CN109371494A - 一种具有防红外透视功能的皮芯型复合聚酯纤维 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种具有防红外透视功能的皮芯型复合聚酯纤维，其包括皮层和芯层，皮层将芯层包覆，所述芯层的截面为圆形，所述皮层由PET聚酯和第一聚酯母粒组成，所述芯层由PET聚酯和第二聚酯母粒组成；所述第一聚酯母粒由第一粉体与聚酯切片经混合、经造粒得到，所述第一粉体为CuS/CuO纳米花和碳纳米管的混合物；所述第二聚酯母粒由第二粉体与聚酯切片经混合、经造粒得到；所述第二粉体为CuS/Ag纳米花和TiO2纳米粒子的混合物。

Description

一种具有防红外透视功能的皮芯型复合聚酯纤维
技术领域
本申请涉及聚酯纤维技术领域，尤其涉及一种具有防红外透视功能的皮芯型复合聚酯纤维。
背景技术
功能性纤维是指能提供舒适性、保健性、安全性等方面特殊功能以及能在特殊条件下应用的纤维，目前，基于聚酯纤维的功能性纺织品不断问世，也越来越受到消费者的青睐和关注，如抗静电、紫外屏蔽、负离子等高功能纤维的应用大大增多。然而，很少有技术方案涉及聚酯纤维的防红外透视功能。
红外光可以穿透大气烟雾、粉尘及轻薄织物等，由于红外线具有较强的穿透性，使的红外线摄影与透视常联系在一起，因此，纤维类纺织品在一定程度上能够实现红外成像，而这会给个人隐私带来困扰。
发明内容
为至少解决上述问题之一，本发明旨在提供一种具有防红外透视功能的皮芯型复合聚酯纤维。
本发明的实施例中提供了一种具有防红外透视功能的皮芯型复合聚酯纤维，其包括皮层和芯层，皮层将芯层包覆，所述芯层的截面为圆形，所述皮层由PET聚酯和第一聚酯母粒组成，所述芯层由PET聚酯和第二聚酯母粒组成；
所述第一聚酯母粒由第一粉体与聚酯切片经混合、经造粒得到，所述第一粉体为CuS/CuO纳米花和碳纳米管的混合物；
所述第二聚酯母粒由第二粉体与聚酯切片经混合、经造粒得到；所述第二粉体为CuS/Ag纳米花和TiO2纳米粒子的混合物。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本发明复合聚酯纤维的皮层和芯层中均添加有功能母粒，通过填料的添加，产生了意料不到的技术效果，使得该聚酯纤维具备了良好的红外线吸收和反射效果，进而防止了红外线的透视。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
本申请的实施例涉及一种具有防红外透视功能的皮芯型复合聚酯纤维，该复合聚酯纤维的皮层和芯层中均添加有功能母粒，通过填料的添加，产生了意料不到的技术效果，使得该聚酯纤维具备了良好的红外线吸收和反射效果，进而防止了红外线的透视。
本申请的第一实施例涉及一种具有防红外透视功能的皮芯型复合聚酯纤维，其包括皮层和芯层，所述芯层的截面为圆形，皮层将芯层包覆，该皮层由PET聚酯和第一聚酯母粒组成，芯层由PET聚酯和第二聚酯母粒组成。
具体的，所述第一聚酯母粒由第一粉体与聚酯切片经混合、经造粒得到，所述第二聚酯母粒由第二粉体与聚酯切片经混合、经造粒得到；
更具体的，所述第一粉体为CuS/CuO纳米花和碳纳米管的混合物，所述第二粉体为CuS/Ag纳米花和TiO2纳米粒子的混合物。
通过上述皮层和芯层的设置，尤其是在皮层和芯层中均设有填料，其中，皮层作为红外线的吸收层，芯层作为红外线的反射层，其能够将一部分透过皮层的红外线反射到皮层进行吸收，进而促进了对于红外光的吸收，这种结构对于防止红外线的透视发挥意料不到的有益效果。
同时，上述皮层和芯层能够协同发挥作用，对于红外线的吸收和反射均意料不到的大大提高，从而增强了聚酯纤维的防透视效果。
优选地，所述皮层和芯层呈同心圆环结构；
优选地，所述皮层占复合聚酯纤维总重量的20～60％；
