流道A和B进入共挤出流道C后从喷丝孔口挤出。
最终制得的齿轮形并列复合弹性纤维的卷曲收缩率为55％，弹性回复率为85％，防透视性能为7级；由该纤维织造所得面料的折皱回复角为320°，弹性回复率位84％。
实施例16
一种齿轮形并列复合弹性纤维的制备方法，将添加有氧化铝的PBT和添加有硫化锌的PTT通过复合纺丝组件进行熔融纺丝制得齿轮形并列复合弹性纤维，其中添加有氧化铝的PBT和添加有硫化锌的PTT的质量比为30:70，添加有氧化铝的PBT和添加有硫化锌的PTT在熔融纺丝前在150℃下真空干燥10h，熔融纺丝的工艺参数：纺丝温度为300℃，纺丝温度波动为±1℃，纺丝压力为20MPa，牵伸比为2倍，纺丝速度为4000m/min，氧化铝的添加量是PBT质量的1.2％，硫化锌的添加量是PTT质量的1.5％。
复合纺丝组件及喷丝孔口横截面与实施例1基本相同，不同在于，外齿轮I和外齿轮II为椭圆齿轮，实心芯柱的横截面为椭圆形，添加有氧化铝的PBT和添加有硫化锌的PTT分别经熔体流道A和B进入共挤出流道C后从喷丝孔口挤出。
最终制得的齿轮形并列复合弹性纤维的卷曲收缩率为51％，弹性回复率为82％，防透视性能为7级；由该纤维织造所得面料的折皱回复角为305°，弹性回复率为84％。
实施例17
一种齿轮形并列复合弹性纤维的制备方法，将TPEA和添加有碳酸钙的聚酰胺通过复合纺丝组件进行熔融纺丝制得齿轮形并列复合弹性纤维，其中TPEA和添加有碳酸钙的聚酰胺的质量比为70:30，TPEA和添加有碳酸钙的聚酰胺在熔融纺丝前在110℃下真空干燥10h，熔融纺丝的工艺参数：纺丝温度为350℃，纺丝温度波动为±1℃，纺丝压力为20MPa，牵伸比为2倍，纺丝速度为4000m/min，碳酸钙的添加量是聚酰胺质量的1.2％。
复合纺丝组件及喷丝孔口横截面与实施例1相同，TPEA和添加有碳酸钙的聚酰胺分别经熔体流道A和B进入共挤出流道C后从喷丝孔口挤出。
最终制得的齿轮形并列复合弹性纤维的卷曲收缩率为50％，弹性回复率为82％，对波长为300nm的紫外线的屏蔽率为99％，防透视性能为7级；由该纤维织造所得面料的折皱回复角为305°，弹性回复率为81％。
实施例18
一种齿轮形并列复合弹性纤维的制备方法，将添加有石墨烯的PBT和添加有二氧化钛的PTT通过复合纺丝组件进行熔融纺丝制得齿轮形并列复合弹性纤维，其中添加有石墨烯的PBT和添加有二氧化钛的PTT的质量比为30:70，添加有石墨烯的PBT和添加有二氧化钛的PTT在熔融纺丝前在135℃下真空干燥10h，熔融纺丝的工艺参数：纺丝温度为300℃，纺丝温度波动为±1℃，纺丝压力为20MPa，牵伸比为2倍，纺丝速度为4000m/min，石墨烯的添加量为PBT质量的1％，二氧化钛的添加量为PTT质量的1％。
复合纺丝组件及喷丝孔口横截面与实施例1基本相同，不同在于，其中一个“C”为光滑曲线，形状为优弧，添加有石墨烯的PBT和添加有二氧化钛的PTT分别经熔体流道A和B进入共挤出流道C后从喷丝孔口挤出。
最终制得的齿轮形并列复合弹性纤维的卷曲收缩率为52％，弹性回复率为85％，对波长为280nm的紫外线的屏蔽率为98％，防透视性能为7级；由该纤维织造所得面料的折皱回复角为322°，弹性回复率为84％。
实施例19
一种齿轮形并列复合弹性纤维的制备方法，将TPEA和添加有碳酸钙的聚酰胺通过复合纺丝组件进行熔融纺丝制得齿轮形并列复合弹性纤维，其中TPEA和添加有碳酸钙的聚酰胺的质量比为70:30，TPEA和添加有碳酸钙的聚酰胺在熔融纺丝前在110℃下真空干燥10h，熔融纺丝的工艺参数：纺丝温度为300℃，纺丝温度波动为±1℃，纺丝压力为20MPa，牵伸比为2倍，纺丝速度为4000m/min，碳酸钙的添加量是聚酰胺质量的2％。
