CN109355729B - 一种太极石与聚酯纤维复合材料的制造方法 - Google Patents

一种太极石与聚酯纤维复合材料的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及化纤加工技术领域，尤其是涉及一种太极石与聚酯纤维复合材料的制造方法，通过使用树脂载体、纳米级太极石粉体及分散剂等组分，先制得太极石聚酯母粒，然后与聚酯切片按一定比例混合均匀后，经熔融挤出、纺丝、卷绕等工序制得聚酯预取向丝，再进一步加弹制得聚酯拉伸变形丝成品。本发明使用的太极石粉体由天然太极石矿物经高温烧结淬炼制得，具有源于天然、安全环保特点。本发明制备简单，太极石粉体在树脂载体和纤维中的分散性良好，所制得的太极石聚酯纤维除了具有优异的远红外、抗紫外功能，还具有保健和改善睡眠的功能。

Description

一种太极石与聚酯纤维复合材料的制造方法
技术领域
本发明属于化纤加工技术领域，具体涉及一种太极石与聚酯纤维复合材料的制造方法。
背景技术
根据生物医学的研究，微循环是指微动脉和微静脉之间的血液循环。微循环的基本功能是进行血液和组织之间的物质交换。正常情况下，微循环的血流量与组织器官的代谢水平相适应，保证各组织器官的血液灌流量并调节回心血量。如果微循环发生障碍，血液灌流量减少，人体氧化代谢的需要不能满足，将会直接影响各器官的生理功能，进而引起器官功能不全或者衰竭，引发疾病。
太极石是一种天然矿石，能释放远红外线，放射率高达93.36％，其发散的能量场是水晶的两万倍，太极石高频共振频率与人体内细胞分子的共振频率相当接近。发明专利201210017287.X公开了一种带有高频共振效应功能的太极石罩杯，该罩杯内设有1-99颗太极石颗粒，能产生天然磁场聚集天然正能量来促进乳腺的血液循环和新陈代谢。太极石作为一种天然矿石，很早以前人们就发现了太极石的保健功效，传统工艺是将太极石做成珠状的配饰进行佩戴，而太极石应用于服装领域则主要是颗粒状或涂层状，这些做法虽然能够满足消费者的理疗需求，但用户体验并不好。如做成颗粒状的，穿着时会感觉到颗粒的存在；做成涂层状，则影响面料的透气性能。
发明专利201310742904.7一种防螨抗菌涤纶短纤维及其制备方法中公开了采用太极石、硼酸、粘性土、硅酸按其质量比为太极石2-6、硼酸5-12、粘性土8-30、硅酸3-8混合、研磨，制备得到粒径为1-100μm蓄热防螨陶瓷粉末，然后利用该粉末与载银纳米二氧化钛复合抗菌粉体、聚酯切片混合制备出防螨抗菌的涤纶短纤维。该专利是通过将抗菌、防螨等原料混合制备出了防螨抗菌的涤纶短纤维，用于混合的粉末仍在微米级，其粉末粒径大，比表面积小，与活性基团的有效接触面积少。并且，该专利中太极石粉末的应用方向在于杀螨，而并没有涉及到太极石的保健功效。期刊《纺织科学研究》发表的文章《化整为零》(2014年第5期，第36-37页)公开了一种太极石面料的织造过程，具体公开了将采集来的太极石用高科技提炼，经由多次复杂高温烧结淬炼后，运用纳米技术，把纳米粒子添加到纤维中，制成塑料母粒，再进行抽丝、切片等纺纱程序，最终应用于纺织品及其他产品上，所得到的太极石织物能够促进人体微循环，对缓解关节酸痛等病症具有一定的保健作用。但该公开内容中没有具体明确太极石面料的制造工艺，包括太极石母粒的制造方法。
发明内容
本发明的目的就是要克服上述现有技术的不足之处，提供一种太极石与聚酯纤维复合材料的制造方法，使得纳米级太极石粉体以共混的方式存在于聚酯纤维中，该太极石粉体均匀分散在纤维中，使太极石纤维发挥保健功效。