一种优选实施方式为，在皮层中，所述第一粉体的质量含量为0.5-3wt.％；在芯层中，所述第二粉体的质量含量为2-5wt.％。
关于第一粉体，如上所述，第一粉体为CuS/CuO纳米花和碳纳米管的混合物，其中，CuS/CuO纳米花中，CuO为负载在CuS纳米花上的纳米粒子；CuS/CuO纳米花和碳纳米管的质量比例为3:4。硫化铜纳米结构具有非常宽的能带结构，其具有非线性光学性能，并且具有良好的光热转换性能，本实施例中将CuO与CuS、碳纳米管结合成粉体，该粉体对于较宽频率的红外光具有良好的吸收效果，同时，该纳米花状结构能够作为碳纳米管和氧化铜的分散剂，从而达到均匀吸收红外线的效果。
一种优选实施方式为，所述碳纳米管为单壁碳纳米管，长度优选为5～10微米；所述CuS/CuO纳米花中，CuS与CuO的质量比为1:7，所述CuO纳米粒子粒径为50nm，所述CuS纳米花是由厚度为300nm的薄片结构叠加而成的花瓣结构，CuS纳米花的直径为5～7微米。
关于第二粉体，如上所述，第二粉体为CuS/Ag纳米花和TiO2纳米粒子的混合物，其中，CuS/Ag纳米花中，Ag为负载在CuS纳米花上的纳米粒子；CuS/Ag纳米花和TiO2纳米粒子的质量比例为1:3。本实施例中将CuS与Ag、TiO2纳米粒子结合成粉体，该粉体对于红外光具有良好的反射效果，进而促进了皮层对于红外光的吸收，同时，该纳米花状结构能够作为Ag和TiO2纳米粒子的分散剂，从而达到均匀反射红外线的效果。
一种优选实施方式为，所述TiO2纳米粒子粒径为100nm；所述CuS/Ag纳米花中，CuS与Ag的质量比为1:4，所述Ag纳米粒子粒径为50nm，所述CuS纳米花是由厚度为300nm的薄片结构叠加而成的花瓣结构，CuS纳米花的直径为5～7微米。
本申请的第二实施例在第一实施例基础上，不同之处在于，所述芯层的截面为正三角形结构，所述皮层将所述芯层包覆。
此外，本申请还公开了上述复合聚酯纤维的制备过程：
(1)将第一粉体、第二粉体分别与聚酯切片进行预捏合，然后熔融共混制得第一粉体、第二粉体含量均为30wt.％的第一聚酯母粒和第二聚酯母粒；
(2)将聚酯切片与上述第一聚酯母粒预分散，得到皮层聚酯；将聚酯切片与上述第二聚酯母粒预分散，得到芯层聚酯；
然后将所述皮层聚酯与芯层聚酯分别用双螺杆挤出机组和单螺杆挤出机组熔融输送，分配到皮芯型喷丝板的各个喷丝孔，从喷丝孔中射出，最后冷却凝固、上油、导丝、卷绕即可。
其中，步骤(1)中所述的捏合的温度为120℃，时间为100min。
其中，步骤(1)中所述第一粉体是由如下步骤得到：
将0.7g的CuCl2·2H2O加入到35mL的N,N-二甲基甲酰胺溶液中，搅拌均匀得到溶液A；然后将0.8g硫脲加入到35mL的N,N-二甲基甲酰胺溶液中，搅拌均匀得到溶液B；再将碳纳米管、CuO纳米粒子和1g的聚乙烯吡咯烷酮加入到溶液B中，充分搅拌后得到溶液C；然后将溶液C缓慢加入到溶液A中，搅拌60min，得到溶液D，将溶液D放入聚四氟乙烯反应釜中，在190℃下反应2h，自然冷却降温，将产物用去离子水和乙醇清洗，得到第一粉体；
第二粉体的制备方法与第一粉体类似，不再赘述。
其中，步骤(2)中，在皮层聚酯中，所述第一粉体的质量含量为0.5-3wt.％；在芯层聚酯中，所述第二粉体的质量含量为2-5wt.％；
步骤(2)中所述的双螺杆挤出机组的温度为230～265℃，箱体温度为260℃；单螺杆挤出机组温度设置为260～295℃，箱体温度292℃；公共箱体温度290℃。
步骤(2)中所述的冷却为采用冷却风冷却，其中侧吹风风压为50～500Pa，风速为0.2～1.2m/s，风温为15～20℃，风湿度为65～80％。
步骤(2)中所述的卷绕中牵伸卷绕速度为2500～4500m/min。
