CN112501715A - 一种凉爽型涤纶纤维及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种凉爽型涤纶纤维，所述涤纶纤维包括涤纶纤维层和包覆于涤纶纤维外侧的凝胶层，所述凝胶层为亲水性高分子聚乙烯，所述涤纶纤维层为陶瓷粒子或复合陶瓷粒子改性的涤纶纤维构成。本发明提供一种凉爽型涤纶纤维，通过在涤纶纤维性能上的改性来提高涤纶纤维的吸湿排汗效果，以及抗紫外效果，已达到更深层次意义上的凉爽。
Description
技术领域
本发明涉及功能纤维领域，具体涉及一种凉爽型涤纶纤维。
背景技术
随着地球气候逐渐变暖，功能性产品逐渐受到人们重视，尤其在炎热潮湿的夏季细菌繁殖较快，紫外线辐射强度增加等问题正在对人类健康造成严重危害。人们在防护自身免受紫外线侵袭的同时，又迫切需要穿着凉爽、舒适的服装，因此研制一种集多种保健功能于一身，且不影响舒适美观、价廉物美的产品是非常必要的。
所谓凉是指织物能对人体起到快速降温的作用，该性能主要由纤维的导热性能决定；爽即干爽，是指织物经芯吸、扩散、传输等方式将人体产生的气态汗、液态汗迅速排放到织物的外层进而蒸发，从而在人体皮肤表面与服装内侧形成干燥的微气候区。这也就是通常所指的织物吸湿排汗及散湿性能。目前，美国、日本、韩国及中国台湾等国家和地区已相继研究并推出了具有高散热、低比热、高吸湿的凉爽纤维。如中国台湾逢甲大学郑国彬教授和展邑科技有限公司联合研发的凉爽型WinCool系列纤维，由于含有吸热慢而散热快的复合矿物粉末而赋予纤维凉爽感，利用该纤维生产的面料具有优异的热传导性能，可将冰凉滑爽的感觉通过纱线传递到皮肤，起到调节人体表面微气候的作用。中国大陆对凉爽纤维及其织物的研究起步较晚，目前针对凉爽性多功能面料的研究，还主要集中于异形截面吸湿排汗类纤维面料的开发。
发明内容
要解决的技术问题：本发明的目的是提供一种凉爽型涤纶纤维，通过在涤纶纤维性能上的改性来提高涤纶纤维的吸湿排汗效果，以及抗紫外效果，已达到更深层次意义上的凉爽。
技术方案：一种凉爽型涤纶纤维，所述涤纶纤维包括涤纶纤维层和包覆于涤纶纤维外侧的凝胶层，所述凝胶层为亲水性高分子聚乙烯，所述涤纶纤维层为陶瓷粒子或复合陶瓷粒子改性的涤纶纤维构成。
优选的，所述陶瓷粒子为纳米ZnO，SiO2或TiO2中的一种或两种以及以上的组合物。
优选的，所述复合陶瓷粒子为竹纤维素纤维纳米微球负载陶瓷粒子，所述陶瓷粒子为纳米 ZnO，SiO2或TiO2中的一种或两种以及以上的组合物。
优选的，所述复合陶瓷粒子通过以下方法制备而成：
S1.纤维素溶液的制备：取定量的竹纤维素于无水的DMAc中，活化后在通氮气的条件下蒸出部分DMAc，再加入无水LiCl，室温下搅拌，得到无色透明的纤维素溶液；
S2.复合陶瓷粒子的制备：将陶瓷粒子加入至油酸和吐温的混合溶液中，然后超声分散均匀，得到混合溶液，在混合溶液中滴加步骤S1中制备得到的纤维素溶液，一边添加一边超声，至完全添加以后，继续超声，得到淡黄色乳液，然后过滤，干燥球磨得到复合陶瓷粒子。优选的，所述步骤S1中活化时间为30-90min，活化温度为140-200℃。
优选的，所述步骤S1室温下搅拌时间为4-10h。
优选的，所述步骤S1得到无色透明的纤维素溶液的质量分数为8-12％。
一种凉爽型涤纶纤维的制备方法，包括以下步骤：
