CN110552081B - 一种改性聚酯纤维及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种改性聚酯纤维及制备方法。该改性聚酯纤维包括:所述改性聚酯纤维中包括具有核壳结构的功能颗粒,其中,所述功能颗粒的内核为吸光发热颗粒,以及所述功能颗粒的壳体为透光层。由于其中包括具有核壳结构的功能颗粒,并且该功能颗粒的内核为吸光发热颗粒、壳体为透光层,因此当由该改性聚酯纤维所制成的织物被光线照射时,光线能够透过透光层,由吸光发热颗粒将光线吸收并转化为热量,从而提供保暖效果。
Description
技术领域
本申请涉及聚酯纤维技术领域,尤其涉及一种改性聚酯纤维及制备方法。
背景技术
聚酯纤维(POLYESTER FIBERS,PET)是使用广泛的合成纤维之一,其优良的性能在服装面料等织物领域广受欢迎。特别是随着社会的不断发展,人们对于生活品质的提高,在众多场合下要求服装面料等织物具有更好的保暖功能。因此需要对现有的聚酯纤维进行改进,以满足人们对织物保暖的需求。
发明内容
本申请实施例提供一种改性聚酯纤维及制备方法,用于满足人们对织物保暖的需求。
本申请实施例提供了一种改性聚酯纤维,所述改性聚酯纤维中包括具有核壳结构的功能颗粒,其中,所述功能颗粒的内核为吸光发热颗粒,以及所述功能颗粒的壳体为透光层。
优选的,所述透光层具体包括:具有远红外辐射功能的透光层。
优选的,所述具有远红外辐射功能的透光层,具体包括:二氧化硅层。
优选的,所述功能颗粒的形状包括球形、正方体、长方体或四面体。
优选的,所述功能颗粒的粒径为大于或等于50nm且小于或等于500nm。
优选的,在所述改性聚酯纤维中,所述功能颗粒的质量分数为大于或等于0.1%且小于或等于10%。
优选的,所述吸光发热颗粒具体包括:Cs0.33WO4颗粒。
本申请实施例还提供了一种改性聚酯纤维的制备方法,包括:
将所提供的具有核壳结构的功能颗粒和聚酯在预设温度下进行共混造粒,其中,所述功能颗粒的内核为吸光发热颗粒,以及所述功能颗粒的壳体为透光层;
将共混造粒的产物通过熔融纺丝法纺制成改性聚酯纤维。
优选的,所述预设温度大于或等于250℃且小于或等于270℃。
优选的,所述方法还包括:预先通过如下方法生成所述功能颗粒:
向柠檬酸水溶液中加入碳酸铯溶液;
将加入碳酸铯溶液后的混合溶液在180℃至200℃下反应生成第一前驱液;
向所述第一前驱液中加入正硅酸乙酯的乙醇溶液;
将加入正硅酸乙酯乙醇溶液后的混合溶液的pH值调至5-8,并在25-80℃下反应生成第二前驱液;
将所述第二前驱液的滤渣经无水乙醇洗涤和干燥后得到所述功能颗粒。
本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果:
采用本申请实施例所提供的该改性聚酯纤维,由于其中包括具有核壳结构的功能颗粒,并且该功能颗粒的内核为吸光发热颗粒、壳体为透光层,因此当由该改性聚酯纤维所制成的织物被光线照射时,光线能够透过透光层,由吸光发热颗粒将光线吸收并转化为热量,从而提供保暖效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解,构成本申请的一部分,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
图1为本申请实施例提供的改性聚酯纤维的具体结构示意图;
图2为本申请实施例提供的改性聚酯纤维中功能颗粒的具体结构示意图;
图3为本申请实施例提供的改性聚酯纤维在太阳光下能量转化的场景示意图;
