CN111101291A - 一种热敏变色无纺布的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无纺布技术领域，提供一种热敏变色无纺布的制备方法，解决现有技术制备热敏变色纤维所需变色剂耐温要求高，以及制得的热敏变色纤维耐久性减损、手感不佳的问题，包括以下步骤：(1)将热敏变色纤维和普通ES纤维作为热敏变色无纺布的原料；所述热敏变色纤维为皮芯型结构，包括皮层和芯层，所述皮层包括以下重量份的原料：0.8～3份发色剂、1～30份显色剂、30～90份聚乙二醇1500、60～100份聚乙烯，所述芯层为聚对苯二甲酸乙二酯；(2)将热敏变色纤维和普通ES纤维分别经过开松混合、梳理、热风粘合、冷却定型，制得第一无纺布和第二无纺布；(3)将步骤(2)制得的第一无纺布和第二无纺布进行在线复合。
Description
技术领域
本发明涉及无纺布技术领域，尤其涉及一种热敏变色无纺布的制备方法。
背景技术
热敏变色纤维是指随温度变化颜色发生变化的纤维。以热敏变色纤维为原料的制品具有热敏变色的效果，可广泛应用于工业、日常生活用品等领域，例如制成热敏变色无纺布，弥补无纺布颜色表现形式的单一。现有的热敏变色纤维主要有两种制备方法，一种方法是在干法纺丝时将热敏变色剂充填到纤维内部，但是因为干法纺丝温度较高大多在200℃以上，这就对热敏变色剂的要求很高，生产局限性较大；另一种方法是将含热敏变色微胶囊的氯乙烯聚合物溶液涂于纤维表面，并经热处理使溶液成凝胶状来获得可逆的热敏变色功效，这种方法形成的纤维手感较差，并且凝胶状的纤维表面会随着湿热发生变化，对纤维耐久性造成较大影响。对此，现有技术人员对此进行了改进，中国专利号：201510551098.4公开了一种热敏变色再生纤维素纤维的制备方法，将热敏变色微胶囊助剂分散体系通过纺前注射的方式与粘胶纺丝液混合，加入交联剂使热敏变色微胶囊助剂分散体系与粘胶纺丝液发生交联反应，然后进行湿法纺丝，即得。该发明制得的热敏变色再生纤维素纤维具有感温变色性能，不仅增加产品的附加值，还可以拓宽产品的应用领域。
发明内容
因此，针对以上内容，本发明提供一种热敏变色无纺布的制备方法，解决现有技术制备热敏变色纤维所需变色剂耐温要求高，以及制得的热敏变色纤维耐久性减损、手感不佳的问题。
为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种热敏变色无纺布的制备方法，包括以下步骤：
(1)将热敏变色纤维和普通ES纤维作为热敏变色无纺布的纤维原料，其中热敏变色纤维和普通ES纤维的质量比为50-100：0-50；
所述热敏变色纤维为皮芯型结构，包括皮层和芯层，所述皮层包括以下重量份的原料：0.8～3份发色剂、1～30份显色剂、30～90份聚乙二醇1500、60～100份聚乙烯，所述芯层为聚对苯二甲酸乙二酯，所述皮层占热敏变色纤维总重量的20～60％；
所述热敏变色纤维的制备方法为：(a)称取各重量份的发色剂、显色剂和聚乙二醇1500，并倒入同一容器内，容器内温度设置为50～60℃，混合搅拌20～40min后冷却、烘干，在球磨机上研磨成粉末，得到热敏变色材料；(b)分别对聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯进行切片、干燥处理，然后送入两个独立的螺杆挤出机中，聚乙烯送入第一螺杆挤出机内，聚对苯二甲酸乙二酯送入第二螺杆挤出机内；(c)步骤(a)制得的热敏变色材料以及聚乙烯在第一螺杆挤出机中熔融共混后挤出，记为熔体A，聚对苯二甲酸乙二酯在第二螺杆挤出机中熔融后挤出，记为熔体B；(d)将上述步骤得到的熔体A和熔体B输送到皮芯复合纺丝箱体内，分配到喷丝板的各个喷丝孔，从喷丝孔中混合后喷出，最后冷却成型、集束、牵伸、卷曲、上油、热定型、切断后得到热敏变色纤维；
(2)将热敏变色纤维和普通ES纤维分别经过开松混合、梳理、热风粘合、冷却定型，制得第一无纺布和第二无纺布；
