CN113930860A - 贝类纳米纤维 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种贝类纳米纤维,制备方法如下:S1、制备亲油改性纳米壳粉:将纳米贝壳粉和纳米硅藻土粉加入适量的水形成浆液,在负压下搅拌研磨;在常压下,加入硬脂酸钠,继续搅拌,经无水乙醇洗涤,干燥、研磨,得到亲油性改性的纳米壳粉;S2、将S1中的改性纳米壳粉,以贝壳粉质量计加入至聚酯颗粒中,进行熔融纺丝;S3、将S2中的纤维进行碱处理。本发明通过硬脂酸纳改性硅藻土‑贝壳粉体系,可相互促进硅藻土、贝壳粉在油性溶液中的分散性,也易于进行加工;采用碱腐蚀处理纤维,可进一步改善保温性能,形成更多的密闭空腔。

Description

贝类纳米纤维
技术领域
本发明涉及纺织纤维技术领域,尤其涉及一种贝类纳米纤维。
背景技术
聚酯纤维为人造纤维,系经由聚酯(POLYSTER,主要为聚对苯二甲酸乙二酯,PET)进行抽丝所得,目前会将聚酯纤维与天然纤维加以混纺,如将聚酯纤维与羊毛或聚酯纤维与棉混纺,增加其舒适性。传统的聚酯纤维保温性较差,复合天然纤维后,其成本也会大大增加,因此需要进行改进。
市面已有采用化纤与贝壳磨粉后纺丝来增加保温性能和抗菌性能,但是并未考虑到贝壳粉与化纤的混合均一性,在与纺丝原液混合中,存在粉末在油性溶液体系中分配不均匀、易团聚的现象,会影响后续加工纱线的质量。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题,本发明提出了一种贝类纳米纤维,壳粉在纤维中分散性好,可使得纤维的保温性得到改善提升。
本发明的技术方案如下:
一种贝类纳米纤维,制备方法如下:
S1、制备亲油改性纳米壳粉:将纳米贝壳粉和纳米硅藻土粉加入适量的水形成浆液,在负压下搅拌研磨;在常压下,加入硬脂酸钠,继续搅拌,经无水乙醇洗涤,干燥、研磨,得到亲油性改性的纳米壳粉;
S2、将S1中的改性纳米壳粉,以贝壳粉质量计加入至聚酯颗粒中,进行熔融纺丝;
S3、将S2中的纤维进行碱处理。
进一步的,步骤S1中,纳米壳粉和纳米硅藻土粉的质量比为(2-4):1。
进一步的,步骤S1中,形成的浆液浓度为7%-9%,搅拌研磨时间为1-3h。
进一步的,步骤S1中硬脂酸钠添加量0.5-1.5%,搅拌温度70-90℃,时间30-60min。
进一步的,步骤S2中,贝壳粉和聚酯的质量比为(0.001-0.05):1。
进一步的,步骤S3中,碱处理的步骤如下:配置质量分数2-5%的氢氧化钠溶液,在温度85℃-100℃,处理50-70min。
进一步的,步骤S2中,纺丝形成中空纤维。
进一步的,碱处理过程中,施加0.5-1MPa的压力进行浸渍。
进一步的,纳米贝壳粉选用生蚝壳、蛤蜊壳、扇贝壳中的一种或混合。
本发明的原理:
设置硅藻土,负压下壳粉易吸附于硅藻土表面及孔隙内,硅藻土表面的大孔数量减小,增大了比表面积,也可改善硅藻土的吸附能力,同时可使得硬脂酸钠冷却后也会少量附着在其表面及孔隙内;
由于孔隙内填充了纳米壳粉,同时硬脂酸钠在冷却固化后形成包埋结构,促进了孔隙内的贝壳粉的填充,进而促进硬脂酸钠与贝壳粉颗粒的结合,并封堵在硅藻土的孔隙及表面。
贝壳粉内主要成分是碳酸钙,经过硬脂酸纳改性后可形成化学键结合,会使得纳米壳粉亲油性增强,可在聚酯的油性熔融体系中良好的分散,同时对于体系的粘度影响更小;
利用硬脂酸纳难容于电解质溶液的特性,利于碱液水解纤维表面聚酯的同时,保留聚酯体系中的结合的硅藻土和纳米壳粉,改性贝壳粉的存在,则仍填充在腐蚀后纤维表面的微孔通道中,形成不透气的空腔,更利于保温;当然,碱腐蚀也可增加纤维表面的毛细管数,增加芯吸效应,促进导湿。
