CN110820083A - 一种高回弹型保暖纤维材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高回弹型保暖纤维材料的制备方法，属于纺织材料技术领域。本发明技术方案通过对纤维材料包覆泡沫凝胶，由于泡沫凝胶具有良好的稳定性，由于泡沫壁是由立体网状结构的凝胶构成，分子间的交联力较大，形成的凝胶框架牢固不易破碎，且泡沫凝胶具有一定的弹性，可缓解外在的压力，有效改善材料的结构性能和提高材料的回弹状态，通过泡沫凝胶中泡沫壁中均匀存在的基料和促凝剂发生化学反应，形成网状结构的凝胶体，内部含有大量的均匀泡沫，进一步提高材料的隔热效果和保暖性能，同时提高纤维材料的回弹性能，进一步改善材料的结构性能和力学强度。

Description

一种高回弹型保暖纤维材料的制备方法
技术领域
本发明公开了一种高回弹型保暖纤维材料的制备方法，属于纺织材料技术领域。
背景技术
保暖材料的发展非常迅速，原料从最初的棉花、毛绒、丝、麻等天然材料向合成化纤如腈纶、聚酯、聚酰亚胺等化学纤维扩展，目前尤以欧美国家开发的中空纤维、超细纤维等新型保暖纤维较为显眼。按照纤维材料来源的不同，保暖材料分为天然保暖材料、合成保暖材料和复合型保暖材料。棉纤维、羊毛、兔毛、羊绒、驼绒、桑蚕丝、麻纤维、木棉纤维、羽绒等具有保暖功能的天然纤维材料属于天然保暖材料；合成保暖材料主要是指由纯化纤材料如聚酯纤维、腈纶、丙纶高等制成的热熔棉絮片、喷胶棉絮片、熔喷棉絮片和针刺、水刺絮片等；各种天然纤维材料、合成纤维材料以及功能性纤维材料等不同纤维材料之间的复合以及和其他织物复合组成的保暖性材料属于复合型保暖材料。根据不同保暖隔热作用方式，保暖材料按保暖原理不同分为消极保暖材料和积极保暖材料两大类。消极保暖材料的主要作用原理是阻隔或减少人体热量向外界环境散失，以此实现御寒保暖，比如各种天然纤维、常用化学纤维絮片材料都属于消极保暖材料；积极保暖材料与消极保暖材料的作用原理不同，积极保暖材料不仅能够隔绝或减少人体散发热量，还可以吸收并保存外界的热量，如人体自身散发的热量、外界太阳能、化学能等。这些材料能够根据人体的需要自发地吸收热量或释放热量，使人体能动地调节温度变化，以达到平衡获得热舒适，比如电能发热纤维、太阳能发热纤维、电热膜、相变材料等。
随着中国经济的进步，人民生活水平的提高，人们对防寒保暖服装有了更高的要求。最初人们主要讲究服装耐穿、结实、保暖，到现如今，消费者既要求服装穿着美观得体，又要求穿的舒适。但传统的防寒保暖服装大多厚重臃肿，这样的防寒保暖服装穿在身上，仅仅起到了保暖的基本作用，同时材料纤维截面较细，比表面积较大，能包含更多静止空气，但是在使用时，絮片易被压扁，静止空气含量减少，回弹型较差，导致织物材料保暖性能不佳，所以对其进行有效研究和材料改进很有必要。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是：针对传统的絮片保暖材料在使用时，絮片易被压扁，静止空气含量减少，回弹型较差，导致织物材料保暖性能不佳，所以对其进行有效研究和材料改进很有必要问题，提供了一种高回弹型保暖纤维材料的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
(1)取新鲜椰壳并将其粉碎，收集粉碎纤维，将粉碎纤维脱胶处理，得脱胶处理纤维，得脱胶处理纤维，再按重量份数计，分别称量45～50份DMF、10～15份脱胶处理纤维、3～5份乙酰氯和0.5～1.0份吡啶置于三口烧瓶中，搅拌混合并置于35～55℃下保温反应，静置冷却至室温，过滤并收集滤饼，洗涤、干燥，得干燥改性纤维，将干燥改性纤维置于研钵中研磨分散，收集得分散椰壳纤维；