本发明采用的技术方案为：
一种太极石与聚酯纤维复合材料的制造方法，包括以下制备步骤：
(1)按照质量份数，树脂载体80～90份、太极石粉体10～20份、分散剂0.3～1.5份、抗氧剂0.5～0.6份，加入高速混合机中高速混合5-15分钟，再将混合均匀的物料加入双螺杆挤出机熔融共混，经双螺杆挤出机的剪切、混炼、挤出，再通过冷却、切粒工序制得太极石聚酯母粒；
(2)按太极石粉体占聚酯纤维质量分数1％～2％的比例确定太极石聚酯母粒与聚酯纤维的混合比例，混合后按照母粒法纺丝制得太极石聚酯预取向丝，该预取向丝经加弹工艺制得太极石聚酯拉伸变形丝。
所述的树脂载体为聚对苯二甲酸丁二酯树脂；所述的太极石粉体平均粒径为800nm以下，所述的聚酯纤维为涤纶纤维。
所述的双螺杆挤出机各区温度为180℃～260℃。
所述纺丝温度为280-292℃，纺丝速度为2800-3200m/min。
所述加弹设备的第一热箱温度为180-215℃，加弹速度为450-700m/min。
所述的分散剂为乙撑双硬脂酸酰胺、乙撑双-12-羟基硬脂酸酰胺、石蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡中的一种或多种。
所述的抗氧剂为1010抗氧剂、168抗氧剂中的一种或两种。
本发明所得的太极石与聚酯纤维复合材料不仅具有发射远红外线、抗紫外功能，还具有促进人体血液微循环的作用。该复合材料能有效将人体脑电波中的高频β波(14-30Hz)转换成低频谱的脑电波θ波(4-8Hz)，α波(8-14Hz)，从而达到减缓抑郁、改善睡眠的作用。
本发明的有益效果是：
(1)本发明选用纳米级太极石粉体的粒度分布中D90粒径在800nm以下，有利于制备具有良好可纺性的太极石母粒。
(2)本发明使用的太极石粉体由天然太极石矿物经高温淬炼制得，具有源于天然、安全环保特点。
(3)本发明优选乙撑双-12-羟基硬脂酸酰胺(EBH)作为分散剂，具有良好的分散性和润滑性，以及抗静电和脱模效果，可适用于更高温度下的加工。
(4)本发明所述的太极石聚酯母粒和太极石聚酯纤维制备简单，太极石粉体在树脂载体和纤维中的分散性好，采用母粒法纺丝具有批量小、生产方式灵活的特点。
(5)本发明得到的太极石与聚酯纤维复合材料，其技术效果是将太极石亚纳米粉体通过分散剂的作用和聚酯纤维组成杂化功能材料，制得的功能纤维手感舒适、强度高、具有优异的远红外、抗紫外功能，还具有保健和改善睡眠的功能。
具体实施方式
结合实施例说明本发明的具体技术方案。
实施例1
(1)按照表1称取各组分，加入高速混合机中混合10分钟，再将混合均匀的物料加入双螺杆挤出机熔融共混，经双螺杆挤出机的剪切、混炼、挤出，再通过冷却、切粒工序制得太极石聚酯母粒。
表1各组分用量表(重量份)
Figure BDA0001833342940000031
所述螺杆分10个区，各区温度依次为180℃、190℃、220℃、240℃、250℃、260℃、260℃、260℃、255℃、250℃，螺杆挤出口前安装两块交叉排列的250目滤网，以过滤粒径较大的粒子。所述的树脂载体为聚对苯二甲酸丁二酯树脂；所述的太极石粉体的粒度分布中D90粒径在800nm以下；所述的分散剂为乙撑双-12-羟基硬脂酸酰胺(EBH)；所述的抗氧剂为1010抗氧剂。所得的太极石聚酯母粒外观为白色圆柱状颗粒，大小均匀，粒度大小约3mm*3mm，熔点为228.5℃，具有耐热性，特性粘度为0.75dl/g。根据纺丝经验，一般过滤压力值DF小于0.2Mpa·cm2/g，母粒中功能粉体的分散性较好，本实施例中所得的太极石聚酯母粒过滤压力值DF为0.09Mpa·cm2/g，说明其具有较好的分散性。
