CN109440223A - 一种螺旋多孔结构的导湿纤维材料制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于功能纤维技术领域，具体涉及一种螺旋多孔结构的导湿纤维材料制备方法，具体包括如下步骤：（1）原料挤出，铸带，造粒，切片；（2）切片熔融挤出；（3）纤维丝束卷绕；（4）卷绕丝上油，拉伸；（5）螺纹滚筒定型，浸泡去除纤维中的成孔剂，晾干即得螺旋多孔纤维。本发明的一种螺旋多孔结构的导湿纤维材料制备方法，制得的纤维螺旋多孔结构分布均匀，螺旋结构可以快速高效的吸收大量汗水，多孔结构能够快速促进水气的蒸发，使得纤维织物迅速恢复干燥，透气性也比较好；过程简单，易于操作，环境友好无污染，能耗低，规模化生产易于控制。
Description
技术领域
本发明属于功能纤维技术领域，具体涉及一种螺旋多孔结构的导湿纤维材料制备方法。
背景技术
我国聚酯纤维产业生产技术和产量已经实现了快速发展，达到或超过了国际先进水平，但在产品的高性能、功能化、复合型、高品质、高附加值、舒适型和超天然纤维等方面的研究开发存在亟需解决的瓶颈难题，尤其是与日本、欧美等国家的高科技化纤及产品相比，还有很大差距，仍面临着巨大的挑战，所述的聚酯包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等聚酯及其改性物。因此，如何解决高性能、功能化、舒适型等方向发展的难题，加快超仿真、功能性、差别化纤维、生物质纤维、低成本高性能化学纤维等非常规品种高附加值产品的加工技术和产业化研发，已成为各国纺织企业新品开发的重点，是目前纤维产业的重大挑战，也是当今新纤维材料重点研究的发展方向。
随着人们对服装面料要求的提高，改善合成纤维的功能性和服用性成为化纤企业和科研单位的研究开发方向。由于普通涤纶吸湿性差，穿着闷热，天然纤维织物又缺乏易洗快干的特点，所以开发具有导湿快干性能的涤纶吸湿排汗纤维成为近年来国内外关注的热点，而开发改性涤纶以提高其吸湿、导湿等性能已成为各国涤纶生产和科研部门最为关心的研发方向之一。经初步研究表明，在相同纤维品种的情况下，织物的吸湿性与快干性除与织物的组织有关外，组成织物的纤维的结构及导湿特性对其也有影响。
基于聚酯所具有的特殊分子结构，使得聚酯纤维与其他合成纤维相比吸湿性相对较差，特别是与天然纤维相比则更是存在明显差异，影响了人们穿着的舒适性。因此，提高现有聚酯纤维的吸湿排汗效果，改善穿着的舒适性成为国内外近十年来研制的主公方向。对于聚酯纤维在吸湿领域方面的改性探索经历了较长一段时间，其目的是通过不同的方式，增强纤维的吸湿性能。其方法可归纳为以下两方面：(1)通过亲水物质或基团的引入，以不同的方式增强聚酯纤维的亲水性能，从而提高吸湿效果；(2)通过异性化，增强纤维的毛细吸附效益，以及通过表面的增大，加快水分蒸发进程。目前改变喷丝孔形状对于提高纤维的吸湿排汗效果是最简单、最直观，也是最行之有效的方法。其主要是通过异性纤维本身所具有的沟槽，产生毛细效应来实现高吸附，通过表面积的增加来提高水分的挥发。
综上，基于现有技术及产品质量存在缺陷的现状，需要一种结构变化，异性表面形貌的导湿纤维的生产工艺，实现产品具有容易吸取大量液体、快速将汗液排出衣物的的优良特性；同时具有功能化、舒适美观、绿色环保、健康时尚等特性以及技术含量高、附加值高和市场发展前景好的特点。
发明内容
本发明的目的是提供一种螺旋多孔结构的导湿纤维材料制备方法，制得的纤维螺旋多孔结构分布均匀，螺旋结构可以快速高效的吸收大量汗水，多孔结构能够快速促进水气的蒸发，使得纤维织物迅速恢复干燥，透气性也比较好。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种螺旋多孔结构的导湿纤维材料制备方法，具体包括如下步骤：