图4为本申请实施例提供的改性聚酯纤维的制备方法的具体流程示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
以下结合附图,详细说明本申请各实施例提供的技术方案。
本申请实施例提供了一种改性聚酯纤维,该改性聚酯纤维具有保暖的性能,因此其所生成的织物能够满足人们对织物保暖的需求。
如图1所示,为本申请实施例所提供的改性聚酯纤维10的具体结构示意图。该改性聚酯纤维10中包括聚酯纤维以及嵌入该聚酯纤维中的具有核壳结构的功能颗粒11,该聚酯纤维可以以聚酯材料通过熔融纺丝法制备生成。其中,核壳结构通常是由作为壳体的一种纳米材料,通过化学键或其他作用力将作为内核另一种纳米材料包覆起来,从而形成的纳米尺度的有序组装结构。
在本申请实施例中,该功能颗粒11的形状可以为球形、正方体、长方体、四面体或其他形状。另外,对于功能颗粒11的粒径大小,可以大于或等于50nm且小于或等于500nm。比如,功能颗粒11的大小为50nm、70nm、100nm、150nm、230nm、300nm、380nm、450nm、500nm或者介于50nm至500nm之间的其他值。
对于该改性聚酯纤维中,功能颗粒的质量分数,可以为大于或等于0.1%且小于或等于10%。特别是,功能颗粒的质量分数可以为大于或等于0.5%且小于或等于5%,比如为0.5%、1%、1.7%、2%、2.5%、3.2%、4%、5%或者介于0.5%至5%之间的其他值。
如图2所示为该具有核壳结构的功能颗粒11的内核为吸光发热颗粒111,壳体为透光层112。
采用本申请实施例所提供的该改性聚酯纤维10,由于其中包括具有核壳结构的功能颗粒11,并且该功能颗粒11的内核为吸光发热颗粒111、壳体为透光层112,因此当由该改性聚酯纤维10所制成的织物被光线照射时,光线能够透过透光层112,由吸光发热颗粒111将光线吸收并转化为热量,从而提供保暖效果。
从纤维的结构上来说,本申请中的改性聚酯纤维10,其结构与目前的聚酯纤维相比,在纤维内部嵌入有功能颗粒11,该功能颗粒11的内核为吸光发热颗粒111、壳体为透光层112,因此能够通过嵌入纤维内部的该功能颗粒11吸收光线并转化为热量,提供保暖效果。
在实际应用中,可以根据需要来选取不同的透光材料来生成该透光层112,比如可以选取光线透过率高的透光材料来生成该透光层112,从而增加吸光发热颗粒111的发热量,增加保暖效果。
还可以根据其他的具体需要,采用诸如二氧化硅等具有远红外辐射功能的透光材料来生成该透光层112,从而增加该改性聚酯纤维10的织物的保健效果。
此时,由具有远红外辐射功能的透光材料所生成的,具有远红外辐射功能的透光层,由于该透光层的透明性,能够将太阳光中的可见光、近红外光等透射给吸光发热颗粒111,达到发热保暖的效果,同时吸光发热颗粒111发热升温传递给该具有远红外辐射功能的透光层,由基尔霍夫定律可知,温度的升高提高了该透光层的远红外辐射能力。特别是,当该具有远红外辐射功能的透光层具体为,由二氧化硅生成的二氧化硅层时,由于二氧化硅在10μm附近的辐射能力强,而人体最佳远红外线吸收范围约在9.3μm处,因此由二氧化硅层所辐射出的远红外线接近于人体最佳远红外线吸收范围,有利于人体吸收对其的吸收,从而对人体具有保健效果。
作为该功能颗粒11的内核的吸光发热颗粒111,该吸光发热颗粒111的材料可以为Cs0.33WO4或者其它具有吸光发热功能的材料,比如该吸光发热颗粒111可以为由Cs0.33WO3颗粒。