本发明的有益效果:通过硬脂酸纳改性硅藻土-贝壳粉体系,可相互促进硅藻土、贝壳粉在油性溶液中的分散性,也易于进行加工;采用碱腐蚀处理纤维,可进一步改善保温性能,形成更多的密闭空腔。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例1。
一种贝类纳米纤维,制备方法如下:
S1、制备亲油改性纳米壳粉:将纳米贝壳粉和纳米硅藻土粉加入适量的水形成质量分数7%的浆液,纳米壳粉和纳米硅藻土粉的质量比为3:1,在0.01MPa的负压下搅拌研磨2h,易于纳米贝壳粉的渗透吸附至纳米硅藻土的孔洞、孔隙内;在常压下,加入纳米贝壳粉质量1.0%的硬脂酸钠,80℃搅拌50min,经无水乙醇洗涤,干燥、研磨,得到亲油性改性的纳米壳粉;
S2、将S1中的改性纳米壳粉,以贝壳粉质量计加入至聚酯颗粒中,贝壳粉和聚酯的质量比为0.03:1进行熔融纺丝;
S3、将S2中的纤维进行碱处理:配置质量分数4%的氢氧化钠溶液,在温度90℃,0.5MPa压力下,处理50min。
纳米贝壳粉选用生蚝壳。
实施例2
S1、制备亲油改性纳米壳粉:将纳米贝壳粉和纳米硅藻土粉加入适量的水形成质量分数8%的浆液,纳米壳粉和纳米硅藻土粉的质量比为2:1,在0.01MPa的负压下搅拌研磨2h;在常压下,加入纳米贝壳粉质量1.5%的硬脂酸钠,70℃搅拌60min,经无水乙醇洗涤,干燥、研磨,得到亲油性改性的纳米壳粉;
S2、将S1中的改性纳米壳粉,以贝壳粉质量计加入至聚酯颗粒中,贝壳粉和聚酯的质量比为0.01:1进行熔融纺丝;
S3、将S2中的纤维进行碱处理:配置质量分数2%的氢氧化钠溶液,在温度95℃,0.8MPa压力下,处理60min。
纳米贝壳粉选用生蚝壳和扇贝壳。
实施例3
S1、制备亲油改性纳米壳粉:将纳米贝壳粉和纳米硅藻土粉加入适量的水形成质量分数9%的浆液,纳米壳粉和纳米硅藻土粉的质量比为4:1,在0.01MPa的负压下搅拌研磨2h;在常压下,加入纳米贝壳粉质量0.5%的硬脂酸钠,95℃搅拌35min,经无水乙醇洗涤,干燥、研磨,得到亲油性改性的纳米壳粉;
S2、将S1中的改性纳米壳粉,以贝壳粉质量计加入至聚酯颗粒中,贝壳粉和聚酯的质量比为0.005:1进行熔融纺丝;
S3、将S2中的纤维进行碱处理:配置质量分数3%的氢氧化钠溶液,在温度90℃,1.0MPa压力下,处理70min。
纳米贝壳粉选用生蚝壳和蛤蜊壳。
实施例4,
与实施例1不同之处在于,纤维纺织成中空纤维。
中空纤维的芯部中空,在碱腐蚀过程中,芯部的中空部在加压的情况下,也会被腐蚀,而纤维中的改性壳粉颗粒,在腐蚀后,仍然会(部分)附着在纤维的沟壑或者通道表面,起到封闭填充作用,进而可形成不易透气的空腔,也利于保温。
相关性能指标表征
1、按照实施例1中的工艺,测定改性后纳米贝壳粉在油性体系中的黏度和分散性;
对照组1为采用同样质量分数贝壳粉进行改性,对照组2为同样质量分数的常规未改性贝壳粉。
1.1测定分散性,以沉降体积来计算,称取0.5g的改性贝壳粉末置于10ml的量筒中,加入适量液体石蜡,将粉体浸润后,再加入液体石蜡至刻度,充分振荡3min,静止1h,读取试样的体积,沉降体积=读取的试样体积/试样的质量。沉降体积越大,分散性越好。
1.2测定黏度,落球黏度计测定:称取1g试样,分散到35ml液体石蜡中,室温下加入到黏度计的样品管中,记录球落下的时间,计算黏度:黏度值=Kt(ρ-ρ0)。