(1)按重量分数计，将聚酯类聚合物70-90份、聚酰胺类聚合物10-30份、成孔剂5-8份、添加剂1-5份加入到高速分散机中混合均匀，经螺杆挤出机挤出，铸带，造粒，切片；
(2)将步骤(1)得到的切片在挤出机内于265-285℃温度下熔融，经多孔喷丝板挤出的熔体料条再经距喷丝板5-10cm的热甬道流出，在185-200℃下进行延时冷却；
(3)经热甬道流出的熔体料条迅速牵入热甬道下部的滚动装置，再牵入吹风装置中，进行冷却，在50-150m/min的卷绕速度下得到卷绕丝；
(4)将步骤(3)的卷绕丝上油，然后导入热拉伸装置进行拉伸；
(5)再将经热拉伸的丝素纤维导入螺纹滚筒定型装置，将得到的螺旋纤维浸入冷却水中，去除纤维中的成孔剂，水温为60-80℃，浸取时间为8-12h；在室温下鼓风晾干即得螺旋多孔纤维。
进一步，上述所述聚酯类聚合物为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯的一种或几种。
进一步，上述所述聚酰胺类聚合物为聚己内酰胺聚合物或聚己二酸己二胺聚合物。
进一步，上述所述成孔剂为聚乙烯吡咯烷酮或聚氧化乙烯中的一种或两种。
进一步，上述所述添加剂为10-30份抗氧剂1010、20-30份偶联剂KH570、15-25份PP-g-MAH组成。
进一步，上述所述喷丝板的直径为50-150um。
进一步，上述所述冷却成形工艺为侧吹风温度为20±2℃、侧吹风湿度为70±5％、侧吹风速度为0.45-0.60m/s。
进一步，上述所述拉伸热盘温度70-85℃，热板温度为135-150℃，拉伸比为3.0-3.5。
进一步，上述所述滚筒定型温度为150-175℃，螺纹比为0.75-0.9:1，定型时间为3-5min。
进一步，上述所述螺旋多孔纤维的直径为35-120um，孔的直径为300-800nm。
本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明的一种螺旋多孔结构的导湿纤维材料制备方法，聚酯类聚合物和聚酰胺类聚合物复合，提高纤维的强度，疏水性好。
(2)本发明的一种螺旋多孔结构的导湿纤维材料制备方法，制备的螺旋结构赋予纤维较大的比表面积，快速吸收大量水液体，多孔结构增强纤维的毛细吸附效益，以及通过表面的增大，加快水分蒸发进程。
(3)本发明的一种螺旋多孔结构的导湿纤维材料制备方法，过程简单，易于操作，环境友好无污染，能耗低，规模化生产易于控制。
具体实施方式
现在结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
一种螺旋多孔结构的导湿纤维材料制备方法，具体包括如下步骤：
(1)按重量分数计，将聚对苯二甲酸乙二醇酯80份、聚己内酰胺20份、聚乙烯吡咯烷酮8份、由20份抗氧剂1010、25份偶联剂KH570、20份PP-g-MAH组成的添加剂3份加入到高速分散机中混合均匀，经螺杆挤出机挤出，铸带，造粒，切片；
(2)将步骤(1)得到的切片在挤出机内于270℃温度下熔融，经直径为100um多孔喷丝板挤出的熔体料条，再经距喷丝板8cm的热甬道流出，在185℃下进行延时冷却；
(3)经热甬道流出的熔体料条迅速牵入热甬道下部的滚动装置，再牵入吹风装置中，进行冷却，在100m/min的卷绕速度下得到卷绕丝，所述冷却成形工艺为侧吹风温度为20℃、侧吹风湿度为70％、侧吹风速度为0.55m/s；
(4)将步骤(3)的卷绕丝上油，然后导入热拉伸装置进行拉伸，所述拉伸热盘温度80℃，热板温度为140℃，拉伸比为3.2；
(5)再将经热拉伸的丝素纤维导入温度为165℃，螺纹比为0.8:1的螺纹滚筒定型装置中，定型时间为4min，将得到的螺旋纤维浸入冷却水中，去除纤维中的成孔剂，水温为70℃，浸取时间为10h；在室温下鼓风晾干即得直径为85um，孔的直径为500nm的螺旋多孔纤维。
实施例2
一种螺旋多孔结构的导湿纤维材料制备方法，具体包括如下步骤：
