CN112176452A - 一种皮芯结构吸水纤维及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种皮芯结构吸水纤维的制备方法，包括以下步骤：S1. 将聚酯切片与纤维素纳米晶充分混合造粒，在双螺杆挤出机中混合造粒得到纤维素纳米晶改性聚酯芯层料；S2. 将纤维素纳米晶改性聚酯芯层料进行干燥，当聚酯切片的含水率小于50ppm后备用；S3. 将纤维素纤维和相容剂混合后，在双螺杆挤出机中混合造粒得到皮层料；S4. 将上述所得芯层料和皮层料复合纺丝得到皮芯复合纤维，平衡后用牵伸得到成品纤维。本发明提供一种吸水纤维，纤维经过成分和结构的改良，具备良好的吸湿性能。

Description

一种皮芯结构吸水纤维及其制备方法
技术领域
本发明涉及纺织纤维领域，具体涉及一种皮芯结构吸水纤维及其制备方法。
背景技术
涤纶纤维因其良好的强度，弹性以及易洗，快干，免熨烫等特性，加之价格较低而受 到消费者的好评，但是随着社会经济的发展。人们生活水平不断提高，穿着日益讲究，从而对衣料的特性提出了新的要求。但常规聚酯纤维的某些缺点，诸如透气性能差、吸湿率低、手感硬、蜡感、极光等又大大限制了它在衣着尤其是时装领域中的应用。于是出现了服用纤维，回归天然，追求穿着舒适性、卫生性、美观得体和便于运动等全功能的强烈要求。有资料表明，人在静止时通过皮肤向外蒸发的水分约为15g/(m2·h)。在运动时，有大量汗水排出，既有液态也有气态，数量约为100g/(m2·h)。无论是汗水还是汗气，都希望透过衣服迅速排到大气中去。少部分汗气直接从织物孔隙排出，称之为透湿扩散。而大部分汗气被织物纤维吸附，再扩散到织物表层，通过蒸发排入大气，即所谓吸湿扩散至于汗水，则主要通过毛细现象吸入织物内层，进而扩散到表层，称之为吸水扩散。穿着舒适的衣服，除具有柔软、蓬松、保暖的特点外，还应当具有良好的吸水吸湿性能。
发明内容
要解决的技术问题：本发明的目的是提供一种吸水纤维，纤维经过成分和结构的改良，具备良好的吸湿性能。
技术方案：一种皮芯结构吸水纤维，包括芯层和皮层，所述芯层为聚酯纤维，所述皮层为纤维素纤维，所述聚酯纤维为亲水改性聚酯纤维。
优选的，所述亲水改性聚酯纤维为含纤维素纳米晶改性聚酯纤维。
优选的，所述纤维素纳米晶的制备方法包括以下步骤：
S1. 羟基改性纤维素纳米晶：将纤维素纳米晶盐酸水热处理，水热反应温度设定为80-90℃，反应时间为1-3 h，得到表面为羟基的纤维素纳米晶；
S2. 将表面羟基改性的纤维素纳米晶加入至过硫酸铵溶液处理，过硫酸铵的浓度为1-2mol/L，反应温度设定为60-70℃，时间为20-60min，得到羟基化改性纤维素纳米晶；
S3. 配置pH值为6-8的丝胶蛋白溶液，将羟基化改性纤维素纳米晶浸渍在丝胶蛋白溶液中，浸渍温度为30-40℃，浸渍时间为20-60min，浸渍后烘干，烘干温度为60-80℃，时间为3-5min，得到丝胶改性纤维素纳米晶。
一种皮芯结构吸水纤维的制备方法，包括以下步骤：
S1. 将聚酯切片与纤维素纳米晶充分混合造粒，在双螺杆挤出机中混合造粒得到纤维素纳米晶改性聚酯芯层料；
S2. 将纤维素纳米晶改性聚酯芯层料进行干燥，当聚酯切片的含水率小于50ppm后备用；
S3. 将纤维素纤维和相容剂混合后，在双螺杆挤出机中混合造粒得到皮层料；
S4. 将上述所得芯层料和皮层料复合纺丝得到皮芯复合纤维，平衡后用牵伸得到成品纤维。
优选的，所述步骤S1中纤维素纳米晶和聚酯切片的质量比为3-5:95-97。
优选的，所述步骤S2中干燥参数为从室温升温至80℃保温，2h后升温至120℃进行保温。
