CN111705373A - 具有光降解有害有机物功能的纤维制备方法及功能纤维和面料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有光降解有害有机物功能的纤维制备方法及功能纤维和面料，其中，制备方法包括，将改性光降解功能纳米粉体与树脂粉体混合，共混造粒，得到光降解功能母粒；干燥后通过计重法添加功能母粒，纯树脂切片通过正常纺丝通道添加，在熔融状态下混合进行纺丝，得到光降解功能纤维。本发明采用全新的光降解机理制备新的光降解功能纤维，可以对紫外区和可见光区强烈吸收，提高了分解有机有害气体的效率，纤维可以做成白色，具有永久性光降解功能。

Description

具有光降解有害有机物功能的纤维制备方法及功能纤维和 面料
技术领域
本发明属于功能纺织材料技术领域，具体涉及具有光降解有害有机物功能的纤维制备方法及功能纤维与应用。
背景技术
随着人们生活水平的提高，越来越关注空气的质量问题。而伴随着医学的发展，一些疾病的病因也能精准的确认。目前由于空气质量而带来的呼吸道疾病逐渐增多，还有很多患者因为空气质量问题而患上败血症这种不治之症，究其原因，主要是因为空气中有一些有害的气体，比如甲醛、乙醛、苯及其衍生物等，这些有机气体可以在空气中长期累积，从而对人的身体健康造成很大的危害。有研究表明，由于这些有害气体的密度比空气大，因此在室内主要是存在离地面1 米及以下的高度，这个高度有害有机气体的含量最高，而往往幼童的高度基本就在这个高度范围，而幼童由于发育不完全导致身体的技能更容易被这些有害气体侵蚀破坏，短时间内会造成咳嗽，流眼泪等，较长时间就能破坏呼吸道系统，长时间积累就会通过毛细血管进入血液循环，从而幼童的身体造成伤害，这种现象也解释了为什么幼童在少年时代容易发败血症的原因。因此有效的对空气进行质量是关系人们健康的重要举措。
因此本技术发明以纤维作为光降解功能纳米粉体的承载体，通过织物的方式将功能具现化，通过对光线的吸收对室内或者车内的空气进行治理，将有害有机气体进行分解。这种方法有别于市场上现有的面料涂覆法，具有耐摩擦和耐水洗性能优势，也有别于市场上的吸附型材料，比如硅藻土和活性炭类，因为后者会存在一个最大吸附量也即是吸附饱和，当吸附饱和后就成为一个新的污染源，在一定温度下就会再次释放有害有机气体。因此，开发一种新型的具有光降解功能纤维并制造相应面料，具有很重要的意义。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有制备光降解功能纤维并织造相应面料的技术空白，提出了本发明。
因此，本发明其中的一个目的是解决现有技术中的不足，提供具有光降解有害有机物功能的纤维制备方法及功能纤维与应用。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种具有光降解有害有机物功能的纤维制备方法，其包括，将改性光降解功能纳米粉体与树脂粉体混合，共混造粒，得到光降解功能母粒；干燥后通过计重法添加功能母粒，纯树脂切片通过正常纺丝通道添加，在熔融状态下混合进行纺丝，得到光降解功能纤维。
作为发明所述具有光降解有害有机物功能的纤维制备方法的一种优选方案，其中：所述改性光降解功能纳米粉体与树脂粉体的质量比为1:9～4:6，其中，所述改性光降解功能粉体为氮掺杂二氧化钛、铜掺杂二氧化钛、锐钛型二氧化钛中的一种或几种，所述树脂粉体为聚丙烯树脂粉体、聚酯粉体、聚酰胺树脂粉体中的一种或几种。
作为发明所述具有光降解有害有机物功能的纤维制备方法的一种优选方案，其中：所述共混造粒，得到光降解功能母粒，其中，所述光降解功能粉体占所述功能母粒的质量百分比为3～20％，加工温度为200-280℃。
作为发明所述具有光降解有害有机物功能的纤维制备方法的一种优选方案，其中：所述改性光降解功能纳米粉体粒径为10～100nm。作为发明所述具有光降解有害有机物功能的纤维制备方法的一种优选方案，其中：所述通过计重法添加功能母粒，功能母粒占纺丝切片总重的质量百分比为4～10％。
作为发明所述具有光降解有害有机物功能的纤维制备方法的一种优选方案，其中：所述在熔融状态下混合进行纺丝，其纺丝速度为600～3200m/min，纺丝组件初始压力为8～16MPa，纺丝温度为 200-295℃。