本申请中的该改性聚酯纤维10,其中包括具有核壳结构的功能颗粒11,该功能颗粒11通过设计成核壳结构,内核为吸光发热颗粒111,壳体为透光层112。其中,壳体可选的为二氧化硅生成的为二氧化硅层,其具有宽范围内的透光性,能够透过绝大部分的太阳光能量,且其在远红外波段处的辐射峰值接近于人体最佳远红外线吸收范围,因此能够将热量充分的转化为人体能够吸收的远红外线,充分利用热能来达到保健效果;同时内核是具有光热转化能力的材料,能够将太阳光能转化为热能,且由于核壳之间的紧密接触,内核能够通过热传导将热量传递给壳体加强其远红外辐射能力。进一步起到了发热保暖、保健的功能,内核与壳体之间以热量为桥梁,起到协同作用。
如图3所示,为改性聚酯纤维10织物在太阳光下能量转化的场景示意图。实际状况下,太阳光中可见光、红外光和紫外光的占比分别为44%、49%和7%,该图3中,本申请实施例中所提供的改性聚酯纤维10,其中的功能颗粒11,内核的吸光发热颗粒111为Cs0.33WO3颗粒,壳体的透光层112为二氧化硅层时,能够吸收可见光和红外光部分,并将能量通过二氧化硅层转化为主要为10μm的远红外辐射,从而通过皮肤进行吸收。
基于同样的发明构思,本申请实施例还提供了一种改性聚酯纤维的制备方法,如图4所示,该方法包括如下步骤:
步骤S41:将所提供的具有核壳结构的功能颗粒和聚酯在预设温度下进行共混造粒,其中,该功能颗粒的内核为吸光发热颗粒,壳体为透光层;
步骤S42:将共混造粒的产物通过熔融纺丝法纺制成改性聚酯纤维。
下面可以对上述的步骤S41和步骤S42进行说明。
其中,预设温度可以为大于或等于250℃且小于或等于270℃。比如为250℃、255℃、260℃、265℃、270℃或介于250℃至270℃之间的其他温度值。
在预设温度下进行共混造粒时,可以先将功能颗粒与聚酯基体在聚酯造粒设备上充分混合,比如加入溶剂等,然后进行共混造粒。在聚酯造粒设备上完成共混造粒之后,可以进行干燥,然后经熔融纺丝法纺制成高效保暖、保健的改性聚酯纤维。
另外,该方法还可以包括,预先通过一步法来生成功能颗粒,其主要步骤有:
1)、在高压釜内加入一定量的柠檬酸及适量的去离子,从而配成柠檬酸水溶液。随后称取一定量的钨酸钠,并将其溶于去离子水中生成钨酸钠溶液。然后,在持续搅拌下,将钨酸钠溶液加入高压釜中的柠檬酸水溶液中。最后向高压釜中缓慢滴加一定量的碳酸铯溶液。然后,将高压釜密封后并升温至180~200℃(比如,190℃),在搅拌下反应约12-72小时,从而生成第一前驱液。
其中,所加入的碳酸艳、钨酸钠、柠檬酸之间的摩尔比可以为0.33:1:0.5~0.33:1:2,比如碳酸艳、钨酸钠、柠檬酸之间的摩尔比为0.33:1:0.5、0.33:1:0.7、0.33:1:0.8、0.33:1:1、0.33:1:1.1、0.33:1:1.3、0.33:1:1.6、0.33:1:1.9、0.33:1:2,或者介于0.33:1:0.5至0.33:1:2之间的其他比值。
2)、将正硅酸乙酯溶于无水乙醇配制成正硅酸乙酯的乙醇溶液,其中正硅酸乙酯与无水乙醇的质量比为1:2。将该正硅酸乙酯乙醇溶液通过超声处理得到均匀溶液,并将该均匀溶液缓慢滴加到上述高压釜中的第一前驱液中。然后在持续搅拌的状态下,滴加氨水来将溶液的pH值调节至5-8。然后在25-80℃下,持续搅拌12-72小时,从而得到第二前驱液。
其中,正硅酸乙酯与钨酸钠的摩尔比可以为0.2:1~2:1。比如,正硅酸乙酯与钨酸钠的摩尔比为0.2:1、0.4:1、0.8:1、1:1、1.3:1、1.5:1、1.8:1、2:1或者介于0.2:1至2:1之间的其它比值。
3)将第二前驱液进行过滤,并将滤渣用无水乙醇进行洗涤,然后离心并干燥后得到功能颗粒。