优选的，所述步骤S4中，芯层料和皮层料的体积比为1:1。
有益效果：本发明的具有以下优点：
纤维素纳米晶属于天然的聚多糖纳米晶由于表面具有丰富的羟基，其亲水性强，直接用于纳米物理复合改性聚合物基质时，对亲水性或极性基质具有较好的改善，而对某些疏水性或非极性基质却达不到增强的效果，本发明中在将纤维素纳米晶进行改性，在纤维素纳米晶表面附着一层丝胶蛋白，改善了聚酯纤维的吸水性，同时通过芯层和皮层的复合，芯层选择纤维素纤维作为芯层，提高了聚酯纤维的吸水效果。
具体实施方式
实施例1
一种皮芯结构吸水纤维的制备方法，包括以下步骤：
S1. 改性纤维素纳米晶的制备：
a. 羟基改性纤维素纳米晶：将纤维素纳米晶盐酸水热处理，水热反应温度设定为80℃，反应时间为1h，得到表面为羟基的纤维素纳米晶；
b. 将表面羟基改性的纤维素纳米晶加入至过硫酸铵溶液处理，过硫酸铵的浓度为2mol/L，反应温度设定为70℃，时间为20min，得到羟基化改性纤维素纳米晶；
c. 配置pH值为6的丝胶蛋白溶液，将羟基化改性纤维素纳米晶浸渍在丝胶蛋白溶液中，浸渍温度为30℃，浸渍时间为20min，浸渍后烘干，烘干温度为60℃，时间为3min，得到丝胶改性纤维素纳米晶；
S2. 将聚酯切片与纤维素纳米晶充分混合造粒，纤维素纳米晶和聚酯切片的质量比为3:97，在双螺杆挤出机中混合造粒得到纤维素纳米晶改性聚酯芯层料；
S3. 将纤维素纳米晶改性聚酯芯层料进行干燥，干燥参数为从室温升温至80℃保温，2h后升温至120℃进行保温，当聚酯切片的含水率小于50ppm后备用；
S4. 将纤维素纤维和相容剂混合后，在双螺杆挤出机中混合造粒得到皮层料；
S5. 将上述所得芯层料和皮层料以体积比为1:1复合纺丝得到皮芯复合纤维，平衡后用牵伸得到成品纤维。
实施例2
一种皮芯结构吸水纤维的制备方法，包括以下步骤：
S1. 改性纤维素纳米晶的制备：
a. 羟基改性纤维素纳米晶：将纤维素纳米晶盐酸水热处理，水热反应温度设定为90℃，反应时间为3 h，得到表面为羟基的纤维素纳米晶；
b. 将表面羟基改性的纤维素纳米晶加入至过硫酸铵溶液处理，过硫酸铵的浓度为1mol/L，反应温度设定为60℃，时间为60min，得到羟基化改性纤维素纳米晶；
c. 配置pH值为8的丝胶蛋白溶液，将羟基化改性纤维素纳米晶浸渍在丝胶蛋白溶液中，浸渍温度为40℃，浸渍时间为60min，浸渍后烘干，烘干温度为80℃，时间为5min，得到丝胶改性纤维素纳米晶；
S2. 将聚酯切片与纤维素纳米晶充分混合造粒，纤维素纳米晶和聚酯切片的质量比为5:95，在双螺杆挤出机中混合造粒得到纤维素纳米晶改性聚酯芯层料；
S3. 将纤维素纳米晶改性聚酯芯层料进行干燥，干燥参数为从室温升温至80℃保温，2h后升温至120℃进行保温，当聚酯切片的含水率小于50ppm后备用；
S4. 将纤维素纤维和相容剂混合后，在双螺杆挤出机中混合造粒得到皮层料；
S5. 将上述所得芯层料和皮层料以体积比为1:1复合纺丝得到皮芯复合纤维，平衡后用牵伸得到成品纤维。
实施例3
一种皮芯结构吸水纤维的制备方法，包括以下步骤：
S1. 改性纤维素纳米晶的制备：
a. 羟基改性纤维素纳米晶：将纤维素纳米晶盐酸水热处理，水热反应温度设定为85℃，反应时间为2h，得到表面为羟基的纤维素纳米晶；
b. 将表面羟基改性的纤维素纳米晶加入至过硫酸铵溶液处理，过硫酸铵的浓度为1-2mol/L，反应温度设定为60℃，时间为40min，得到羟基化改性纤维素纳米晶；
c. 配置pH值为6的丝胶蛋白溶液，将羟基化改性纤维素纳米晶浸渍在丝胶蛋白溶液中，浸渍温度为30℃，浸渍时间为30min，浸渍后烘干，烘干温度为65℃，时间为3min，得到丝胶改性纤维素纳米晶；