作为发明所述具有光降解有害有机物功能的纤维制备方法的一种优选方案，其中：所述纯树脂切片包括PET切片、PBT切片、PTT 切片、聚乙烯切片、聚丙烯切片、PA6切片或PA66切片中的一种或多种。
一种光降解功能纤维，其单纤细度为0.5～5D。
一种面料，其包括光降解功能纤维和树脂纤维，其中，光降解功能纤维含量为15～100％。
本发明的有益效果：
(1)本发明采用全新的光降解机理制备新的光降解功能纤维，可以对紫外区和可见光区强烈吸收，提高了分解有机有害气体的效率，纤维可以做成白色，具有永久性光降解功能。
(2)本发明制得纤维及面料机械性能可以达到普通纤维的标准，完全满足各种织造的要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
其中：
图1为本发明得到的光降解纤维的SEM图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例1：
将粒径为30nm的铜掺杂二氧化钛光降解功能纳米粉体与PET 树脂粉体均匀混合，其中紫外吸收剂与树脂粉体质量比为1:9；混合后经双螺杆挤出共混造粒挤出，加工温度为270℃，得到紫外吸收母粒；将母粒干燥经过计重器添加进行熔融纺丝，其中母粒质量占比为 8％，纺丝速度为2900m/min，纺丝组件初始压力12MPa，纺丝温度为 283℃，制得光降解功能纤维，单纤维细度为5D；采用经编方式，将光降解纤维在面丝使用，质量占比为15％，得到目标面料。
制成面料后对甲醛进行降解检测，辐照光源为可见光，照射2小时后甲醛浓度下降25％。
实施例2：
将粒径为30nm的铜掺杂二氧化钛光降解功能纳米粉体与PET 树脂粉体均匀混合，其中紫外吸收剂与树脂粉体质量比为2:8；混合后经双螺杆挤出共混造粒挤出，加工温度为270℃，得到紫外吸收母粒；将母粒干燥经过计重器添加进行熔融纺丝，其中母粒质量占比为 8％，纺丝速度为2900m/min，纺丝组件初始压力12MPa，纺丝温度为 283℃，制得光降解功能纤维，单纤维细度为5D；采用经编方式，将光降解纤维在面丝使用，质量占比为15％，得到目标面料。
制成面料后对甲醛进行降解检测，辐照光源为可见光，照射2小时后甲醛浓度下降56％。
实施例3：
将粒径为30nm的铜掺杂二氧化钛光降解功能纳米粉体与PET 树脂粉体均匀混合，其中紫外吸收剂与树脂粉体质量比为3:7；混合后经双螺杆挤出共混造粒挤出，加工温度为270℃，得到紫外吸收母粒；将母粒干燥经过计重器添加进行熔融纺丝，其中母粒质量占比为8％，纺丝速度为2900m/min，纺丝组件初始压力12MPa，纺丝温度为 283℃，制得光降解功能纤维，单纤维细度为5D；采用经编方式，将光降解纤维在面丝使用，质量占比为15％，得到目标面料。
制成面料后对甲醛进行降解检测，辐照光源为可见光，照射2小时后甲醛浓度下降62％。
实施例4：
将粒径为30nm的铜掺杂二氧化钛光降解功能纳米粉体与PET 树脂粉体均匀混合，其中紫外吸收剂与树脂粉体质量比为4:6；混合后经双螺杆挤出共混造粒挤出，加工温度为270℃，得到紫外吸收母粒；将母粒干燥经过计重器添加进行熔融纺丝，其中母粒质量占比为 8％，纺丝速度为2900m/min，纺丝组件初始压力12MPa，纺丝温度为 283℃，制得光降解功能纤维，单纤维细度5D；采用经编方式，将光降解纤维在面丝使用，质量占比为15％，得到目标面料。
制成面料后对甲醛进行降解检测，辐照光源为可见光，照射2小时后甲醛浓度下降52％。
结论：当母粒中粉体含量继续增加时，出现了甲醛去除率下降的现象，主要是高浓度粉体在树脂中形成了团聚，导致粒子粒径增加，影响了吸光效率和光降解速率，因此效果反而下降，母粒中纳米粉体和树脂最佳比例为3:7。
实施例5：
将粒径为30nm的铜掺杂二氧化钛光降解功能纳米粉体与PET 树脂粉体均匀混合，其中紫外吸收剂与树脂粉体质量比为3:7；混合后经双螺杆挤出共混造粒挤出，加工温度为270℃，得到紫外吸收母粒；将母粒干燥经过计重器添加进行熔融纺丝，其中母粒质量占比为 8％，纺丝速度为2900m/min，纺丝组件初始压力12MPa，纺丝温度为 283℃，制得光降解功能纤维，单纤维细度为5D；采用经编方式，将光降解纤维在面丝使用，质量占比为30％，得到目标面料。