S1.将聚酯切片与陶瓷粒子或复合陶瓷粒子充分混合造粒，在双螺杆挤出机中混合造粒得到含有陶瓷粒子或复合陶瓷粒子改性涤纶纤维层芯层料；
S2.将亲水性高分子聚乙烯和石蜡油混合，得到凝胶层料；
S3.将上述所得芯层料和凝胶层料复合纺丝得到皮芯复合纤维，平衡后得到成品纤维。
优选的，所述芯层料螺杆各区的温度为260/265/265/265℃，凝胶层料螺杆各区的温度为 190/200/200/205℃，箱体温度为240℃。
有益效果：本发明的凉爽型涤纶纤维具有以下优点：
1、本发明以聚酯作为芯，聚乙烯作为皮，通过皮芯复合纺丝工艺制备复合纤维，皮层可保持聚乙烯特有的高导热系数，产生接触凉感，使得织物手感滑爽，且具有抑菌防霉功能；芯层可提高纤维及织物的柔软性，贴肤性更好，并可改善纤维的力学和染色性能等其他性能，从而使纤维更适合应用于服装和家纺产品；
2、皮层除了皮层具备较好的凉感以外，将芯层纤维进行一定的改性，使得芯层纤维具备一定的吸湿排汗的效果，同时，将具有抗紫外效果的填料加入，使得纤维的耐久性变长。
具体实施方式
实施例1
一种凉爽型涤纶纤维的制备方法，包括以下步骤：
S1.将聚酯切片与复合陶瓷粒子充分混合造粒，聚酯切片与复合陶瓷粒子的质量比为100:3，在双螺杆挤出机中混合造粒得到含有复合陶瓷粒子改性涤纶纤维层芯层料；
S2.将亲水性高分子聚乙烯和石蜡油混合，得到凝胶层料；
S3.将上述所得芯层料和凝胶层料复合纺丝得到皮芯复合纤维，所述芯层料和凝胶层料的质量比为5:2，平衡后得到成品纤维。
所述复合陶瓷粒子通过以下方法制备而成：
S1.纤维素溶液的制备：取定量的竹纤维素于无水的DMAc中活化，活化时间为30min，活化温度为140℃，活化后在通氮气的条件下蒸出部分DMAc，再加入无水LiCl，室温下搅拌4h，得到质量分数为12％无色透明的纤维素溶液；
S2.复合陶瓷粒子的制备：将陶瓷粒子加入至油酸和吐温的混合溶液中，油酸和吐温的体积比为1：2，陶瓷粒子和混合溶液的质量比为1:10，然后超声分散均匀，得到混合溶液，在混合溶液中滴加步骤S1中制备得到的纤维素溶液，混合溶液和纤维素溶液的体积比为1:0.5，一边添加一边超声，至完全添加以后，继续超声，得到淡黄色乳液，然后过滤，干燥球磨得到复合陶瓷粒子。
优选的，所述芯层料螺杆各区的温度为260/265/265/265℃，凝胶层料螺杆各区的温度为 190/200/200/205℃，箱体温度为240℃。
实施例2
一种凉爽型涤纶纤维的制备方法，包括以下步骤：
S1.将聚酯切片与复合陶瓷粒子充分混合造粒，聚酯切片与复合陶瓷粒子的质量比为100:9，在双螺杆挤出机中混合造粒得到含有复合陶瓷粒子改性涤纶纤维层芯层料；
S2.将亲水性高分子聚乙烯和石蜡油混合，得到凝胶层料；
S3.将上述所得芯层料和凝胶层料复合纺丝得到皮芯复合纤维，所述芯层料和凝胶层料的质量比为5:3，平衡后得到成品纤维。
所述复合陶瓷粒子通过以下方法制备而成：
S1.纤维素溶液的制备：取定量的竹纤维素于无水的DMAc中活化，活化时间为90min，活化温度为200℃，活化后在通氮气的条件下蒸出部分DMAc，再加入无水LiCl，室温下搅拌 10h，得到质量分数为8％无色透明的纤维素溶液；