(2)取废弃羊毛并清洗，收集洗涤羊毛并真空干燥处理，收集干燥羊毛并按重量份数计，分别称量45～80份去离子水、6～8氢氧化钠溶液、2～3份尿素、3～5份十二烷基硫酸钠和10～18份干燥羊毛置于搅拌器中，搅拌混合并静置，过滤并收集滤液，得溶解液并置于旋转蒸发装置中，旋转蒸发处理；
(3)按重量份数计，分别称量45～50份旋转蒸发液、25～30份分散椰壳纤维和25～30份质量分数8％聚乙烯醇溶液置于烧杯中，搅拌混合并置于研钵中，研磨分散并过筛网处理，收集得纺丝液并置于静电纺丝装置中，静电纺丝并收集纺丝纤维，真空干燥2～3h，得复合纺丝纤维；
(4)按重量份数计，分别称量45～50份水玻璃、6～8份碳酸氢铵、3～5份氟硅酸钠和3～5份发泡剂置于烧杯中，搅拌混合并发泡，待发泡处理后，得发泡凝胶，再将复合纺丝纤维置于发泡凝胶中，浸渍3～5min，将其取出，真空干燥，即可制备得所述的织物用高回弹型保暖纤维材料。
所述的脱胶处理纤维制备步骤为：取新鲜椰壳并将其粉碎，收集粉碎纤维，再按质量比1:8:15，将粉碎纤维与质量分数55％乙酸和质量分数5％过氧化氢溶液搅拌混合并置于水浴加热处理3～5h，静置冷却至室温，过滤并收集滤饼，用去离子水洗涤至滤饼至洗涤液呈中性，得脱胶处理纤维。
所述的氢氧化钠溶液浓度为1mol/L。
所述的旋转蒸发处理为在45～50℃下旋转蒸发处理，旋转蒸发至溶解液体积1/3，得旋转蒸发液。
所述的过筛网处理采用的是0.25～0.28μm的筛网。
所述的静电纺丝步骤为收集得纺丝液并置于静电纺丝装置中，控制纺丝电压为13～15kV，纺丝液流速为2mL/h，接收距离为10～12cm，静电纺丝并收集纺丝纤维。
所述的发泡剂为发泡剂D8003。
所述的水浴加热温度为85～90℃。
本发明的有益效果是：
(1)本发明技术方案以椰壳纤维为主要纤维原料，因为本发明制备的椰壳纤维绒的长度细度较佳，纤维之间的空隙较好，高湿空气通过性能优异，并且本发明技术方案还采用了乙酰化改性，这样制备的椰壳纤维绒具有很好的拒水性，同时也阻碍了高湿空气通过与纤维接触吸湿而达到透过湿气的作用，有利于纤维保暖性的发挥，同时本发明技术方案采用蛋白包覆纤维绒材料，由于加入适量的蛋白并没有降低纤维的力学强度，反而有助于纤维力学性能的改善，同时随着纤维中蛋白质含量的增加，纤维的断裂伸长率基本保持不变，通过包覆蛋白层作为柔性大分子链段，能够与纤维素绒大分子相互缠绕，形成分子间氢键，从而提高了纤维素大分子链间的次价键的数量，同时本发明技术方案在制备复合材料过程中，在纤维拉伸成型的过程中，蛋白和纤维大分子一同结晶取向，从而提高了纤维的规整度，这样的改性提高纤维内大分子链间的协同作用、降低纤维结构的不均匀性，从而提高了纤维的力学性能和弹性强度；
(2)本发明技术方案通过对纤维材料包覆泡沫凝胶，由于泡沫凝胶具有良好的稳定性，由于泡沫壁是由立体网状结构的凝胶构成，分子间的交联力较大，形成的凝胶框架牢固不易破碎，且泡沫凝胶具有一定的弹性，可缓解外在的压力，有效改善材料的结构性能和提高材料的回弹状态，通过泡沫凝胶中泡沫壁中均匀存在的基料和促凝剂发生化学反应，形成网状结构的凝胶体，内部含有大量的均匀泡沫，进一步提高材料的隔热效果和保暖性能，同时提高纤维材料的回弹性能，进一步改善材料的结构性能和力学强度。
具体实施方式