制成面料后对甲醛进行降解检测，辐照光源为可见光，照射2小时后甲醛
浓度下降71％。
实施例6：
将粒径为30nm的铜掺杂二氧化钛光降解功能纳米粉体与PET 树脂粉体均匀混合，其中紫外吸收剂与树脂粉体质量比为3:7；混合后经双螺杆挤出共混造粒挤出，加工温度为270℃，得到紫外吸收母粒；将母粒干燥经过计重器添加进行熔融纺丝，其中母粒质量占比为 8％，纺丝速度为2900m/min，纺丝组件初始压力12MPa，纺丝温度为 283℃，制得光降解功能纤维，单纤维细度为5D；采用经编方式，将光降解纤维在面丝使用，质量占比为60％，得到目标面料。
制成面料后对甲醛进行降解检测，辐照光源为可见光，照射2小时后甲醛浓度下降84％。
实施例7：
将粒径为30nm的铜掺杂二氧化钛光降解功能纳米粉体与PET 树脂粉体均匀混合，其中紫外吸收剂与树脂粉体质量比为3:7；混合后经双螺杆挤出共混造粒挤出，加工温度为270℃，得到紫外吸收母粒；将母粒干燥经过计重器添加进行熔融纺丝，其中母粒质量占比为 8％，纺丝速度为2900m/min，纺丝组件初始压力12MPa，纺丝温度为 283℃，制得光降解功能纤维，单纤维细度为5D；采用经编方式，将光降解纤维在面丝使用，质量占比为80％，得到目标面料。
制成面料后对甲醛进行降解检测，辐照光源为可见光，照射2小时后甲醛浓度下降89％。
实施例8：
将粒径为30nm的铜掺杂二氧化钛光降解功能纳米粉体与PET 树脂粉体均匀混合，其中紫外吸收剂与树脂粉体质量比为3:7；混合后经双螺杆挤出共混造粒挤出，加工温度为270℃，得到紫外吸收母粒；将母粒干燥经过计重器添加进行熔融纺丝，其中母粒质量占比为 8％，纺丝速度为2900m/min，纺丝组件初始压力12MPa，纺丝温度为 283℃，制得光降解功能纤维，单纤维细度为5D；采用经编方式，将光降解纤维在面丝使用，质量占比为100％，得到目标面料。
制成面料后对甲醛进行降解检测，辐照光源为可见光，照射2小时后甲醛浓度下降89％。
结论：在面丝中使用光降解功能纤维80％时效果最好，继续增加纤维含量并不能有效提高光降解效率，但是铜掺杂二氧化钛具有颜色，因此影响其纺制纤维及面料的色泽，限制了其使用范围。
实施例9：
将粒径为30nm的铜掺杂二氧化钛光降解功能纳米粉体与PET 树脂粉体均匀混合，其中紫外吸收剂与树脂粉体质量比为3:7；混合后经双螺杆挤出共混造粒挤出，加工温度为270℃，得到紫外吸收母粒；将母粒干燥经过计重器添加进行熔融纺丝，其中母粒质量占比为 8％，纺丝速度为2900m/min，纺丝组件初始压力12MPa，纺丝温度为 283℃，制得光降解功能纤维，单纤维细度为3D；采用经编方式，将光降解纤维在面丝使用，质量占比为80％，得到目标面料。
制成面料后对甲醛进行降解检测，辐照光源为可见光，照射2小时后甲醛浓度下降89％。
实施例10：
将粒径为30nm的铜掺杂二氧化钛光降解功能纳米粉体与PET 树脂粉体均匀混合，其中紫外吸收剂与树脂粉体质量比为3:7；混合后经双螺杆挤出共混造粒挤出，加工温度为270℃，得到紫外吸收母粒；将母粒干燥经过计重器添加进行熔融纺丝，其中母粒质量占比为8％，纺丝速度为2900m/min，纺丝组件初始压力12MPa，纺丝温度为 283℃，制得光降解功能纤维，单纤维细度为1D；采用经编方式，将光降解纤维在面丝使用，质量占比为80％，得到目标面料。
制成面料后对甲醛进行降解检测，辐照光源为可见光，照射2小时后甲醛浓度下降93％。
实施例11：
将粒径为30nm的铜掺杂二氧化钛光降解功能纳米粉体与PET 树脂粉体均匀混合，其中紫外吸收剂与树脂粉体质量比为3:7；混合后经双螺杆挤出共混造粒挤出，加工温度为270℃，得到紫外吸收母粒；将母粒干燥经过计重器添加进行熔融纺丝，其中母粒质量占比为 8％，纺丝速度为2900m/min，纺丝组件初始压力12MPa，纺丝温度为 283℃，制得光降解功能纤维，单纤维细度为0.5D(参见图1)；采用经编方式，将光降解纤维在面丝使用，质量占比为80％，得到目标面料。
