CN113026342B - 一种等离子体改性接枝吸湿排汗纤维及其制备方法、应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于纺织工业技术领域，具体涉及一种等离子体改性接枝吸湿排汗纤维及其制备方法、应用；其中，等离子体改性接枝吸湿排汗纤维的制备方法，包括以下步骤：S1、对单股纤维分别进行等离子体处理；S2、将经过步骤S1处理后的单股纤维再接枝亲水性基团；S3、将经过步骤S2处理后的单股纤维高温反应烘干、定型、卷绕成型。本发明通过低温等离子体的高能粒子轰击纤维表面形成裂痕凹槽和化学反应活化官能团(如‑OH、‑COOH、‑C＝O等极性自由基)再接枝亲水性基团，形成物理和化学改性加强吸湿排汗性能。与传统只改变纤维截面等吸湿排汗纤维工艺相比较，本发明的工艺能耗更小，效率更高，工艺简单。

Description

一种等离子体改性接枝吸湿排汗纤维及其制备方法、应用
技术领域
本发明属于纺织工业技术领域，具体涉及一种等离子体改性接枝吸湿排汗纤维及其制备方法、应用。
背景技术
天然纤维以棉为例，其吸湿性能好，穿着舒适，但是当人的出汗量较大时，棉纤维会因吸湿膨胀，其透气性下降并粘贴在皮肤上，同时，水分发散速度也较慢，从而给人体造成一种冷湿感；合成纤维以涤纶为例，其吸水性小，透湿性能差，由于其静电积累而容易引起穿着时产生纠缠的麻烦，尤其在活动时容易产生闷热感。
在满足社会日益增长衣着方面要求，合成纤维早就担负起了重要角色，现阶段人们对服装面料的性能要求越来越高，在要求舒适性的同时，对其功能性也有一定的要求，想让织物达到吸湿排汗的效果。吸湿排汗面料能够广泛应用与衬衣、外衣、运动服、内衣、西裤、衬里、装饰制品等领域。使用吸湿排汗纤维可以改善贴身衣物的舒适性，原因是可调节贴身衣物和皮肤接触时的压力或接触感等，面料既具有棉制品的触感，又具清爽感。
纤维吸湿排汗功能的获得途径主要有三种：
第一种：通过改变纤维横截面的异形结构。这种方式，一方面吸湿排汗效果差，面料后整理时必须要加亲水性基团处理，另一方面耐久性差，由于后整粘合的亲水性基团洗涤几次后脱落，所以使用几次后基本没有性能。涤纶抹布和竹纤维纤维长丝洗碗抹布就是最直接的对比案例，用几次后涤纶抹布表面的亲水性基团脱落导致涤纶抹布很难浸润吸湿，但是竹纤维纤维长丝洗碗抹布由于分子链上有许多亲水性基团的羟基(-OH)依然迅速浸润吸湿。
第二种：在纤维纺丝时在切片中加入或共聚亲水性基团。这种方式虽然亲水性能比较持久，但由于纤维内部的分子链上也有很多极性基团，会锁住很多结构水，不利于面料的快干性能。而且改变了分子结构，影响了纤维的基本性能，生产难度大成本高，不利于市场推广。
第三种：纤维后整理浸泡亲水性助剂。虽然成本低，但效果不佳，而且耐洗性差、能耗大、水资源浪费，不利于吸湿排汗技术的市场推广。
本发明通过纤维低温等离子体改性技术让亲水性基团直接与纤维结合在一起。通过低温等离子体的高能粒子轰击纤维表面形成裂痕凹槽和化学反应活化官能团(如-OH、-COOH、-C＝O等极性自由基)再接枝亲水性基团，形成物理和化学改性加强吸湿排汗性能。与传统只改变纤维截面等吸湿排汗纤维工艺相比较，本发明的工艺能耗更小，效率更高，工艺简单。
发明内容
基于现有技术中存在的上述不足，本发明提供一种等离子体改性接枝吸湿排汗纤维及其制备方法、应用。
为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种等离子体改性接枝吸湿排汗纤维的制备方法，包括以下步骤：
S1、对单股纤维进行等离子体处理；
S2、将经过步骤S1处理后的单股纤维再接枝亲水性基团处理；
S3、将经过步骤S2处理后的单股纤维高温反应烘干、定型、卷绕成型。