取新鲜椰壳并将其粉碎，收集粉碎纤维，再按质量比1:8:15，将粉碎纤维与质量分数55％乙酸和质量分数5％过氧化氢溶液搅拌混合并置于85～90℃下水浴加热处理3～5h，静置冷却至室温，过滤并收集滤饼，用去离子水洗涤至滤饼至洗涤液呈中性，得脱胶处理纤维，再按重量份数计，分别称量45～50份DMF、10～15份脱胶处理纤维、3～5份乙酰氯和0.5～1.0份吡啶置于三口烧瓶中，搅拌混合并置于35～55℃下保温反应6～8h，静置冷却至室温，过滤并收集滤饼，用去离子水冲洗3～5次后，再在55～60℃下真空干燥6～8h，得干燥改性纤维；将干燥改性纤维置于研钵中研磨分散，收集得分散椰壳纤维；取废弃羊毛并清洗，收集洗涤羊毛并真空干燥处理，收集干燥羊毛并按重量份数计，分别称量45～80份去离子水、6～8浓度为1mol/L氢氧化钠溶液、2～3份尿素、3～5份十二烷基硫酸钠和10～18份干燥羊毛置于搅拌器中，搅拌混合并静置6～8h，过滤并收集滤液，得溶解液并置于旋转蒸发装置中，再在45～50℃下旋转蒸发处理，旋转蒸发至溶解液体积1/3，得旋转蒸发液；按重量份数计，分别称量45～50份旋转蒸发液、25～30份分散椰壳纤维和25～30份质量分数8％聚乙烯醇溶液置于烧杯中，搅拌混合并置于研钵中，研磨分散并过0.25～0.28μm的筛网，收集得纺丝液并置于静电纺丝装置中，控制纺丝电压为13～15kV，纺丝液流速为2mL/h，接收距离为10～12cm，静电纺丝并收集纺丝纤维，真空干燥2～3h，得复合纺丝纤维；按重量份数计，分别称量45～50份固含量7％水玻璃、6～8份碳酸氢铵、3～5份氟硅酸钠和3～5份发泡剂置于烧杯中，搅拌混合并发泡，待发泡处理3～5min后，得发泡凝胶，再将复合纺丝纤维置于发泡凝胶中，浸渍3～5min后，将其取出，再在45～50℃下真空干燥3～5h，即可制备得所述的织物用高回弹型保暖纤维材料。
实施例1
取新鲜椰壳并将其粉碎，收集粉碎纤维，再按质量比1:8:15，将粉碎纤维与质量分数55％乙酸和质量分数5％过氧化氢溶液搅拌混合并置于85℃下水浴加热处理3h，静置冷却至室温，过滤并收集滤饼，用去离子水洗涤至滤饼至洗涤液呈中性，得脱胶处理纤维，再按重量份数计，分别称量45份DMF、10份脱胶处理纤维、3份乙酰氯和0.5份吡啶置于三口烧瓶中，搅拌混合并置于35℃下保温反应6h，静置冷却至室温，过滤并收集滤饼，用去离子水冲洗3次后，再在55℃下真空干燥6h，得干燥改性纤维；将干燥改性纤维置于研钵中研磨分散，收集得分散椰壳纤维；取废弃羊毛并清洗，收集洗涤羊毛并真空干燥处理，收集干燥羊毛并按重量份数计，分别称量45份去离子水、6浓度为1mol/L氢氧化钠溶液、2份尿素、3份十二烷基硫酸钠和10份干燥羊毛置于搅拌器中，搅拌混合并静置6h，过滤并收集滤液，得溶解液并置于旋转蒸发装置中，再在45℃下旋转蒸发处理，旋转蒸发至溶解液体积1/3，得旋转蒸发液；按重量份数计，分别称量45份旋转蒸发液、25份分散椰壳纤维和25份质量分数8％聚乙烯醇溶液置于烧杯中，搅拌混合并置于研钵中，研磨分散并过0.25μm的筛网，收集得纺丝液并置于静电纺丝装置中，控制纺丝电压为13kV，纺丝液流速为2mL/h，接收距离为10cm，静电纺丝并收集纺丝纤维，真空干燥2h，得复合纺丝纤维；按重量份数计，分别称量45份固含量7％水玻璃、6份碳酸氢铵、3份氟硅酸钠和3份发泡剂置于烧杯中，搅拌混合并发泡，待发泡处理3min后，得发泡凝胶，再将复合纺丝纤维置于发泡凝胶中，浸渍3min后，将其取出，再在45℃下真空干燥3h，即可制备得所述的织物用高回弹型保暖纤维材料。