制成面料后对甲醛进行降解检测，辐照光源为可见光，照射2小时后甲醛浓度下降97％。
实施例12：
将粒径为30nm的氮掺杂二氧化钛光降解功能纳米粉体与PET 树脂粉体均匀混合，其中紫外吸收剂与树脂粉体质量比为3:7；混合后经双螺杆挤出共混造粒挤出，加工温度为270℃，得到紫外吸收母粒；将母粒干燥经过计重器添加进行熔融纺丝，其中母粒质量占比为 8％，纺丝速度为2900m/min，纺丝组件初始压力12MPa，纺丝温度为 283℃，制得光降解功能纤维，单纤维细度为0.5D；采用经编方式，将光降解纤维在面丝使用，质量占比为80％，得到目标面料。
制成面料后对甲醛进行降解检测，辐照光源为可见光，照射2小时后甲醛浓度下降96％。
实施例13：
将粒径为30nm的锐钛型二氧化钛光降解功能纳米粉体与PET 树脂粉体均匀混合，其中紫外吸收剂与树脂粉体质量比为3:7；混合后经双螺杆挤出共混造粒挤出，加工温度为270℃，得到紫外吸收母粒；将母粒干燥经过计重器添加进行熔融纺丝，其中母粒质量占比为 8％，纺丝速度为2900m/min，纺丝组件初始压力12MPa，纺丝温度为 283℃，制得光降解功能纤维，单纤维细度为0.5D；采用经编方式，将光降解纤维在面丝使用，质量占比为80％，得到目标面料。
制成面料后对甲醛进行降解检测，辐照光源为可见光，照射2小时后甲醛浓度下降51％。
结论：氮掺杂后的二氧化钛颜色基本为白色，并且由于其在可见光和紫外光区均有吸收，因此效果最好，而锐钛型二氧化钛虽有一定的效果，但是相比之下效率较低，主要是由于其在紫外区有吸收，而在可见光区吸收较少的缘故。
由图1可得，光降解功能纳米材料在纤维表面的分布较均匀。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种具有光降解有害有机物功能的纤维制备方法，其特征在于：包括，
将改性光降解功能纳米粉体与树脂粉体混合，共混造粒，得到光降解功能母粒；
干燥后通过计重法添加功能母粒，纯树脂切片通过正常纺丝通道添加，在熔融状态下混合进行纺丝，得到光降解功能纤维。
2.根据权利要求1所述的具有光降解有害有机物功能的纤维制备方法，其特征在于：所述改性光降解功能纳米粉体与树脂粉体的质量比为1:9～4:6，其中，
所述改性光降解功能粉体为氮掺杂二氧化钛、铜掺杂二氧化钛、锐钛型二氧化钛中的一种或几种，所述树脂粉体为聚丙烯树脂粉体、聚酯粉体、聚酰胺树脂粉体中的一种或几种。
3.根据权利要求1或2所述的具有光降解有害有机物功能的纤维制备方法，其特征在于：所述共混造粒，得到光降解功能母粒，其中，所述光降解功能粉体占所述功能母粒的质量百分比为3～20％，加工温度为200-280℃。
4.根据权利要求1所述具有光降解有害有机物功能的纤维制备方法，其特征在于：所述改性光降解功能纳米粉体粒径为10～100nm。
5.根据权利要求1所述具有光降解有害有机物功能的纤维制备方法，其特征在于：所述通过计重法添加功能母粒，功能母粒占纺丝切片总重的质量百分比为4～10％。
6.根据权利要求1、2或4中任一项所述具有光降解有害有机物功能的纤维制备方法，其特征在于：所述在熔融状态下混合进行纺丝，其纺丝速度为600～3200m/min，纺丝组件初始压力为8～16MPa，纺丝温度为200-295℃。
7.根据权利要求1、2或4中任一项所述具有光降解有害有机物功能的纤维制备方法，其特征在于：所述纯树脂切片包括PET切片、PBT切片、PTT切片、聚乙烯切片、聚丙烯切片、PA6切片或PA66切片中的一种或多种。
8.一种如权利要求1所述制备方法生产的光降解功能纤维，其特征在于：所述光降解功能纤维，其单纤细度为0.5～5D。
9.一种面料，其特征在于：
包括如权利要求8所述的光降解功能纤维和树脂纤维，其中，光降解功能纤维含量为15～100％。
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Citations (8)

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