S2.复合陶瓷粒子的制备：将陶瓷粒子加入至油酸和吐温的混合溶液中，油酸和吐温的体积比为1：4，陶瓷粒子和混合溶液的质量比为1:15，然后超声分散均匀，得到混合溶液，在混合溶液中滴加步骤S1中制备得到的纤维素溶液，混合溶液和纤维素溶液的体积比为1:2，一边添加一边超声，至完全添加以后，继续超声，得到淡黄色乳液，然后过滤，干燥球磨得到复合陶瓷粒子。
优选的，所述芯层料螺杆各区的温度为260/265/265/265℃，凝胶层料螺杆各区的温度为 190/200/200/205℃，箱体温度为240℃。
实施例3
一种凉爽型涤纶纤维的制备方法，包括以下步骤：
S1.将聚酯切片与复合陶瓷粒子充分混合造粒，聚酯切片与复合陶瓷粒子的质量比为100:5，在双螺杆挤出机中混合造粒得到含有复合陶瓷粒子改性涤纶纤维层芯层料；
S2.将亲水性高分子聚乙烯和石蜡油混合，得到凝胶层料；
S3.将上述所得芯层料和凝胶层料复合纺丝得到皮芯复合纤维，所述芯层料和凝胶层料的质量比为5:2.2，平衡后得到成品纤维。
所述复合陶瓷粒子通过以下方法制备而成：
S1.纤维素溶液的制备：取定量的竹纤维素于无水的DMAc中活化，活化时间为80min，活化温度为160℃，活化后在通氮气的条件下蒸出部分DMAc，再加入无水LiCl，室温下搅拌 5h，得到质量分数为10％无色透明的纤维素溶液；
S2.复合陶瓷粒子的制备：将陶瓷粒子加入至油酸和吐温的混合溶液中，油酸和吐温的体积比为1：2.6，陶瓷粒子和混合溶液的质量比为1:12，然后超声分散均匀，得到混合溶液，在混合溶液中滴加步骤S1中制备得到的纤维素溶液，混合溶液和纤维素溶液的体积比为1:0.9，一边添加一边超声，至完全添加以后，继续超声，得到淡黄色乳液，然后过滤，干燥球磨得到复合陶瓷粒子。
优选的，所述芯层料螺杆各区的温度为260/265/265/265℃，凝胶层料螺杆各区的温度为190/200/200/205℃，箱体温度为240℃。
实施例4
一种凉爽型涤纶纤维的制备方法，包括以下步骤：
S1.将聚酯切片与复合陶瓷粒子充分混合造粒，聚酯切片与复合陶瓷粒子的质量比为100:8，在双螺杆挤出机中混合造粒得到含有复合陶瓷粒子改性涤纶纤维层芯层料；
S2.将亲水性高分子聚乙烯和石蜡油混合，得到凝胶层料；
S3.将上述所得芯层料和凝胶层料复合纺丝得到皮芯复合纤维，所述芯层料和凝胶层料的质量比为5:2.6，平衡后得到成品纤维。
所述复合陶瓷粒子通过以下方法制备而成：
S1.纤维素溶液的制备：取定量的竹纤维素于无水的DMAc中活化，活化时间为50min，活化温度为180℃，活化后在通氮气的条件下蒸出部分DMAc，再加入无水LiCl，室温下搅拌 7h，得到质量分数为12％无色透明的纤维素溶液；
S2.复合陶瓷粒子的制备：将陶瓷粒子加入至油酸和吐温的混合溶液中，油酸和吐温的体积比为1：3.5，陶瓷粒子和混合溶液的质量比为1:14，然后超声分散均匀，得到混合溶液，在混合溶液中滴加步骤S1中制备得到的纤维素溶液，混合溶液和纤维素溶液的体积比为1:1.3，一边添加一边超声，至完全添加以后，继续超声，得到淡黄色乳液，然后过滤，干燥球磨得到复合陶瓷粒子。
优选的，所述芯层料螺杆各区的温度为260/265/265/265℃，凝胶层料螺杆各区的温度为 190/200/200/205℃，箱体温度为240℃。
以下为实施例1-4的性能测试：
面料的接触凉感系数：将复合纤维制成面料，按照GB/T 35263-2017检测面料的接
触凉感系数。
| 接触凉感系数(J·cm<sup>-2</sup>·s<sup>-1</sup>) | |