经扫描电镜和透射电镜检测,通过该一步法生成的功能颗粒的粒径大于或等于50nm且小于或等于500nm。并且通过该一步法所生成的功能颗粒通常的形状通常为球形。
为了便于理解该一步法,可以结合具体的实验来进行说明,在该实验中碳酸艳、钨酸钠、柠檬酸之间的摩尔比为0.33:1:1、正硅酸乙酯与钨酸钠的摩尔比为0.2:1。并且在制备前驱体A时,反应温度为190℃、反应时间为72小时;在制备前驱体B时,将pH值调节至7-8,然后在80℃下搅拌反应24小时;然后经无水乙醇洗涤、离心后得到的功能颗粒,经测试该功能颗粒的粒径大小为100nm。
进一步地,将该功能颗粒生成改性聚酯纤维后,将该改性聚酯纤维经织造,得到250g/m2的织物作为测试样品。采用紫外可见近红外积分球模式进行测试,该织物对0.4-2μm的光波的平均反射率在10%以下;采用参照国标GBT30127-2013进行测试,该织物远红外辐射升温值3℃;采用参照国标GBT30127-2013进行测试,远红外发射率0.94,辐射灯照射下较常规同规格聚酯纤维5min温升性能提升150%。
需要说明的是,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅为本申请的实施例而已,并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (2)
1.一种改性聚酯纤维,其特征在于,所述改性聚酯纤维包括具有核壳结构的功能颗粒,其中,所述功能颗粒的内核为吸光发热颗粒,功能颗粒的形状包括球形、正方体、长方体或四面体;功能颗粒的粒径为大于或等于50nm且小于或等于500nm;功能颗粒的质量分数为大于或等于0.1%且小于或等于10%,吸光发热颗粒具体包括Cs0.33WO3颗粒;以及所述功能颗粒的壳体为透光层,透光层为具有远红外辐射功能的透光层;具有远红外辐射功能的透光层具体包括二氧化硅层;
所述透光层具有透明性,能够将太阳光中的可见光、近红外光透射给吸光发热颗粒,同时吸光发热颗粒发热升温传递给所述具有远红外辐射功能的透光层,温度的升高提高了透光层的远红外辐射能力;当所述具有远红外辐射功能的透光层具体为二氧化硅层时,由于二氧化硅在10μm附近的辐射能力强,而人体最佳远红外线吸收范围约在9.3μm处,因此由二氧化硅层所辐射出的远红外线接近于人体最佳远红外线吸收范围,有利于人体吸收。
2.一种改性聚酯纤维的制备方法,其特征在于,包括:
将所提供的具有核壳结构的功能颗粒和聚酯在预设温度下进行共混造粒,其中,所述功能颗粒的内核为吸光发热颗粒,以及所述功能颗粒的壳体为透光层;
将共混造粒的产物通过熔融纺丝法纺制成改性聚酯纤维;所述预设温度大于或等于250℃且小于或等于270℃;
所述方法还包括,预先通过如下方法生成所述功能颗粒:
S1、分别用去离子水配置柠檬酸溶液、钨酸钠溶液;持续搅拌下向柠檬酸水溶液中加入钨酸钠溶液;最后缓慢滴加碳酸铯溶液;将混合后溶液在180℃至200℃下高压密闭搅拌12-72小时得到第一前驱液;碳酸艳、钨酸钠、柠檬酸之间的摩尔比为0.33:1:0.5~0.33:1:2;
S2、向第一前驱液中滴加正硅酸乙酯的乙醇溶液;在持续搅拌的状态下,滴加氨水来将溶液的pH值调节至5-8;然后在25-80℃下持续搅拌12~72小时得到第二前驱液;正硅酸乙酯与无水乙醇的质量比为1:2;正硅酸乙酯与钨酸钠的摩尔比为0.2:1~2:1;
S3、将第二前驱液过滤,滤渣经无水乙醇洗涤和干燥后得到所述功能颗粒。
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