其中,K为不同球的仪器常数,ρ为球的密度,ρ0为液体石蜡的密度,t为下落时间。
实验结果如下表
组别 沉降体积/mL.g<sup>-1</sup> 黏度/mPa.s
实施例1 7.16 27.16
对照组1 5.43 32.30
对照组2 2.52 45.32
从结果,可以看出,实施例1的分散性和黏度均较优,考虑到纳米贝壳粉-硅藻土体系,贝壳粉分布吸附硅藻土的孔隙及表面,可避免颗粒间吸附团聚,因此沉降体积大,同时贝壳粉-硅藻土体系的单位体积浓度相对单纯的贝壳粉体系较低;同理颗粒的表面能低,降低了吸油量,因此黏度大大降低。
2、保温性测定
参考国标测定保温率(GB 11048-1989)。
将纺织得到的纤维采用相同工艺纺纱后,编织形成试样面料(纱线规格:100D,面料纱线密度133*78)。
选取实施例1、实施例4;
对照组1为同样质量分数贝壳粉进行改性;
对照组2为同样质量分数的常规未改性贝壳粉;
对照组3为常规聚酯纤维;
对照组4为实施例4中未经过碱处理;
对照组5为常规中空聚酯纤维。
实验结果如下表
组别 保温率
实施例1 36.4%
实施例4 45.3%
对照组1 33.6%
对照组2 30.1%
对照组3 26.3%
对照组4 42.1%
对照组5 35.6%
未改性贝壳粉,在聚酯的熔融体系中,分散性较差,易团聚,因此是隔热性能仅稍优于常规聚酯纤维面料,也侧面说明了,采用无机填料能够改善保温性;
采用纳米贝壳粉-硅藻土体系的中空纤维,具有最高的保温率,同时,经过碱处理后,纤维表面具有微小的孔洞,能够容纳热空气,采用纳米贝壳粉-硅藻土体系较单一贝壳粉体系,采用大小颗粒结合的方式,形成的空腔密闭性更好,因此保温性也更好;采用硬脂酸纳改性的纳米贝壳粉-硅藻土体系,相较于常规的硬脂酸纳改性的贝壳粉体系,保温性更好,也侧面说明了,其分散性更好。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种贝类纳米纤维,其特征在于,制备方法如下:
S1、制备亲油改性纳米壳粉:将纳米贝壳粉和纳米硅藻土粉加入适量的水形成浆液,在负压下搅拌研磨;在常压下,加入硬脂酸钠,继续搅拌,经无水乙醇洗涤,干燥、研磨,得到亲油性改性的纳米壳粉;
S2、将S1中的改性纳米壳粉,以贝壳粉质量计加入至聚酯颗粒中,进行熔融纺丝;
S3、将S2中的纤维进行碱处理。
2.根据权利要求1所述的贝类纳米纤维,其特征在于,步骤S1中,纳米壳粉和纳米硅藻土粉的质量比为(2-4):1。
3.根据权利要求1所述的贝类纳米纤维,其特征在于,步骤S1中,形成的浆液浓度为7%-9%,搅拌研磨时间为1-3h。
4.根据权利要求1所述的贝类纳米纤维,其特征在于,步骤S1中硬脂酸钠添加量0.5-1.5%,搅拌温度70-90℃,时间30-60min。
5.根据权利要求1所述的贝类纳米纤维,其特征在于,步骤S2中,贝壳粉和聚酯的质量比为(0.001-0.05):1。
6.根据权利要求1所述的贝类纳米纤维,其特征在于,步骤S3中,碱处理的步骤如下:配置质量分数2-5%的氢氧化钠溶液,在温度85℃-100℃,处理50-70min。
7.根据权利要求5所述的贝类纳米纤维,其特征在于,步骤S2中,纺丝形成中空纤维。
8.根据权利要求6所述的贝类纳米纤维,其特征在于,碱处理过程中,施加0.5-1MPa的压力。
9.根据权利要求1所述的贝类纳米纤维,其特征在于,纳米贝壳粉选用生蚝壳、蛤蜊壳、扇贝壳中的一种或混合。
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