下面结合具体实施例对本发明做出进一步说明：
实施例1
如下为本发明所述复合聚酯纤维的制备过程：
步骤1，制备第一粉体
将0.7g的CuCl2·2H2O加入到35mL的N,N-二甲基甲酰胺溶液中，搅拌均匀得到溶液A；然后将0.8g硫脲加入到35mL的N,N-二甲基甲酰胺溶液中，搅拌均匀得到溶液B；再将碳纳米管、CuO纳米粒子和1g的聚乙烯吡咯烷酮加入到溶液B中，充分搅拌后得到溶液C；然后将溶液C缓慢加入到溶液A中，搅拌60min，得到溶液D，将溶液D放入聚四氟乙烯反应釜中，在190℃下反应2h，自然冷却降温，将产物用去离子水和乙醇清洗，得到第一粉体；
步骤2，制备第二粉体
将0.7g的CuCl2·2H2O加入到35mL的N,N-二甲基甲酰胺溶液中，搅拌均匀得到溶液A1；然后将0.8g硫脲加入到35mL的N,N-二甲基甲酰胺溶液中，搅拌均匀得到溶液B1；再将TiO2纳米粒子、Ag纳米粒子和1g的聚乙烯吡咯烷酮加入到溶液B1中，充分搅拌后得到溶液C1；然后将溶液C1缓慢加入到溶液A1中，搅拌60min，得到溶液D1，将溶液D1放入聚四氟乙烯反应釜中，在190℃下反应2h，自然冷却降温，将产物用去离子水和乙醇清洗，得到第二粉体；
步骤3，制备聚酯母粒
将第一粉体、第二粉体分别与聚酯切片进行预捏合，捏合的温度均为120℃，时间均为100min，然后经过双螺杆挤出机熔融共混制得第一粉体、第二粉体含量均为30wt.％的第一聚酯母粒和第二聚酯母粒；
步骤4，制备复合聚酯纤维
将聚酯切片与上述第一聚酯母粒预分散，得到皮层聚酯；将聚酯切片与上述第二聚酯母粒预分散，得到芯层聚酯；
然后将所述皮层聚酯与芯层聚酯分别用双螺杆挤出机组和单螺杆挤出机组熔融输送，(其中，双螺杆挤出机组的温度为230～265℃，箱体温度为260℃；单螺杆挤出机组温度设置为260～295℃，箱体温度292℃；公共箱体温度290℃)分配到皮芯型喷丝板的各个喷丝孔，从喷丝孔中射出，冷却凝固成丝条，其中侧吹风风压为50～500Pa，风速为0.2～1.2m/s，风温为15～20℃，风湿度为65～80％，冷却后丝束经导丝器由专用油剂上油后，通过甬道到达卷绕工序，经上下导丝盘改变走向、调节张力后，进入卷绕机卷绕成丝饼，牵伸卷绕速度为2500～4500m/min。
其中，所述芯层的截面为圆形结构，所述皮层将所述芯层包覆；在皮层中，所述第一粉体的质量含量为0.5wt.％；在芯层中，所述第二粉体的质量含量为2wt.％。
力学性能：单丝纤度为1.7dtex，断裂强度为3.6cN/dtex，断裂伸长率为34％。
红外透射率：采用紫外-可见分光光度计对聚酯纤维在950nm波长下进行近红外透射率测试，发现透射率为4.2％。
实施例2
如下为本发明所述复合聚酯纤维的制备过程：
步骤1，制备第一粉体
将0.7g的CuCl2·2H2O加入到35mL的N,N-二甲基甲酰胺溶液中，搅拌均匀得到溶液A；然后将0.8g硫脲加入到35mL的N,N-二甲基甲酰胺溶液中，搅拌均匀得到溶液B；再将碳纳米管、CuO纳米粒子和1g的聚乙烯吡咯烷酮加入到溶液B中，充分搅拌后得到溶液C；然后将溶液C缓慢加入到溶液A中，搅拌60min，得到溶液D，将溶液D放入聚四氟乙烯反应釜中，在190℃下反应2h，自然冷却降温，将产物用去离子水和乙醇清洗，得到第一粉体；
步骤2，制备第二粉体
将0.7g的CuCl2·2H2O加入到35mL的N,N-二甲基甲酰胺溶液中，搅拌均匀得到溶液A1；然后将0.8g硫脲加入到35mL的N,N-二甲基甲酰胺溶液中，搅拌均匀得到溶液B1；再将TiO2纳米粒子、Ag纳米粒子和1g的聚乙烯吡咯烷酮加入到溶液B1中，充分搅拌后得到溶液C1；然后将溶液C1缓慢加入到溶液A1中，搅拌60min，得到溶液D1，将溶液D1放入聚四氟乙烯反应釜中，在190℃下反应2h，自然冷却降温，将产物用去离子水和乙醇清洗，得到第二粉体；