(1)按重量分数计，将聚对苯二甲酸乙二醇酯70份、聚己内酰胺30份、聚乙烯吡咯烷酮5份、由25份抗氧剂1010、22份偶联剂KH570、15份PP-g-MAH组成的添加剂1份加入到高速分散机中混合均匀，经螺杆挤出机挤出，铸带，造粒，切片；
(2)将步骤(1)得到的切片在挤出机内于265℃温度下熔融，经直径为50um多孔喷丝板挤出的熔体料条，再经距喷丝板10cm的热甬道流出，在190℃下进行延时冷却；
(3)经热甬道流出的熔体料条迅速牵入热甬道下部的滚动装置，再牵入吹风装置中，进行冷却，在50m/min的卷绕速度下得到卷绕丝，所述冷却成形工艺为侧吹风温度为18℃、侧吹风湿度为72％、侧吹风速度为0.45m/s；
(4)将步骤(3)的卷绕丝上油，然后导入热拉伸装置进行拉伸，所述拉伸热盘温度70℃，热板温度为135℃，拉伸比为3.0；
(5)再将经热拉伸的丝素纤维导入温度为150℃，螺纹比为0.75:1的螺纹滚筒定型装置中，定型时间为3min，将得到的螺旋纤维浸入冷却水中，去除纤维中的成孔剂，水温为60℃，浸取时间为12h；在室温下鼓风晾干即得直径为35um，孔的直径为300nm的螺旋多孔纤维。
实施例3
一种螺旋多孔结构的导湿纤维材料制备方法，具体包括如下步骤：
(1)按重量分数计，将聚对苯二甲酸丙二醇酯90份、聚己内酰胺10份、聚氧化乙烯6份、由10份抗氧剂1010、28份偶联剂KH570、18份PP-g-MAH组成的添加剂5份加入到高速分散机中混合均匀，经螺杆挤出机挤出，铸带，造粒，切片；
(2)将步骤(1)得到的切片在挤出机内于275℃温度下熔融，经直径为85um多孔喷丝板挤出的熔体料条，再经距喷丝板5cm的热甬道流出，在195℃下进行延时冷却；
(3)经热甬道流出的熔体料条迅速牵入热甬道下部的滚动装置，再牵入吹风装置中，进行冷却，在85m/min的卷绕速度下得到卷绕丝，所述冷却成形工艺为侧吹风温度为19℃、侧吹风湿度为65％、侧吹风速度为0.50m/s；
(4)将步骤(3)的卷绕丝上油，然后导入热拉伸装置进行拉伸，所述拉伸热盘温度75℃，热板温度为145℃，拉伸比为3.1；
(5)再将经热拉伸的丝素纤维导入温度为160℃，螺纹比为0.9:1的螺纹滚筒定型装置中，定型时间为4min，将得到的螺旋纤维浸入冷却水中，去除纤维中的成孔剂，水温为65℃，浸取时间为11h；在室温下鼓风晾干即得直径为55um，孔的直径为400nm的螺旋多孔纤维。
实施例4
一种螺旋多孔结构的导湿纤维材料制备方法，具体包括如下步骤：
(1)按重量分数计，将聚对苯二甲酸丙二醇酯75份、聚己二酸己二胺25份、聚氧化乙烯7份、由30份抗氧剂1010、20份偶联剂KH570、25份PP-g-MAH组成的添加剂2份加入到高速分散机中混合均匀，经螺杆挤出机挤出，铸带，造粒，切片；
(2)将步骤(1)得到的切片在挤出机内于280℃温度下熔融，经直径为125um多孔喷丝板挤出的熔体料条，再经距喷丝板6cm的热甬道流出，在200℃下进行延时冷却；
(3)经热甬道流出的熔体料条迅速牵入热甬道下部的滚动装置，再牵入吹风装置中，进行冷却，在120m/min的卷绕速度下得到卷绕丝，所述冷却成形工艺为侧吹风温度为21℃、侧吹风湿度为75％、侧吹风速度为0.60m/s；
(4)将步骤(3)的卷绕丝上油，然后导入热拉伸装置进行拉伸，所述拉伸热盘温度85℃，热板温度为150℃，拉伸比为3.3；
(5)再将经热拉伸的丝素纤维导入温度为155℃，螺纹比为0.85:1的螺纹滚筒定型装置中，定型时间为5min，将得到的螺旋纤维浸入冷却水中，去除纤维中的成孔剂，水温为75℃，浸取时间为9h；在室温下鼓风晾干即得直径为100um，孔的直径为650nm的螺旋多孔纤维。
实施例5
一种螺旋多孔结构的导湿纤维材料制备方法，具体包括如下步骤：
(1)按重量分数计，将聚对苯二甲酸丁二醇酯85份、聚己二酸己二胺15份、聚乙烯吡咯烷酮8份、由15份抗氧剂1010、30份偶联剂KH570、22份PP-g-MAH组成的添加剂4份加入到高速分散机中混合均匀，经螺杆挤出机挤出，铸带，造粒，切片；