(3)将步骤(2)制得的第一无纺布和第二无纺布进行在线复合，制得热敏变色无纺布。
进一步的改进是：所述皮层中还包括5～10份硬脂酸锌，所述发色剂为结晶紫内酯、1,3-二甲基-6-二乙氨基荧烷、2-苯氨基-3-甲基-6-二丁氨基荧烷、苄酰基无色亚甲基兰中的任意一种，所述显色剂为对羟基苯甲酸苄酯、4-羟基香豆素、硬脂酸和对苯二甲酸中的任意一种。
进一步的改进是：所述的喷丝孔为由小圆和大圆组成的同心圆型的喷丝板组件，熔体A从小圆内挤出，熔体B从大圆和小圆的间隙中挤出。
有机热敏变色材料包括提供热变色色基的有机化合物(又称发色剂)、引起热变色的有机化合物(又称显色剂)、调节温度变化的溶剂化合物(又称温度调节剂)。其中发色剂决定该体系的颜色，显色剂决定热致变色现象是否发生以及颜色的深浅，温度调节剂决定变色的温度。热敏变色材料是通过分子间电子转移而产生热变色，其主要机理是：发色剂和显色剂分别是电子给予体和电子接受体，当温度在一定范围内发生变化时，温度调节剂发生凝固
熔融现象，并促进电子给予体和电子接受体发生可逆的化学反应，通过它们之间电子的给予和接受，分子结构发生改变，导致颜色发生可逆变化。
通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是：
1、聚乙烯(PE)具有良好的韧性、透明度和加工性能，同时聚乙烯存在强度低和耐热性差等缺点，限制了它的进一步应用。聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)具有强度高、耐热性高、耐酸碱、价格低廉等特点，但聚对苯二甲酸乙二醇酯同时也存在冲击性能差、成型加工困难的缺点，其应用也受到限制。将PE与PET结合起来，制备以PET为芯层，PE为皮层主要成分的皮芯层复合纤维，能够兼具PET和PE的优点，芯层提供了良好的物理机械性能和耐热性能，皮层提供了良好的可粘接性，弥补单一组分的缺点。皮层包括以下重量份的原料：0.8～3份发色剂、1～30份显色剂、30～90份聚乙二醇1500、60～100份聚乙烯，其中发色剂、显色剂和聚乙二醇1500在50～60℃温度下加热搅拌制得热敏变色材料，该温度范围内搅拌能够促进发色剂和显色剂在聚乙二醇1500中更好地的溶解分散，且聚乙二醇1500不会大量的挥发损失，聚乙二醇1500能增强发色剂和显色剂之间的反应，因此制得的热敏变色材料能够在一定温度范围内随着温度的变化而发生明显的颜色变化。进一步，皮层中添加5～10份硬脂酸锌，能够提高颜色变化的程度，便于观察。
2、本发明通过选用不同的显色剂和发色剂，制得一系列色彩丰富、变色明显、灵敏度较高的热敏变色材料，并选用聚乙二醇1500为温度调节剂，控制热敏无纺布常温下呈现无色，在33℃左右开始发生颜色变化，温度继续上升至40℃的过程中颜色不断加深，在33～40℃温度范围内实现变色。
3、本发明所述第一无纺布由热敏变色纤维经过开松混合、梳理、热风粘合、冷却定型制得，第二无纺布由普通ES纤维经过同样的工艺制得，所述的热敏变色无纺布由第一无纺布和第二无纺布在线复合而成，复合而成的热敏变色无纺布既能起到热敏变色的目的，且定型性好。
具体实施方式
以下将结合具体实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。
若未特别指明，实施例中所采用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所采用的试剂和产品也均为可商业获得的。所用试剂的来源、商品名以及有必要列出其组成成分者，均在首次出现时标明。
实施例一
一种热敏变色无纺布的制备方法，制备步骤如下：
(1)将热敏变色纤维和普通ES纤维作为热敏变色无纺布的纤维原料，其中热敏变色纤维和普通ES纤维的质量比为70：30；