实施例2
取新鲜椰壳并将其粉碎，收集粉碎纤维，再按质量比1:8:15，将粉碎纤维与质量分数55％乙酸和质量分数5％过氧化氢溶液搅拌混合并置于87℃下水浴加热处理4h，静置冷却至室温，过滤并收集滤饼，用去离子水洗涤至滤饼至洗涤液呈中性，得脱胶处理纤维，再按重量份数计，分别称量47份DMF、12份脱胶处理纤维、4份乙酰氯和0.7份吡啶置于三口烧瓶中，搅拌混合并置于40℃下保温反应7h，静置冷却至室温，过滤并收集滤饼，用去离子水冲洗4次后，再在57℃下真空干燥7h，得干燥改性纤维；将干燥改性纤维置于研钵中研磨分散，收集得分散椰壳纤维；取废弃羊毛并清洗，收集洗涤羊毛并真空干燥处理，收集干燥羊毛并按重量份数计，分别称量56份去离子水、7浓度为1mol/L氢氧化钠溶液、2份尿素、4份十二烷基硫酸钠和12份干燥羊毛置于搅拌器中，搅拌混合并静置7h，过滤并收集滤液，得溶解液并置于旋转蒸发装置中，再在47℃下旋转蒸发处理，旋转蒸发至溶解液体积1/3，得旋转蒸发液；按重量份数计，分别称量47份旋转蒸发液、27份分散椰壳纤维和27份质量分数8％聚乙烯醇溶液置于烧杯中，搅拌混合并置于研钵中，研磨分散并过0.27μm的筛网，收集得纺丝液并置于静电纺丝装置中，控制纺丝电压为14kV，纺丝液流速为2mL/h，接收距离为11cm，静电纺丝并收集纺丝纤维，真空干燥2h，得复合纺丝纤维；按重量份数计，分别称量47份固含量7％水玻璃、7份碳酸氢铵、4份氟硅酸钠和4份发泡剂置于烧杯中，搅拌混合并发泡，待发泡处理4min后，得发泡凝胶，再将复合纺丝纤维置于发泡凝胶中，浸渍4min后，将其取出，再在47℃下真空干燥4h，即可制备得所述的织物用高回弹型保暖纤维材料。
实施例3
取新鲜椰壳并将其粉碎，收集粉碎纤维，再按质量比1:8:15，将粉碎纤维与质量分数55％乙酸和质量分数5％过氧化氢溶液搅拌混合并置于90℃下水浴加热处理5h，静置冷却至室温，过滤并收集滤饼，用去离子水洗涤至滤饼至洗涤液呈中性，得脱胶处理纤维，再按重量份数计，分别称量50份DMF、15份脱胶处理纤维、5份乙酰氯和1.0份吡啶置于三口烧瓶中，搅拌混合并置于55℃下保温反应8h，静置冷却至室温，过滤并收集滤饼，用去离子水冲洗5次后，再在60℃下真空干燥8h，得干燥改性纤维；将干燥改性纤维置于研钵中研磨分散，收集得分散椰壳纤维；取废弃羊毛并清洗，收集洗涤羊毛并真空干燥处理，收集干燥羊毛并按重量份数计，分别称量80份去离子水、8浓度为1mol/L氢氧化钠溶液、3份尿素、5份十二烷基硫酸钠和18份干燥羊毛置于搅拌器中，搅拌混合并静置8h，过滤并收集滤液，得溶解液并置于旋转蒸发装置中，再在50℃下旋转蒸发处理，旋转蒸发至溶解液体积1/3，得旋转蒸发液；按重量份数计，分别称量50份旋转蒸发液、30份分散椰壳纤维和30份质量分数8％聚乙烯醇溶液置于烧杯中，搅拌混合并置于研钵中，研磨分散并过0.28μm的筛网，收集得纺丝液并置于静电纺丝装置中，控制纺丝电压为15kV，纺丝液流速为2mL/h，接收距离为12cm，静电纺丝并收集纺丝纤维，真空干燥3h，得复合纺丝纤维；按重量份数计，分别称量50份固含量7％水玻璃、8份碳酸氢铵、5份氟硅酸钠和5份发泡剂置于烧杯中，搅拌混合并发泡，待发泡处理5min后，得发泡凝胶，再将复合纺丝纤维置于发泡凝胶中，浸渍5min后，将其取出，再在50℃下真空干燥5h，即可制备得所述的织物用高回弹型保暖纤维材料。