复合纺丝组件及喷丝孔口横截面与实施例1基本相同，不同在于，其中一个“C”的边缘为光滑曲线，形状为椭圆优弧，TPEA和添加有碳酸钙的聚酰胺分别经熔体流道A和B进入共挤出流道C后从喷丝孔口挤出。
最终制得的齿轮形并列复合弹性纤维的卷曲收缩率为55％，弹性回复率为86％，对波长为300nm的紫外线的屏蔽率为99.9％，防透视等级为7级；由该纤维织造所得面料的折皱回复角为330°，弹性回复率为87％。

Claims (5)

1.齿轮形并列复合弹性纤维，其特征是：齿轮形并列复合弹性纤维由A部分和B部分构成，A部分和B部分的主体材料分别为弹性体和非弹性体，A部分和B部分横截面的外侧边缘呈“C”形且端点相互连接；其中A部分或B部分的“C”形边缘为非光滑曲线，形状同外齿轮的边缘，A部分和B部分之一的“C”形边缘为光滑曲线，形状为优弧；或者，A部分和B部分的“C”形边缘都为非光滑曲线，形状分别同外齿轮I和外齿轮II的边缘；外齿轮I和外齿轮II的边缘突出部分形状相同或不同，突出部分的齿数相差0~50个；
由齿轮形并列复合弹性纤维织造所得面料的折皱回复角≥300°，弹性回复率≥80%；
齿轮形并列复合弹性纤维是将A组分和B组分通过复合纺丝组件进行熔融纺丝制得的；
所述复合纺丝组件内设有两熔体流道和一共挤出流道，所述A组分和B组分分别经两熔体流道进入共挤出流道后从喷丝孔口挤出；
所述喷丝孔口横截面的外侧边缘由双“C”组成，双“C”的端点相互连接，双“C”或其中一个“C”为非光滑曲线，形状同外齿轮的边缘；
双“C”或其中一个“C”内部完全或部分中空，部分中空是通过在喷丝孔内设置实心芯柱实现的，实心芯柱通过连接件与喷丝孔口外侧边缘连接，所述连接件为条状；实心芯柱为圆柱形，实芯芯柱半径R1为5-300μm，喷丝孔口的半径R2为10-500μm，两侧实芯芯柱中心距D为20-1000μm，连接件的厚度d为1-50μm，齿高h为1-50μm，齿倾斜角θ为0-85º，半高宽a为1-100μm；
所述弹性体和/或非弹性体中添加有抗紫外线材料和/或防透视功能性粒子；所述弹性体的材质为PBT、TPU、TPO或TPEA及其混合物；所述非弹性体的材质为PET、PTT、聚酰胺、聚丙烯腈或聚乙烯醇缩甲醛及其混合物；所述抗紫外线材料为石墨烯、二氧化钛、氧化锌、滑石粉、陶土或碳酸钙，添加抗紫外线材料的齿轮形并列复合弹性纤维对波长为200~400nm的紫外线的屏蔽率为97~99.9%；所述防透视功能性粒子为二氧化钛、云母粉、氧化钙、氧化铝、硫化锌或碳酸钙，添加防透视功能性粒子的齿轮形并列复合弹性纤维的防透视等级为7级。
2.根据权利要求1所述的齿轮形并列复合弹性纤维，其特征在于，所述A部分和/或B部分为中空结构，中空部分横截面为圆形、十字形、星形、三叶形、方形、椭圆形、Y字形或齿轮形。
3.根据权利要求2所述的齿轮形并列复合弹性纤维，其特征在于，所有的外齿轮为圆形齿轮或椭圆齿轮，所有的外齿轮的边缘突出部分为梯形、三角形、半圆形、方形、仿齿轮弧形或斜齿轮形。
4.根据权利要求1所述的齿轮形并列复合弹性纤维，其特征在于，所述齿轮形并列复合弹性纤维的卷曲收缩率≥50%，弹性回复率≥80%。
5.根据权利要求1所述的齿轮形并列复合弹性纤维，其特征在于，所述A组分和B组分的质量比为30:70~70:30，所述A组分和B组分在熔融纺丝前在70~180℃下真空干燥2~24h；
所述熔融纺丝的工艺参数：纺丝温度为150~380℃，纺丝温度波动范围为±1℃，纺丝压力为6~50MPa，牵伸比为1~5倍，纺丝速度为1000~6000m/min。
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