(2)将上述方法所得的太极石聚酯母粒通过母粒法纺丝技术，按太极石粉体占聚酯纤维质量分数2％的比例确定母粒与聚酯切片的混合比例，并经干燥、熔融挤出、纺丝、上油、卷绕等工序制得太极石聚酯预取向丝(POY)，该预取向丝经加弹加工制得规格为75D/72F的聚酯拉伸变形丝(DTY)。所述纺丝温度为280℃，纺丝速度为2800m/min，所述加弹设备的第一热箱温度为180℃，加弹速度为450m/min。所述的聚酯纤维为涤纶纤维。
该太极石聚酯DTY进一步制成面料后，按照《GB/T 30127-2013纺织品远红外性能的检测和评价》进行测试，远红外线平均发射率为90％；按照《GB/T18830-2002纺织品防紫外线性能的评定》进行测试，紫外线防护系数UPF＞30。
实施例2
(1)按照表1称取各组分，加入高速混合机中混合15分钟，再将混合均匀的物料加入双螺杆挤出机熔融共混，经双螺杆挤出机的剪切、混炼、挤出，再通过冷却、切粒工序制得太极石聚酯母粒。所述螺杆分10个区，各区温度为180℃、190℃、220℃、240℃、250℃、260℃、260℃、260℃、255℃、250℃，螺杆挤出口前安装两块交叉排列的250目滤网，以过滤粒径较大的粒子。所述的树脂载体为聚对苯二甲酸丁二酯树脂；所述的太极石粉体的粒度分布中D90粒径在800nm以下；所述的分散剂为0.5份EBH和0.2份硬脂酸钙；所述的抗氧剂为168抗氧剂。所得的太极石聚酯母粒外观为白色圆柱状颗粒，大小均匀，粒度大小约3mm*3mm，熔点为228.0℃，具有耐热性，特性粘度为0.75dl/g，过滤压力值DF为0.08Mpa·cm2/g。
(2)将上述方法所得的太极石聚酯母粒通过母粒法纺丝技术，按太极石粉体占聚酯纤维质量分数1％的比例确定母粒与聚酯切片的混合比例，并经干燥、熔融挤出、纺丝、上油、卷绕等工序制得太极石聚酯预取向丝(POY)，该预取向丝经加弹加工制得规格为75D/72F的聚酯拉伸变形丝(DTY)。所述纺丝温度为292℃，纺丝速度为3200m/min，所述加弹设备的第一热箱温度为215℃，加弹速度为700m/min。所述的聚酯纤维为涤纶纤维。
该太极石聚酯DTY进一步制成面料后，按照《GB/T 30127-2013纺织品远红外性能的检测和评价》进行测试，远红外线平均发射率为89％；按照《GB/T18830-2002纺织品防紫外线性能的评定》进行测试，紫外线防护系数UPF＞30。
实施例3
(1)按照表1称取各组分，加入高速混合机中混合15分钟，再将混合均匀的物料加入双螺杆挤出机熔融共混，经双螺杆挤出机的剪切、混炼、挤出，再通过冷却、切粒工序制得太极石聚酯母粒。所述螺杆分10个区，各区温度为180℃、190℃、220℃、240℃、250℃、260℃、260℃、260℃、255℃、250℃，螺杆挤出口前安装两块交叉排列的250目滤网，以过滤粒径较大的粒子。所述的树脂载体为聚对苯二甲酸丁二酯树脂；所述的太极石粉体的粒度分布中D90粒径在800nm以下；所述的分散剂为1份EBH和0.5份聚乙烯蜡；所述的抗氧剂为168抗氧剂。所得的太极石聚酯母粒外观为白色圆柱状颗粒，大小均匀，粒度大小约3mm*3mm，熔点为228.0℃，具有耐热性，特性粘度为0.75dl/g，过滤压力值DF为0.15Mpa·cm2/g，说明其具有较好的分散性。