所述热敏变色纤维为皮芯型结构，包括皮层和芯层，所述皮层包括以下重量份的原料：3份结晶紫内酯、15份对羟基苯甲酸苄酯、90份聚乙二醇1500、10份硬脂酸锌、100份聚乙烯，所述芯层为聚对苯二甲酸乙二酯，所述皮层占热敏变色纤维总重量的60％；
所述热敏变色纤维的制备方法为：(a)称取各重量份的发色剂、显色剂和聚乙二醇1500，并倒入同一容器内，容器内温度设置为50～60℃，混合搅拌20～40min后冷却、烘干，在球磨机上研磨成粉末，得到热敏变色材料；(b)分别对聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯进行切片、干燥处理，然后送入两个独立的螺杆挤出机中，聚乙烯送入第一螺杆挤出机内，聚对苯二甲酸乙二酯送入第二螺杆挤出机内；(c)步骤(a)制得的热敏变色材料以及聚乙烯在第一螺杆挤出机中熔融共混后挤出，记为熔体A，聚对苯二甲酸乙二酯在第二螺杆挤出机中熔融后挤出，记为熔体B；(d)将上述步骤得到的熔体A和熔体B输送到皮芯复合纺丝箱体内，分配到喷丝板的各个喷丝孔，从喷丝孔中混合后喷出，所述的喷丝孔为由小圆和大圆组成的同心圆型的喷丝板组件，熔体A从小圆内挤出，熔体B从大圆和小圆的间隙中挤出，最后冷却成型、集束、牵伸、卷曲、上油、热定型、切断后得到热敏变色纤维；
(2)将热敏变色纤维和普通ES纤维分别经过开松混合、梳理机梳理成网、热风粘合、冷却定型，制得第一无纺布和第二无纺布；
(3)将步骤(2)制得的第一无纺布和第二无纺布进行在线超声波复合，制得热敏变色无纺布。
实施例二
一种热敏变色无纺布的制备方法，制备步骤如下：
(1)将热敏变色纤维和普通ES纤维作为热敏变色无纺布的纤维原料，其中热敏变色纤维和普通ES纤维的质量比为50：50；
所述热敏变色纤维为皮芯型结构，包括皮层和芯层，所述皮层包括以下重量份的原料：0.8份1,3-二甲基-6-二乙氨基荧烷、1份4-羟基香豆素、30份聚乙二醇1500、5份硬脂酸锌、60份聚乙烯，所述芯层为聚对苯二甲酸乙二酯，所述皮层占热敏变色纤维总重量的40％；
所述热敏变色纤维的制备方法为：(a)称取各重量份的1,3-二甲基-6-二乙氨基荧烷、4-羟基香豆素和聚乙二醇1500，并倒入同一容器内，容器内温度设置为55℃，混合搅拌30min后冷却、烘干，在球磨机上研磨成粉末，得到热敏变色材料；(b)分别对聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯进行切片、干燥处理，然后送入两个独立的螺杆挤出机中，聚乙烯送入第一螺杆挤出机内，聚对苯二甲酸乙二酯送入第二螺杆挤出机内；(c)步骤(a)制得的热敏变色材料以及聚乙烯在第一螺杆挤出机中熔融共混后挤出，记为熔体A，聚对苯二甲酸乙二酯在第二螺杆挤出机中熔融后挤出，记为熔体B；(d)将上述步骤得到的熔体A和熔体B输送到皮芯复合纺丝箱体内，分配到喷丝板的各个喷丝孔，从喷丝孔中混合后喷出，所述的喷丝孔为由小圆和大圆组成的同心圆型的喷丝板组件，熔体A从小圆内挤出，熔体B从大圆和小圆的间隙中挤出，最后冷却成型、集束、牵伸、卷曲、上油、热定型、切断后得到热敏变色纤维；
(2)将热敏变色纤维和普通ES纤维分别经过开松混合、梳理机梳理成网、热风粘合、冷却定型，制得第一无纺布和第二无纺布；
(3)将步骤(2)制得的第一无纺布和第二无纺布进行在线热压复合，制得热敏变色无纺布。
实施例三
一种热敏变色无纺布的制备方法，制备步骤如下：
(1)将热敏变色纤维和普通ES纤维作为热敏变色无纺布的纤维原料，其中热敏变色纤维和普通ES纤维的质量比为90：10；
所述热敏变色纤维为皮芯型结构，包括皮层和芯层，所述皮层包括以下重量份的原料：2份苄酰基无色亚甲基兰、30份对苯二甲酸、60份聚乙二醇1500、8份硬脂酸锌、80份聚乙烯，所述芯层为聚对苯二甲酸乙二酯，所述皮层占热敏变色纤维总重量的20％；