S2. 将聚酯切片与纤维素纳米晶充分混合造粒，纤维素纳米晶和聚酯切片的质量比为4:95，在双螺杆挤出机中混合造粒得到纤维素纳米晶改性聚酯芯层料；
S3. 将纤维素纳米晶改性聚酯芯层料进行干燥，干燥参数为从室温升温至80℃保温，2h后升温至120℃进行保温，当聚酯切片的含水率小于50ppm后备用；
S4. 将纤维素纤维和相容剂混合后，在双螺杆挤出机中混合造粒得到皮层料；
S5. 将上述所得芯层料和皮层料以体积比为1:1复合纺丝得到皮芯复合纤维，平衡后用牵伸得到成品纤维。
实施例4
一种皮芯结构吸水纤维的制备方法，包括以下步骤：
S1. 改性纤维素纳米晶的制备：
a. 羟基改性纤维素纳米晶：将纤维素纳米晶盐酸水热处理，水热反应温度设定为90℃，反应时间为3h，得到表面为羟基的纤维素纳米晶；
b. 将表面羟基改性的纤维素纳米晶加入至过硫酸铵溶液处理，过硫酸铵的浓度为1-2mol/L，反应温度设定为70℃，时间为30min，得到羟基化改性纤维素纳米晶；
c. 配置pH值为8的丝胶蛋白溶液，将羟基化改性纤维素纳米晶浸渍在丝胶蛋白溶液中，浸渍温度为40℃，浸渍时间为40min，浸渍后烘干，烘干温度为75℃，时间为5min，得到丝胶改性纤维素纳米晶；
S2. 将聚酯切片与纤维素纳米晶充分混合造粒，纤维素纳米晶和聚酯切片的质量比为5:96，在双螺杆挤出机中混合造粒得到纤维素纳米晶改性聚酯芯层料；
S3. 将纤维素纳米晶改性聚酯芯层料进行干燥，干燥参数为从室温升温至80℃保温，2h后升温至120℃进行保温，当聚酯切片的含水率小于50ppm后备用；
S4. 将纤维素纤维和相容剂混合后，在双螺杆挤出机中混合造粒得到皮层料；
S5. 将上述所得芯层料和皮层料以体积比为1:1复合纺丝得到皮芯复合纤维，平衡后用牵伸得到成品纤维。
对比例1
一种皮芯结构吸水纤维的制备方法，包括以下步骤：
S1. 改性纤维素纳米晶的制备：羟基改性纤维素纳米晶：将纤维素纳米晶盐酸水热处理，水热反应温度设定为85℃，反应时间为2h，得到表面为羟基的纤维素纳米晶；
S2. 将聚酯切片与纤维素纳米晶充分混合造粒，纤维素纳米晶和聚酯切片的质量比为4:95，在双螺杆挤出机中混合造粒得到纤维素纳米晶改性聚酯芯层料；
S3. 将纤维素纳米晶改性聚酯芯层料进行干燥，干燥参数为从室温升温至80℃保温，2h后升温至120℃进行保温，当聚酯切片的含水率小于50ppm后备用；
S4. 将纤维素纤维和相容剂混合后，在双螺杆挤出机中混合造粒得到皮层料；
S5. 将上述所得芯层料和皮层料以体积比为1:1复合纺丝得到皮芯复合纤维，平衡后用牵伸得到成品纤维。
对比例2
一种皮芯结构吸水纤维的制备方法，包括以下步骤：
S1. 改性纤维素纳米晶的制备：
a. 羟基改性纤维素纳米晶：将纤维素纳米晶盐酸水热处理，水热反应温度设定为90℃，反应时间为3h，得到表面为羟基的纤维素纳米晶；
b. 将表面羟基改性的纤维素纳米晶加入至过硫酸铵溶液处理，过硫酸铵的浓度为1-2mol/L，反应温度设定为70℃，时间为30min，得到羟基化改性纤维素纳米晶；
c. 配置pH值为8的丝胶蛋白溶液，将羟基化改性纤维素纳米晶浸渍在丝胶蛋白溶液中，浸渍温度为40℃，浸渍时间为40min，浸渍后烘干，烘干温度为75℃，时间为5min，得到丝胶改性纤维素纳米晶；
S2. 将聚酯切片与纤维素纳米晶充分混合造粒，纤维素纳米晶和聚酯切片的质量比为10:90，在双螺杆挤出机中混合造粒得到纤维素纳米晶改性聚酯芯层料；
S3. 将纤维素纳米晶改性聚酯芯层料进行干燥，干燥参数为从室温升温至80℃保温，2h后升温至120℃进行保温，当聚酯切片的含水率小于50ppm后备用；
