CN115161826A - 一种可回复的粘胶/涤纶混纺纱及其制备和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可回复的粘胶/涤纶混纺纱及其制备和应用，属于纺织领域。本发明中制备可回复的粘胶/涤纶混纺纱的方法，包括：将亲水性粘胶长丝和低熔点涤纶长丝并线倍捻，定型，得到所述的可回复的粘胶/涤纶混纺纱；其中，倍捻的捻度范围为100‑2500捻/m；所述的亲水性粘胶长丝的规格为30‑900D，干态直径为10‑900微米，湿态直径为15‑1200微米；低熔点涤纶长丝的熔点为110‑180℃，规格为20‑200D，混合纱线捻度范围为100‑2500捻/m。本发明的可回复的粘胶/涤纶混纺纱或可回复的织物，可以作为纱线驱动器和织物驱动器，纱线驱动器在负重122倍自重条件下最大平均旋转冲程为57.97％，最大平均收缩冲程为83.15％，织物驱动器的卷曲冲程最大为82.71％。

Description

一种可回复的粘胶/涤纶混纺纱及其制备和应用
技术领域
本发明涉及一种可回复的粘胶/涤纶混纺纱及其制备和应用，属于纺织领域。
背景技术
目前，具有旋转、收缩性能和可回复性能的材料，一般具有提纯较困难(并列型复合纤维ZL202110159222.8、碳纳米管纤维ZL201811190544.3)、生产成本高(石墨烯纤维ZL201910554165.6)、刺激条件苛刻(利用金属包复丝构成双螺旋结构纺成在电刺激下能够响应且恢复的导电织物ZL202010210684.3)、化学毒性较大(通过在聚氨酯中加入化学助剂经熔法纺丝制备得形状记忆型纤维ZL200410049303.9)和工艺流程复杂(利用3D打印机采用熔融层积成型技术制备形状记忆聚氨酯ZL201410321911.4)等问题。
所以，开发一种触发条件温和、成本低、无毒性、生产过程高度简化且回复性优异的纺织材料已经迫在眉睫。
发明内容
[技术问题]
常规的粘胶/涤纶混合纱不可回复，加强捻后织造困难。
[技术方案]
为了解决上述问题，本发明采用亲水性粘胶长丝和低熔点涤纶长丝作为原料，将其在倍捻机上并线倍捻，定型，得到可回复的粘胶/涤纶混纺纱。
本发明的第一个目的是提供一种制备可回复的粘胶/涤纶混纺纱的方法，包括如下步骤：
将亲水性粘胶长丝和低熔点涤纶长丝并线倍捻，定型，得到所述的可回复的粘胶/涤纶混纺纱；
其中，倍捻的捻度范围为100-2500捻/m。
在本发明的一种实施方式中，所述的亲水性粘胶长丝的规格为30-900D，干态直径为10-900微米，湿态直径为15-1200微米；低熔点涤纶长丝的熔点为110-180℃，规格为20-200D，混合纱线捻度范围为100-2500捻/m。
在本发明的一种实施方式中，所述的亲水性粘胶长丝和低熔点涤纶长丝的质量比为1-9：9-1。
在本发明的一种实施方式中，所述的并线倍捻是通过倍捻机进行操作，倍捻机的纱管转速为5000-10000rpm。
在本发明的一种实施方式中，所述的定型是热定型，具体是在低熔点涤纶长丝熔点温度以下干燥20-40min。
本发明的第二个目的是本发明所述的方法制备得到的可回复的粘胶/涤纶混纺纱。
在本发明的一种实施方式中，所述的可回复的粘胶/涤纶混纺纱的规格为100-300D。
本发明的第三个目的是提供一种制备可回复的织物的方法，所述的方法是采用本发明所述的可回复的粘胶/涤纶混纺纱进行织造。