步骤3，制备聚酯母粒
将第一粉体、第二粉体分别与聚酯切片进行预捏合，捏合的温度均为120℃，时间均为100min，然后经过双螺杆挤出机熔融共混制得第一粉体、第二粉体含量均为30wt.％的第一聚酯母粒和第二聚酯母粒；
步骤4，制备复合聚酯纤维
将聚酯切片与上述第一聚酯母粒预分散，得到皮层聚酯；将聚酯切片与上述第二聚酯母粒预分散，得到芯层聚酯；
然后将所述皮层聚酯与芯层聚酯分别用双螺杆挤出机组和单螺杆挤出机组熔融输送，(其中，双螺杆挤出机组的温度为230～265℃，箱体温度为260℃；单螺杆挤出机组温度设置为260～295℃，箱体温度292℃；公共箱体温度290℃)分配到皮芯型喷丝板的各个喷丝孔，从喷丝孔中射出，冷却凝固成丝条，其中侧吹风风压为50～500Pa，风速为0.2～1.2m/s，风温为15～20℃，风湿度为65～80％，冷却后丝束经导丝器由专用油剂上油后，通过甬道到达卷绕工序，经上下导丝盘改变走向、调节张力后，进入卷绕机卷绕成丝饼，牵伸卷绕速度为2500～4500m/min。
其中，所述芯层的截面为圆形结构，所述皮层将所述芯层包覆；在皮层中，所述第一粉体的质量含量为3wt.％；在芯层中，所述第二粉体的质量含量为5wt.％。
力学性能：单丝纤度为1.6dtex，断裂强度为3.2cN/dtex，断裂伸长率为34％。
红外透射率：采用紫外-可见分光光度计对聚酯纤维在950nm波长下进行近红外透射率测试，发现透射率为4.1％。
实施例3
如下为本发明所述复合聚酯纤维的制备过程：
步骤1，制备第一粉体
将0.7g的CuCl2·2H2O加入到35mL的N,N-二甲基甲酰胺溶液中，搅拌均匀得到溶液A；然后将0.8g硫脲加入到35mL的N,N-二甲基甲酰胺溶液中，搅拌均匀得到溶液B；再将碳纳米管、CuO纳米粒子和1g的聚乙烯吡咯烷酮加入到溶液B中，充分搅拌后得到溶液C；然后将溶液C缓慢加入到溶液A中，搅拌60min，得到溶液D，将溶液D放入聚四氟乙烯反应釜中，在190℃下反应2h，自然冷却降温，将产物用去离子水和乙醇清洗，得到第一粉体；
步骤2，制备第二粉体
将0.7g的CuCl2·2H2O加入到35mL的N,N-二甲基甲酰胺溶液中，搅拌均匀得到溶液A1；然后将0.8g硫脲加入到35mL的N,N-二甲基甲酰胺溶液中，搅拌均匀得到溶液B1；再将TiO2纳米粒子、Ag纳米粒子和1g的聚乙烯吡咯烷酮加入到溶液B1中，充分搅拌后得到溶液C1；然后将溶液C1缓慢加入到溶液A1中，搅拌60min，得到溶液D1，将溶液D1放入聚四氟乙烯反应釜中，在190℃下反应2h，自然冷却降温，将产物用去离子水和乙醇清洗，得到第二粉体；
步骤3，制备聚酯母粒
将第一粉体、第二粉体分别与聚酯切片进行预捏合，捏合的温度均为120℃，时间均为100min，然后经过双螺杆挤出机熔融共混制得第一粉体、第二粉体含量均为30wt.％的第一聚酯母粒和第二聚酯母粒；
步骤4，制备复合聚酯纤维
将聚酯切片与上述第一聚酯母粒预分散，得到皮层聚酯；将聚酯切片与上述第二聚酯母粒预分散，得到芯层聚酯；
然后将所述皮层聚酯与芯层聚酯分别用双螺杆挤出机组和单螺杆挤出机组熔融输送，(其中，双螺杆挤出机组的温度为230～265℃，箱体温度为260℃；单螺杆挤出机组温度设置为260～295℃，箱体温度292℃；公共箱体温度290℃)分配到皮芯型喷丝板的各个喷丝孔，从喷丝孔中射出，冷却凝固成丝条，其中侧吹风风压为50～500Pa，风速为0.2～1.2m/s，风温为15～20℃，风湿度为65～80％，冷却后丝束经导丝器由专用油剂上油后，通过甬道到达卷绕工序，经上下导丝盘改变走向、调节张力后，进入卷绕机卷绕成丝饼，牵伸卷绕速度为2500～4500m/min。