作为优选方案，所述步骤S1具体包括：对单股纤维先进行等离子体处理。所述等离子体处理的工艺参数包括：等离子体为低温等离子体，功率为20～500W，使用气体为压缩空气，气压为0.1～0.3MPa，气体流量和处理时间根据纤维通过的速度确定，单股纤维通过的速度为50～6000m/min。等离子处理目的：一方面，使纤维表面粗糙形成大量凹槽裂痕增加纤维表面的粗糙度，有利于吸湿排汗的浸润过程；另一方面，使纤维表面分子链引入活性基团(如-OH、-COOH、-C＝O等)有利于步骤S2更好的接枝亲水性基团，引入的活性基团(如-OH、-COOH、-C＝O等)本身就是极性基团有很强的亲水性。
作为优选方案，所述步骤S2中，所述亲水性基团为具有强极性基团的物质，有效成分为聚酯聚醚类，有效成分含量为0.1～5wt％。
作为优选方案，所述接枝亲水性基团处理包括：将液态亲水性基团覆于单股纤维之上。
作为优选方案，所述液态亲水性基团在纤维喷丝冷却过程中或纤维牵伸变形前或纤维牵伸变形后覆于单股纤维之上。
作为优选方案，所述液态亲水性基团通过雾化喷涂或油嘴浇注或油轮滚涂覆于单股纤维之上。
作为优选方案，所述步骤S3中，高温反应烘干的温度为80～300℃。
作为优选方案，所述单股纤维选自聚酯、聚酰胺、聚丙烯、聚乙烯、ES纤维或复合纤维，纤维截面可以为圆形、方形、“十”、“米”、“C”或异型结构，有利于增加比表面积或毛细效应。
本发明提供一种等离子体改性接枝吸湿排汗纤维，由如上任一方案所述的制备方法制得。
本发明还提供一种纺织品，由如上方案所述的等离子体改性接枝吸湿排汗纤维织造而成。
本发明与现有技术相比，有益效果是：
(1)本发明与传统只改变纤维横截面或共聚亲水性基团或后整理浸泡吸湿排汗剂等工艺相比较，本发明的工艺能耗更小，效率更高，工艺简单；更重要的是，亲水性基团与纤维结合更加牢固，能够极大地提高耐洗涤性、耐久性。
(2)本发明的工艺绿色环保无污染，流程简单，降低生产成本和人工成本，产品具有持久的吸湿排汗性能和吸湿速干性能，以及良好的经济效益。而且在制备工艺流程简单，能耗小，成本低，具有国际先进性。
附图说明
图1本发明等离子体改性接枝吸湿排汗纤维制备生产线示意图；
图中：纤维1、等离子处理装置2、亲水性基团加入装置3、高温装置4。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，以下所描述的实施例是本发明的部分实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，都属于本发明的保护范围。
除非另作定义，本发明所公开所使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域人员所理解的通常意义。
本发明的一种等离子体改性接枝吸湿排汗纤维制备装置如图1所示，该装置依次为纤维1、等离子处理装置2、亲水性基团加入装置3、高温装置4，纤维先进行等离子处理再进行加入亲水性基团接枝反应。
实施例一：
本实施例的等离子体改性接枝吸湿排汗纤维的制备方法，包括以下步骤：
S1、对单股纤维分别进行等离子处理；
本实施例的单股纤维选用聚酯长纤，纤维截面为圆形，产品为吸湿排汗聚酯DTY，如图1所示，聚酯POY长纤1牵伸变形后先通过等离子处理装置2的等离子处理，采用高频高压放电方式激发，频率10KHz～300KHz，电压在-30KV～+30KV，功率在30～150W，纤维通过的速度在750m/min；使用气体为压缩空气，气压为0.1～0.3MPa；气体流量和处理时间根据纤维通过的速度确定；
S2、将经过步骤S1处理后的单股纤维直接进入亲水性基团加入装置，采用油轮滚涂的方式，亲水性基团为聚酯聚醚类整理剂，有效成分含量为1～2wt％。
S3、将经过步骤S2处理后的单股纤维进入热箱反应及烘干，温度为150～210℃，最后卷绕成型，制得吸湿排汗聚酯DTY。
用本实施例的吸湿排汗聚酯DTY织造的运动面料，洗涤10次后，按GBT21655.2的标准，浸润时间、吸水速率、最大浸湿半径、液态水扩散速度、液态水动态传递综合指数均能达到5级。
实施例二：
本实施例的等离子体改性接枝吸湿排汗纤维的制备方法，包括以下步骤：
S1、对单股纤维分别进行等离子处理；