(2)将上述方法所得的太极石聚酯母粒通过母粒法纺丝技术，按太极石粉体占聚酯纤维质量分数1％的比例确定母粒与聚酯切片的混合比例，并经干燥、熔融挤出、纺丝、上油、卷绕等工序制得太极石聚酯预取向丝(POY)，该预取向丝经加弹加工制得规格为75D/72F的聚酯拉伸变形丝(DTY)。所述纺丝温度为288℃，纺丝速度为3000m/min，所述加弹设备的第一热箱温度为205℃，加弹速度为600m/min。所述的聚酯纤维为涤纶纤维。
该太极石聚酯DTY进一步制成面料后，按照《GB/T 30127-2013纺织品远红外性能的检测和评价》进行测试，远红外线平均发射率为88％；按照《GB/T18830-2002纺织品防紫外线性能的评定》进行测试，紫外线防护系数UPF＞30。
实施例4
(1)按照表1称取各组分，加入高速混合机中混合15分钟，再将混合均匀的物料加入双螺杆挤出机熔融共混，经双螺杆挤出机的剪切、混炼、挤出，再通过冷却、切粒工序制得太极石聚酯母粒。所述螺杆分10个区，各区温度为180℃、190℃、220℃、240℃、250℃、260℃、260℃、260℃、255℃、250℃，螺杆挤出口前安装两块交叉排列的250目滤网，以过滤粒径较大的粒子。所述的树脂载体为聚对苯二甲酸丁二酯树脂；所述的太极石粉体的粒度分布中D90粒径在800nm以下；所述的分散剂为EBS；所述的抗氧剂为1010抗氧剂。所得的太极石聚酯母粒外观为白色圆柱状颗粒，大小均匀，粒度大小约3mm*3mm，熔点为228.5℃，具有耐热性，特性粘度为0.75dl/g，过滤压力值DF为0.16Mpa·cm2/g。
(2)将上述方法所得的太极石聚酯母粒通过母粒法纺丝技术，按太极石粉体占聚酯纤维质量分数2％的比例确定母粒与聚酯切片的混合比例，并经干燥、熔融挤出、纺丝、上油、卷绕等工序制得太极石聚酯预取向丝(POY)，该预取向丝经加弹加工制得规格为75D/72F的聚酯拉伸变形丝(DTY)。所述纺丝温度为290℃，纺丝速度为3100m/min，所述加弹设备的第一热箱温度为210℃，加弹速度为650m/min。所述的聚酯纤维为涤纶纤维。
该太极石聚酯DTY进一步制成面料后，按照《GB/T 30127-2013纺织品远红外性能的检测和评价》进行测试，远红外线平均发射率为89％；按照《GB/T18830-2002纺织品防紫外线性能的评定》进行测试，紫外线防护系数UPF＞30。

Claims (1)

1.一种太极石与聚酯纤维复合材料的制造方法，其特征在于：其包括以下制备步骤：
(1)按照质量份数，树脂载体80～90份、太极石粉体10～20份、分散剂0.3～1.5份、抗氧剂0.5～0.6份，加入高速混合机中高速混合5-15分钟，再将混合均匀的物料加入双螺杆挤出机熔融共混，所述的双螺杆挤出机各区温度为180℃～260℃；经双螺杆挤出机的剪切、混炼、挤出，再通过冷却、切粒工序制得太极石聚酯母粒；
所述的分散剂为乙撑双-12-羟基硬脂酸酰胺；
所述的抗氧剂为1010抗氧剂、168抗氧剂中的一种或两种；
所述的树脂载体为聚对苯二甲酸丁二酯树脂；所述的太极石粉体的粒度分布中D90粒径在800nm以下，所述的聚酯纤维为涤纶纤维；
(2)按太极石粉体占聚酯纤维质量分数1％～2％的比例确定太极石聚酯母粒与聚酯纤维的混合比例，混合后按照母粒法纺丝制得太极石聚酯预取向丝，所述纺丝温度为280-292℃，纺丝速度为2800-3200m/min；该预取向丝经加弹工艺制得太极石聚酯拉伸变形丝；
加弹设备的第一热箱温度为180-215℃，加弹速度为450-700m/min。
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