| 实施例1 | 0.26 |
| 实施例2 | 0.25 |
| 实施例3 | 0.33 |
| 实施例4 | 0.27 |
纤维力学性能：按照GB/T 14344-2008测定纤维断裂强度。
| 断裂强度(cN/dtex) | 断裂伸长率(％) | |
| 实施例1 | 2.34 | 45.2 |
| 实施例2 | 2.12 | 44.2 |
| 实施例3 | 2.61 | 39.4 |
| 实施例4 | 2.19 | 40.6 |
纤维透湿性能：按照GB/T12704－2009《纺织品织物透湿性试验方法第1部分：吸湿
法》。
| 透湿量(g·m<sup>-2</sup>·d<sup>-1</sup>) | |
| 实施例1 | 9808 |
| 实施例2 | 9872 |
| 实施例3 | 8890 |
| 实施例4 | 9567 |
| 普通涤纶织物 | 6388 |
以上通过相同经纬密的平纹织物测试得到。
Claims (9)
1.一种凉爽型涤纶纤维，其特征在于：所述涤纶纤维包括涤纶纤维层和包覆于涤纶纤维外侧的凝胶层，所述凝胶层为亲水性高分子聚乙烯，所述涤纶纤维层为陶瓷粒子或复合陶瓷粒子改性的涤纶纤维构成。
2.根据权利要求1所述凉爽型涤纶纤维，其特征在于：所述陶瓷粒子为纳米ZnO，SiO2或TiO2中的一种或两种以及以上的组合物。
3.根据权利要求1所述凉爽型涤纶纤维，其特征在于：所述复合陶瓷粒子为竹纤维素纤维纳米微球负载陶瓷粒子，所述陶瓷粒子为纳米ZnO，SiO2或TiO2中的一种或两种以及以上的组合物。
4.根据权利要求3所述凉爽型涤纶纤维，其特征在于，所述复合陶瓷粒子通过以下方法制备而成：
S1.纤维素溶液的制备：取定量的竹纤维素于无水的DMAc中，活化后在通氮气的条件下蒸出部分DMAc，再加入无水LiCl，室温下搅拌，得到无色透明的纤维素溶液；
S2.复合陶瓷粒子的制备：将陶瓷粒子加入至油酸和吐温的混合溶液中，然后超声分散均匀，得到混合溶液，在混合溶液中滴加步骤S1中制备得到的纤维素溶液，一边添加一边超声，至完全添加以后，继续超声，得到淡黄色乳液，然后过滤，干燥球磨得到复合陶瓷粒子。
5.根据权利要求4所述凉爽型涤纶纤维，其特征在于，所述步骤S1中活化时间为30-90min，活化温度为140-200℃。
6.根据权利要求4所述凉爽型涤纶纤维，其特征在于，所述步骤S1室温下搅拌时间为4-10h。
7.根据权利要求4所述凉爽型涤纶纤维，其特征在于，所述步骤S1得到无色透明的纤维素溶液的质量分数为12％。
8.一种凉爽型涤纶纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将聚酯切片与陶瓷粒子或复合陶瓷粒子充分混合造粒，在双螺杆挤出机中混合造粒得到含有陶瓷粒子或复合陶瓷粒子改性涤纶纤维层芯层料；
S2.将亲水性高分子聚乙烯和石蜡油混合，得到凝胶层料；
S3.将上述所得芯层料和凝胶层料复合纺丝得到皮芯复合纤维，平衡后得到成品纤维。
9.根据权利要求8所述凉爽型涤纶纤维的制备方法，其特征在于：所述芯层料螺杆各区的温度为260/265/265/265℃，凝胶层料螺杆各区的温度为190/200/200/205℃，箱体温度为240℃。
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