S4. 将纤维素纤维和相容剂混合后，在双螺杆挤出机中混合造粒得到皮层料；
S5. 将上述所得芯层料和皮层料以体积比为1:1复合纺丝得到皮芯复合纤维，平衡后用牵伸得到成品纤维。
根据以下测试方法对实施例1-4和对比例1-2中的纤维进行性能测试。
吸水性测试：将样品研磨成小颗粒，在90℃真空烘箱中干燥12 h后称重，记为W1；将样品置于去离子水中浸泡24 h后取出样品并称重，记为W2；根据下式计算吸水率：
W=（W2-W1）/W1×100%
式中W1--干燥样品的质量，g；W2——湿样品的质量，g；W--吸水率，%。
力学性能测试：将试样放在标准大气条件（温度20℃±2℃，湿度为65%±3%）下平衡48h，然后在标准大气条件下测试。测试时，将不同的聚酯纤维各取30根，在Instron-3365万能材料试验仪上测定单根纤维的强度、断裂伸长率。
测定实施例1-4和对比例1-2的吸水率见下表，从表中可知，加入了丝胶改性的聚酯纤维的吸水效果是有所提升的，而且影响比较明显。
Figure DEST_PATH_IMAGE002

Claims (7)

1.一种皮芯结构吸水纤维，包括芯层和皮层，其特征在于：所述芯层为聚酯纤维，所述皮层为纤维素纤维，所述聚酯纤维为亲水改性聚酯纤维。
2.根据权利要求1所述的一种皮芯结构吸水纤维，其特征在于：所述亲水改性聚酯纤维为含纤维素纳米晶改性聚酯纤维。
3.根据权利要求1所述的一种皮芯结构吸水纤维，其特征在于，所述纤维素纳米晶的制备方法包括以下步骤：
S1. 羟基改性纤维素纳米晶：将纤维素纳米晶盐酸水热处理，水热反应温度设定为80-90℃，反应时间为1-3 h，得到表面为羟基的纤维素纳米晶；
S2. 将表面羟基改性的纤维素纳米晶加入至过硫酸铵溶液处理，过硫酸铵的浓度为1-2mol/L，反应温度设定为60-70℃，时间为20-60min，得到羟基化改性纤维素纳米晶；
S3. 配置pH值为6-8的丝胶蛋白溶液，将羟基化改性纤维素纳米晶浸渍在丝胶蛋白溶液中，浸渍温度为30-40℃，浸渍时间为20-60min，浸渍后烘干，烘干温度为60-80℃，时间为3-5min，得到丝胶改性纤维素纳米晶。
4.一种皮芯结构吸水纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1. 将聚酯切片与纤维素纳米晶充分混合造粒，在双螺杆挤出机中混合造粒得到纤维素纳米晶改性聚酯芯层料；
S2. 将纤维素纳米晶改性聚酯芯层料进行干燥，当聚酯切片的含水率小于50ppm后备用；
S3. 将纤维素纤维和相容剂混合后，在双螺杆挤出机中混合造粒得到皮层料；
S4. 将上述所得芯层料和皮层料复合纺丝得到皮芯复合纤维，平衡后用牵伸得到成品纤维。
5.根据权利要求1所述的一种皮芯结构吸水纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中纤维素纳米晶和聚酯切片的质量比为3-5:95-97。
6.根据权利要求1所述的一种皮芯结构吸水纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中干燥参数为从室温升温至80℃保温，2h后升温至120℃进行保温。
7.根据权利要求1所述的一种皮芯结构吸水纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤S4中，芯层料和皮层料的体积比为1:1。
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