(2)将步骤(1)得到的切片在挤出机内于285℃温度下熔融，经直径为150um多孔喷丝板挤出的熔体料条，再经距喷丝板9cm的热甬道流出，在195℃下进行延时冷却；
(3)经热甬道流出的熔体料条迅速牵入热甬道下部的滚动装置，再牵入吹风装置中，进行冷却，在150m/min的卷绕速度下得到卷绕丝，所述冷却成形工艺为侧吹风温度为22℃、侧吹风湿度为68％、侧吹风速度为0.58m/s；
(4)将步骤(3)的卷绕丝上油，然后导入热拉伸装置进行拉伸，所述拉伸热盘温度80℃，热板温度为140℃，拉伸比为3.5；
(5)再将经热拉伸的丝素纤维导入温度为175℃，螺纹比为0.8:1的螺纹滚筒定型装置中，定型时间为4min，将得到的螺旋纤维浸入冷却水中，去除纤维中的成孔剂，水温为80℃，浸取时间为8h；在室温下鼓风晾干即得直径为120um，孔的直径为800nm的螺旋多孔纤维。
对比例1-3与实施例1进行比较，不同之处在于：
对比例1
一种导湿纤维材料制备方法，具体包括如下步骤：
(1)按重量分数计，将聚对苯二甲酸乙二醇酯80份、聚己内酰胺20份、聚乙烯吡咯烷酮8份、由20份抗氧剂1010、25份偶联剂KH570、20份PP-g-MAH组成的添加剂3份加入到高速分散机中混合均匀，经螺杆挤出机挤出，铸带，造粒，切片；
(2)将步骤(1)得到的切片在挤出机内于270℃温度下熔融，经直径为100um多孔喷丝板挤出的熔体料条，再经距喷丝板8cm的热甬道流出，在185℃下进行延时冷却；
(3)经热甬道流出的熔体料条迅速牵入热甬道下部的滚动装置，再牵入吹风装置中，进行冷却，在100m/min的卷绕速度下得到卷绕丝，所述冷却成形工艺为侧吹风温度为20℃、侧吹风湿度为70％、侧吹风速度为0.55m/s；
(4)将步骤(3)的卷绕丝上油，然后导入热拉伸装置进行拉伸，所述拉伸热盘温度80℃，热板温度为140℃，拉伸比为3.2；在室温下鼓风晾干即得导湿纤维。
对比例2
一种螺旋结构的导湿纤维材料制备方法，具体包括如下步骤：
(1)按重量分数计，将聚对苯二甲酸乙二醇酯80份、聚己内酰胺20份、由20份抗氧剂1010、25份偶联剂KH570、20份PP-g-MAH组成的添加剂3份加入到高速分散机中混合均匀，经螺杆挤出机挤出，铸带，造粒，切片；
(2)将步骤(1)得到的切片在挤出机内于270℃温度下熔融，经直径为100um多孔喷丝板挤出的熔体料条，再经距喷丝板8cm的热甬道流出，在185℃下进行延时冷却；
(3)经热甬道流出的熔体料条迅速牵入热甬道下部的滚动装置，再牵入吹风装置中，进行冷却，在100m/min的卷绕速度下得到卷绕丝，所述冷却成形工艺为侧吹风温度为20℃、侧吹风湿度为70％、侧吹风速度为0.55m/s；
(4)将步骤(3)的卷绕丝上油，然后导入热拉伸装置进行拉伸，所述拉伸热盘温度80℃，热板温度为140℃，拉伸比为3.2；
(5)再将经热拉伸的丝素纤维导入温度为165℃，螺纹比为0.8:1的螺纹滚筒定型装置中，定型时间为4min，在室温下鼓风晾干即得直径为85um螺旋导湿纤维。
对比例3
一种多孔结构的导湿纤维材料制备方法，具体包括如下步骤：
(1)按重量分数计，将聚对苯二甲酸乙二醇酯80份、聚己内酰胺20份、聚乙烯吡咯烷酮8份、由20份抗氧剂1010、25份偶联剂KH570、20份PP-g-MAH组成的添加剂3份加入到高速分散机中混合均匀，经螺杆挤出机挤出，铸带，造粒，切片；
(2)将步骤(1)得到的切片在挤出机内于270℃温度下熔融，经直径为100um多孔喷丝板挤出的熔体料条，再经距喷丝板8cm的热甬道流出，在185℃下进行延时冷却；
(3)经热甬道流出的熔体料条迅速牵入热甬道下部的滚动装置，再牵入吹风装置中，进行冷却，在100m/min的卷绕速度下得到卷绕丝，所述冷却成形工艺为侧吹风温度为20℃、侧吹风湿度为70％、侧吹风速度为0.55m/s；