所述热敏变色纤维的制备方法为：(a)称取各重量份的苄酰基无色亚甲基兰、对苯二甲酸和聚乙二醇1500，并倒入同一容器内，容器内温度设置为60℃，混合搅拌20min后冷却、烘干，在球磨机上研磨成粉末，得到热敏变色材料；(b)分别对聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯进行切片、干燥处理，然后送入两个独立的螺杆挤出机中，聚乙烯送入第一螺杆挤出机内，聚对苯二甲酸乙二酯送入第二螺杆挤出机内；(c)步骤(a)制得的热敏变色材料以及聚乙烯在第一螺杆挤出机中熔融共混后挤出，记为熔体A，聚对苯二甲酸乙二酯在第二螺杆挤出机中熔融后挤出，记为熔体B；(d)将上述步骤得到的熔体A和熔体B输送到皮芯复合纺丝箱体内，分配到喷丝板的各个喷丝孔，从喷丝孔中混合后喷出，所述的喷丝孔为由小圆和大圆组成的同心圆型的喷丝板组件，熔体A从小圆内挤出，熔体B从大圆和小圆的间隙中挤出，最后冷却成型、集束、牵伸、卷曲、上油、热定型、切断后得到热敏变色纤维；
(2)将热敏变色纤维和普通ES纤维分别经过开松混合、梳理机梳理成网、热风粘合、冷却定型，制得第一无纺布和第二无纺布；
(3)将步骤(2)制得的第一无纺布和第二无纺布进行在线超声波复合，制得热敏变色无纺布。
本发明制备的热敏变色无纺布可应用于诸如一次性卫生用品、纺织品等领域。
以上所记载，仅为利用本创作技术内容的实施例，任何熟悉本项技艺者运用本创作所做的修饰、变化，皆属本创作主张的专利范围，而不限于实施例所揭示者。
Claims (3)
1.一种热敏变色无纺布的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将热敏变色纤维和普通ES纤维作为热敏变色无纺布的纤维原料，其中热敏变色纤维和普通ES纤维的质量比为50-100：0-50；
所述热敏变色纤维为皮芯型结构，包括皮层和芯层，所述皮层包括以下重量份的原料：0.8～3份发色剂、1～30份显色剂、30～90份聚乙二醇1500、60～100份聚乙烯，所述芯层为聚对苯二甲酸乙二酯，所述皮层占热敏变色纤维总重量的20～60％；
所述热敏变色纤维的制备方法为：(a)称取各重量份的发色剂、显色剂和聚乙二醇1500，并倒入同一容器内，容器内温度设置为50～60℃，混合搅拌20～40min后冷却、烘干，在球磨机上研磨成粉末，得到热敏变色材料；(b)分别对聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯进行切片、干燥处理，然后送入两个独立的螺杆挤出机中，聚乙烯送入第一螺杆挤出机内，聚对苯二甲酸乙二酯送入第二螺杆挤出机内；(c)步骤(a)制得的热敏变色材料以及聚乙烯在第一螺杆挤出机中熔融共混后挤出，记为熔体A，聚对苯二甲酸乙二酯在第二螺杆挤出机中熔融后挤出，记为熔体B；(d)将上述步骤得到的熔体A和熔体B输送到皮芯复合纺丝箱体内，分配到喷丝板的各个喷丝孔，从喷丝孔中混合后喷出，最后冷却成型、集束、牵伸、卷曲、上油、热定型、切断后得到热敏变色纤维；
(2)将热敏变色纤维和普通ES纤维分别经过开松混合、梳理、热风粘合、冷却定型，制得第一无纺布和第二无纺布；
(3)将步骤(2)制得的第一无纺布和第二无纺布进行在线复合，制得热敏变色无纺布。
2.根据权利要求1所述的一种热敏变色无纺布的制备方法，其特征在于，所述皮层中还包括5～10份硬脂酸锌，所述发色剂为结晶紫内酯、1,3-二甲基-6-二乙氨基荧烷、2-苯氨基-3-甲基-6-二丁氨基荧烷、苄酰基无色亚甲基兰中的任意一种，所述显色剂为对羟基苯甲酸苄酯、4-羟基香豆素、硬脂酸和对苯二甲酸中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种热敏变色无纺布的制备方法，其特征在于，所述的喷丝孔为由小圆和大圆组成的同心圆型的喷丝板组件，熔体A从小圆内挤出，熔体B从大圆和小圆的间隙中挤出。
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