本实施例的单股纤维选用聚酯长纤，纤维截面为“十”字异形，产品为吸湿排汗聚酯FDY，如图1所示，牵伸变形后的聚酯长纤1先通过等离子处理装置2的等离子处理，采用高频高压放电方式激发，频率15KHz～300KHz，电压在-30KV～+30KV，功率在150～500W，纤维通过的速度在2800m/min；使用气体为压缩空气，气压为0.1～0.3MPa；气体流量和处理时间根据纤维通过的速度确定；
S2、将经过步骤S1处理后的单股纤维直接进入亲水性基团加入装置，采用油嘴浇注的方式，亲水性基团为聚酯聚醚类整理剂，有效成分含量为1-2wt％。
S3、将经过步骤S2处理后的单股纤维进入热箱反应及烘干，温度为200～280℃，最后卷绕成型。制得吸湿排汗聚酯FDY。
用本实施例的吸湿排汗聚酯FDY织造的梭织面料，经GB/T 8629-2017，4N程序洗涤10次后，按GBT 21655.1的标准，吸水率>300％、滴水扩散时间<0.8S、芯吸高度>180mm、蒸发速率>0.25g/h、透湿量>13000g/㎡.d，完全优于国家标准。性能卓越、耐久性强成本低，具有国际先进性。
实施例三：
本实施例的等离子体改性接枝吸湿排汗纤维的制备方法，包括以下步骤：
S1、对单股纤维分别进行等离子处理；
本实施例的单股纤维选用酰胺长纤，纤维截面为“C”字异形，产品为吸湿排汗锦纶DTY，如图1所示，拉伸变形前的聚酯长纤1先通过等离子处理装置2的等离子处理，采用高频高压放电方式激发，频率15KHz～300KHz，电压在-30KV～+30KV，功率在50～200W，纤维通过的速度在700m/min；使用气体为压缩空气，气压为0.1～0.3MPa；气体流量和处理时间根据纤维通过的速度确定；
S2、将经过步骤S1处理后的单股纤维直接进入亲水性基团加入装置，采用油嘴浇注的方式，亲水性基团为聚酯聚醚类整理剂，有效成分含量为0.5-2wt％。
S3、将经过步骤S2处理后的单股纤维进入热箱反应及烘干，温度为200～280℃，最后卷绕成型。制得吸湿排汗锦纶DTY。
用本实施例的吸湿排汗锦纶DTY织造的梭织面料，经GB/T 8629-2017，4N程序洗涤10次后，按GBT 21655.1的标准，吸水率>350％、滴水扩散时间<0.1S、芯吸高度>200mm、蒸发速率>0.25g/h、透湿量>13000g/㎡.d，完全优于国家标准。性能卓越、耐久性强成本低，具有国际先进性。
实施例四：
本实施例的等离子体改性接枝吸湿排汗纤维的制备方法，包括以下步骤：
S1、对单股纤维分别进行等离子处理；
本实施例的单股纤维选用聚丙烯长纤，纤维截面为圆形，产品为吸湿排汗丙纶DTY，如图1所示，丙纶POY长纤1假捻变形后先通过等离子处理装置2的等离子处理，采用高频高压放电方式激发，频率5KHz～50KHz，电压在-30KV～+30KV，功率在30～150W，纤维通过的速度在500m/min；使用气体为压缩空气，气压为0.1～0.3MPa；气体流量和处理时间根据纤维通过的速度确定；
S2、将经过步骤S1处理后的单股纤维直接进入亲水性基团加入装置，采用油轮滚涂的方式，亲水性基团为聚酯聚醚类整理剂，有效成分含量为2-3wt％。
S3、将经过步骤S2处理后的单股纤维进入热箱反应及烘干，温度为120～210℃，最后卷绕成型。制得吸湿排汗丙纶DTY。
用本实施例超细旦吸湿排汗丙纶DTY和纤维素纤维交织织造的内衣面料，吸湿排汗丙纶在整件内衣有30％的含量，经GB/T 8629-2017，4N程序洗涤10次后，按GBT 21655.2的标准，浸润时间、吸水速率、最大浸湿半径、液态水扩散速度、液态水动态传递综合指数均能达到4级，吸湿排汗性能远超国家标准。
超细旦丙纶原本就不易纺丝，现有技术还不可能通过母料共混加入亲水性基团的方式来实现吸湿排汗功能，本实施例不但解决该问题，同时低温等离子处理后还改善了丙纶的亲水性能，令穿着更舒适，再结合丙纶是现有可服用纤维中密度最亲，热导率最低的优点，又导湿又透气在轻薄保暖内衣领域可以得到绝对优势的发展。
实施例五：
本实施例的等离子体改性接枝吸湿排汗纤维的制备方法，包括以下步骤：
S1、对单股纤维分别进行等离子处理；