将本发明制备的实施例1实施例2和实施例3进行性能测试，具体测试步骤通过将试样覆盖于电热试验板上，试验板及其周围和底部的热护环(保护板)都能保持相同的恒温，并有温度传感器将数据传给电脑以保持恒温，使电热试验板的热量只能通过试样散失，由电脑测定试验板控制在一定时间内保持恒温所需要的加热时间，并计算保温率、导热系数和克罗值，如下表表1所示：
表1
Figure BDA0002275670370000071
由上表可知，本发明制备的纤维材料具有优异的保温性能。

Claims (8)

1.一种高回弹型保暖纤维材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
(1)取新鲜椰壳并将其粉碎，收集粉碎纤维，将粉碎纤维脱胶处理，得脱胶处理纤维，得脱胶处理纤维，再按重量份数计，分别称量45～50份DMF、10～15份脱胶处理纤维、3～5份乙酰氯和0.5～1.0份吡啶置于三口烧瓶中，搅拌混合并置于35～55℃下保温反应，静置冷却至室温，过滤并收集滤饼，洗涤、干燥，得干燥改性纤维，将干燥改性纤维置于研钵中研磨分散，收集得分散椰壳纤维；
(2)取废弃羊毛并清洗，收集洗涤羊毛并真空干燥处理，收集干燥羊毛并按重量份数计，分别称量45～80份去离子水、6～8氢氧化钠溶液、2～3份尿素、3～5份十二烷基硫酸钠和10～18份干燥羊毛置于搅拌器中，搅拌混合并静置，过滤并收集滤液，得溶解液并置于旋转蒸发装置中，旋转蒸发处理；
(3)按重量份数计，分别称量45～50份旋转蒸发液、25～30份分散椰壳纤维和25～30份质量分数8％聚乙烯醇溶液置于烧杯中，搅拌混合并置于研钵中，研磨分散并过筛网处理，收集得纺丝液并置于静电纺丝装置中，静电纺丝并收集纺丝纤维，真空干燥2～3h，得复合纺丝纤维；
(4)按重量份数计，分别称量45～50份水玻璃、6～8份碳酸氢铵、3～5份氟硅酸钠和3～5份发泡剂置于烧杯中，搅拌混合并发泡，待发泡处理后，得发泡凝胶，再将复合纺丝纤维置于发泡凝胶中，浸渍3～5min，将其取出，真空干燥，即可制备得所述的织物用高回弹型保暖纤维材料。
2.根据权利要求1所述的一种高回弹型保暖纤维材料的制备方法，其特征在于：所述的脱胶处理纤维制备步骤为：取新鲜椰壳并将其粉碎，收集粉碎纤维，再按质量比1:8:15，将粉碎纤维与质量分数55％乙酸和质量分数5％过氧化氢溶液搅拌混合并置于水浴加热处理3～5h，静置冷却至室温，过滤并收集滤饼，用去离子水洗涤至滤饼至洗涤液呈中性，得脱胶处理纤维。
3.根据权利要求1所述的一种高回弹型保暖纤维材料的制备方法，其特征在于：所述的氢氧化钠溶液浓度为1mol/L。
4.根据权利要求1所述的一种高回弹型保暖纤维材料的制备方法，其特征在于：所述的旋转蒸发处理为在45～50℃下旋转蒸发处理，旋转蒸发至溶解液体积1/3，得旋转蒸发液。
5.根据权利要求1所述的一种高回弹型保暖纤维材料的制备方法，其特征在于：所述的过筛网处理采用的是0.25～0.28μm的筛网。
6.根据权利要求1所述的一种高回弹型保暖纤维材料的制备方法，其特征在于：所述的静电纺丝步骤为收集得纺丝液并置于静电纺丝装置中，控制纺丝电压为13～15kV，纺丝液流速为2mL/h，接收距离为10～12cm，静电纺丝并收集纺丝纤维。
7.根据权利要求1所述的一种高回弹型保暖纤维材料的制备方法，其特征在于：所述的发泡剂为发泡剂D8003。
8.根据权利要求2所述的一种高回弹型保暖纤维材料的制备方法，其特征在于：所述的水浴加热温度为85～90℃。
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