(4)将步骤(3)的卷绕丝上油，然后导入热拉伸装置进行拉伸，所述拉伸热盘温度80℃，热板温度为140℃，拉伸比为3.2；
(5)将纤维浸入冷却水中，去除纤维中的成孔剂，水温为70℃，浸取时间为10h；在室温下鼓风晾干即得直径为85um，孔的直径为500nm的多孔导湿纤维。
对实施例1-5和对比例1-3进行性能测试，其结果如表1所示。
表1
从上述表1的测试结果可以看出，实施例1-5制备的螺旋多孔结构的导湿纤维具有较好的力学性能，吸收液体后导湿性较好，速干时间短，纤维卷曲程度高。对比例1制得的导湿纤维无螺旋和多孔结构，纤维的比表面积相对于实施例1较小，导致导湿性和对液体的吸附性大大减小，水分蒸发速度很慢；对比例2和3分别为单一结构构造的导湿纤维，其各项性能指标均效果不理想，达不到螺旋多孔结构纤维的众多优良性能指标。
以上述依据本发明的实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (10)
1.一种螺旋多孔结构的导湿纤维材料制备方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
（1）按重量分数计，将聚酯类聚合物70-90份、聚酰胺类聚合物10-30份、成孔剂5-8份、添加剂1-5份加入到高速分散机中混合均匀，经螺杆挤出机挤出，铸带，造粒，切片；
（2）将步骤（1）得到的切片在挤出机内于265-285℃温度下熔融，经多孔喷丝板挤出的熔体料条再经距喷丝板5-10cm的热甬道流出，在185-200℃下进行延时冷却；
（3）经热甬道流出的熔体料条迅速牵入热甬道下部的滚动装置，再牵入吹风装置中，进行冷却，在50-150m/min的卷绕速度下得到卷绕丝；
（4）将步骤（3）的卷绕丝上油，然后导入热拉伸装置进行拉伸；
（5）再将经热拉伸的丝素纤维导入螺纹滚筒定型装置，将得到的螺旋纤维浸入冷却水中，去除纤维中的成孔剂，水温为60-80℃，浸取时间为 8-12h；在室温下鼓风晾干即得螺旋多孔纤维。
2.如权利要求1所述的一种螺旋多孔结构的导湿纤维材料制备方法，其特征在于：所述聚酯类聚合物为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯的一种或几种。
3.如权利要求1所述的一种螺旋多孔结构的导湿纤维材料制备方法，其特征在于：所述聚酰胺类聚合物为聚己内酰胺聚合物或聚己二酸己二胺聚合物。
4.如权利要求1所述的一种螺旋多孔结构的导湿纤维材料制备方法，其特征在于：所述成孔剂为聚乙烯吡咯烷酮或聚氧化乙烯中的一种或两种。
5.如权利要求1所述的一种螺旋多孔结构的导湿纤维材料制备方法，其特征在于：所述添加剂为10-30份抗氧剂1010、20-30份偶联剂KH570、15-25份PP-g- MAH组成。
6.如权利要求1所述的一种螺旋多孔结构的导湿纤维材料制备方法，其特征在于：所述喷丝板的直径为50-150um。
7.如权利要求1所述的一种螺旋多孔结构的导湿纤维材料制备方法，其特征在于：所述冷却成形工艺为侧吹风温度为20±2℃、侧吹风湿度为70±5%、侧吹风速度为0.45-0.60m/s。
8.如权利要求1所述的一种螺旋多孔结构的导湿纤维材料制备方法，其特征在于：所述拉伸热盘温度 70-85℃，热板温度为 135-150℃，拉伸比为3.0-3.5。
9.如权利要求1所述的一种螺旋多孔结构的导湿纤维材料制备方法，其特征在于：所述滚筒定型温度为150-175℃，螺纹比为0.75-0.9:1，定型时间为3-5min。
10.如权利要求1所述的一种螺旋多孔结构的导湿纤维材料制备方法，其特征在于：所述螺旋多孔纤维的直径为35-120um，孔的直径为300-800 nm。
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