本实施例的单股纤维选用PET-PE或PP-PE皮芯结构纤维，俗称ES纤维，制备装置如图1所示，ES纤维1纤维喷丝冷却过程中先通过等离子处理装置2的等离子处理，采用高频高压放电方式激发，频率5KHz～50KHz，电压在-30KV～+30KV，功率在30～150W，纤维通过的速度在500m/min；使用气体为压缩空气，气压为0.1～0.3MPa；气体流量和处理时间根据纤维通过的速度确定；
S2、将经过步骤S1处理后的单股纤维直接进入亲水性基团加入装置，采用雾化喷涂的方式，亲水性基团为聚酯聚醚类整理剂，有效成分含量为2～3wt％。
S3、将经过步骤S2处理后的单股纤维进入热箱反应及烘干，温度为120～210℃，最后卷绕成型。制得多次亲水吸湿排汗ES纤维。
用本实施例的吸湿排汗ES纤维做成热风无纺布，用在尿不湿、卫生巾的吸水面层，用该专利增加了纤维的表面活性更好的提升了纤维的亲水性能，更有利于吸湿排汗尿不湿、卫生巾领域的发展。
在上述实施例及其替换方案中，等离子处理的工艺参数还可以在以下范围内根据实际需求进行确定。具体地，功率为20～500W，使用气体为压缩空气，气压为0.1MPa～0.3MPa，气体流量和处理时间根据纤维通过的速度确定，单股纤维通过的速度为50～6000m/min。
在上述实施例及其替换方案中，亲水性基团为具有强极性基团的物质，有效成分为聚酯聚醚类，有效成分含量还可以在0.1～5wt％范围内根据实际需求进行设置。
在上述实施例及其替换方案中，液态亲水性基团剂可以在纤维喷丝冷却过程中或纤维牵伸变形前或纤维牵伸变形后或已经成型的单股纤维再进行二次加工覆于单股纤维之上，根据实际需求进行设计。
在上述实施例及其替换方案中，液态亲水性基团可以通过雾化喷涂或油嘴浇注或油轮滚涂覆于单股纤维之上，根据实际需求进行设计。
在上述实施例及其替换方案中，液态亲水性基团选具有强极性基团的物质主要为聚酯聚醚类组合溶液，根据实际需求自由组合。
在上述实施例及其替换方案中，单股纤维可以选自聚酯、聚酰胺、聚丙烯、聚乙烯、ES纤维或复合纤维，根据实际需求进行选择。
在上述实施例及其替换方案中，纤维截面可以为圆形、方形或“十”、“米”、“C”等各种有利于增加比表面积或毛细效应的异型形状，根据实际需求进行选择。
在上述实施例及其替换方案中，热箱中的高温反应及烘干的温度在80～300℃之间根据实际需求进行设计。
以上所述仅是对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种等离子体改性接枝吸湿排汗纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、对单股纤维进行等离子体处理；所述等离子体处理的工艺参数包括：等离子体为低温等离子体，功率为20～500W，使用气体为压缩空气，气压为0.1～0.3MPa，气体流量和处理时间根据纤维通过的速度确定，单股纤维通过的速度为50～6000m/min；
S2、将经过步骤S1处理后的单股纤维再接枝亲水性基团处理；所述接枝亲水性基团处理包括：将液态亲水性基团覆于单股纤维之上；所述液态亲水性基团通过雾化喷涂或油嘴浇注或油轮滚涂在纤维喷丝冷却过程中或纤维牵伸变形前或纤维牵伸变形后覆于单股纤维之上；所述亲水性基团为具有强极性基团的物质，有效成分为聚酯聚醚类，有效成分含量为0.1～5wt％；
S3、将经过步骤S2处理后的单股纤维高温反应烘干、定型、卷绕成型，所述高温反应烘干的温度为80～300℃。
2.根据权利要求1所述的一种等离子体改性接枝吸湿排汗纤维的制备方法，其特征在于，所述单股纤维选自聚酯、聚酰胺、聚丙烯、聚乙烯或复合纤维，纤维截面为圆形、方形或异型形状。
3.一种等离子体改性接枝吸湿排汗纤维，其特征在于，由如权利要求1-2任一项所述的制备方法制得。
4.一种纺织品，其特征在于，由如权利要求3所述的等离子体改性接枝吸湿排汗纤维织造而成。
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