其中，所述芯层的截面为圆形结构，所述皮层将所述芯层包覆；在皮层中，所述第一粉体的质量含量为2.5wt.％；在芯层中，所述第二粉体的质量含量为4wt.％。
力学性能：单丝纤度为1.3dtex，断裂强度为2.7cN/dtex，断裂伸长率为28％。
红外透射率：采用紫外-可见分光光度计对聚酯纤维在950nm波长下进行近红外透射率测试，发现透射率为6.8％。
实施例4
本实施例在实施例1基础上，不同之处在于，所述芯层的截面为正三角形结构，所述皮层将所述芯层包覆。
力学性能：单丝纤度为1.8dtex，断裂强度为3.2cN/dtex，断裂伸长率为37％。
红外透射率：采用紫外-可见分光光度计对聚酯纤维在950nm波长下进行近红外透射率测试，发现透射率为6.0％。
以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种具有防红外透视功能的皮芯型复合聚酯纤维，其包括皮层和芯层，皮层将芯层包覆，其特征在于，所述芯层的截面为圆形，所述皮层由PET聚酯和第一聚酯母粒组成，所述芯层由PET聚酯和第二聚酯母粒组成；
所述第一聚酯母粒由第一粉体与聚酯切片经混合、经造粒得到，所述第一粉体为CuS/CuO纳米花和碳纳米管的混合物；
所述第二聚酯母粒由第二粉体与聚酯切片经混合、经造粒得到；所述第二粉体为CuS/Ag纳米花和TiO2纳米粒子的混合物。
2.根据权利要求1所述的皮芯型复合聚酯纤维，其特征在于，所述皮层和芯层呈同心圆环结构。
3.根据权利要求2所述的皮芯型复合聚酯纤维，其特征在于，所述皮层占复合聚酯纤维总重量的20～60％。
4.根据权利要求3所述的皮芯型复合聚酯纤维，其特征在于，在皮层中，所述第一粉体的质量含量为0.5-3wt.％；在芯层中，所述第二粉体的质量含量为2-5wt.％。
5.根据权利要求4所述的皮芯型复合聚酯纤维，其特征在于，所述第一粉体为CuS/CuO纳米花和碳纳米管的混合物，其中，CuS/CuO纳米花中，CuO为负载在CuS纳米花上的纳米粒子；CuS/CuO纳米花和碳纳米管的质量比例为3:4。
6.根据权利要求5所述的皮芯型复合聚酯纤维，其特征在于，所述碳纳米管为单壁碳纳米管，长度优选为5～10微米；所述CuS/CuO纳米花中，CuS与CuO的质量比为1:7，所述CuO纳米粒子粒径为50nm，所述CuS纳米花是由厚度为300nm的薄片结构叠加而成的花瓣结构，CuS纳米花的直径为5～7微米。
7.根据权利要求4所述的皮芯型复合聚酯纤维，其特征在于，所述第二粉体为CuS/Ag纳米花和TiO2纳米粒子的混合物，其中，CuS/Ag纳米花中，Ag为负载在CuS纳米花上的纳米粒子；CuS/Ag纳米花和TiO2纳米粒子的质量比例为1:3。
8.根据权利要求7所述的皮芯型复合聚酯纤维，其特征在于，所述TiO2纳米粒子粒径为100nm；所述CuS/Ag纳米花中，CuS与Ag的质量比为1:4，所述Ag纳米粒子粒径为50nm，所述CuS纳米花是由厚度为300nm的薄片结构叠加而成的花瓣结构，CuS纳米花的直径为5～7微米。
9.根据权利要求1所述的皮芯型复合聚酯纤维，其特征在于，所述复合聚酯纤维的制备过程：
(1)将第一粉体、第二粉体分别与聚酯切片进行预捏合，然后熔融共混制得第一粉体、第二粉体含量均为30wt.％的第一聚酯母粒和第二聚酯母粒；
(2)将聚酯切片与上述第一聚酯母粒预分散，得到皮层聚酯；将聚酯切片与上述第二聚酯母粒预分散，得到芯层聚酯；
然后将所述皮层聚酯与芯层聚酯分别用双螺杆挤出机组和单螺杆挤出机组熔融输送，分配到皮芯型喷丝板的各个喷丝孔，从喷丝孔中射出，最后冷却凝固、上油、导丝、卷绕即可。
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