在本发明的一种实施方式中，所述织造包括机织、针织；机织的组织结构包括平纹组织、斜纹组织、复杂组织；针织的组织结构包括经编组织和纬编组织。
在本发明的一种实施方式中，所述机织是采用小样机进行织造；所述针织是采用圆机进行织造。
本发明的第四个目的是本发明所述的方法制备得到的可回复的织物。
本发明的第五个目的是本发明所述的可回复的织物、可回复的粘胶/涤纶混纺纱在产业用纺织品领域的应用。
在本发明的一种实施方式中，所述的产业用纺织品包括纱线驱动器、织物驱动器、遮雨棚、湿度检测装置、医用纱布、智能可穿戴纺织品。
[有益效果]
(1)本发明利用亲水性粘胶长丝和低熔点涤纶长丝湿膨胀系数的差异，纺成在湿刺激下能够响应的粘胶/涤纶混纺纱，对高度加捻后的粘胶/涤纶混纺纱中的涤纶长丝进行热定型，制成可回复的粘胶/涤纶混纺纱。
(2)本发明的可回复的粘胶/涤纶混纺纱在并线倍捻之后低温热定型即可，高度简化了生产过程，而且本发明采用的原料易得，成本低，不需要化学处理，仅仅通过物理结构实现。
(3)本发明所述的可回复的粘胶/涤纶混纺纱或可回复的织物，可以作为纱线驱动器和织物驱动器，纱线驱动器在负重122倍自重条件下最大平均旋转冲程为57.97％，最大平均收缩冲程为83.15％，织物驱动器的卷曲冲程最大为82.71％。
附图说明
图1为实施例1中的可回复的粘胶/涤纶混纺纱在一个干态和湿态循环下结构变化图；其中(a)为干态结构，(b)为湿态结构，(c)为回复干态结构。
图2为实施例1中的可回复的粘胶/涤纶混纺纱在一个湿态和干态循环下旋转冲程测试图。
图3为实施例1中的可回复的粘胶/涤纶混纺纱在20个循环下旋转冲程回复性测试结果。
图4为实施例1中的可回复的粘胶/涤纶混纺纱在一个湿态和干态循环下收缩冲程测试图。
图5为实施例1中的可回复的粘胶/涤纶混纺纱在20个循环下收缩冲程回复性测试结果。
图6为实施例2中的30D单根亲水性粘胶长丝在干态和湿态下直径变化图；其中(a)为干态；(b)为湿态。
图7为实施例5和实施例6得到的可回复的机织布和针织布在一个湿态和干态循环下卷曲冲程回复性测试图。
图8为实施例5和实施例6得到的可回复的机织布和针织布在3个循环下卷曲冲程回复性测试图。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解实施例是为了更好地解释本发明，不用于限制本发明。
实施例中未具体指明湿刺激(湿态)用水量的都是15％湿重，即：水的质量是纱线质量的15％。
实施例1
一种制备可回复的粘胶/涤纶混纺纱的方法，包括如下步骤：
将210D的亲水性粘胶长丝和90D的低熔点涤纶长丝(熔点为110℃)按照质量比为7：3，采用倍捻机，以8000rpm将亲水性粘胶长丝和低熔点涤纶长丝并线倍捻，捻度为1500捻/m，得到所述的粘胶/涤纶混纺纱，之后放在90℃的烘箱中热定型30min，得到所述的可回复的粘胶/涤纶混纺纱，规格为300D。
实施例2
将30D的亲水性粘胶长丝和70D的低熔点涤纶长丝(熔点为110℃)按照质量比为3：7，采用倍捻机，以8000rpm将亲水性粘胶长丝和低熔点涤纶长丝并线倍捻，捻度为2500捻/m，得到所述的粘胶/涤纶混纺纱，之后放在90℃的烘箱中热定型30min，得到所述的可回复的粘胶/涤纶混纺纱，规格为100D。
实施例3
将70D的亲水性粘胶长丝和30D的低熔点涤纶长丝(熔点为110℃)按照质量比为7：3，采用倍捻机，以8000rpm将亲水性粘胶长丝和低熔点涤纶长丝并线倍捻，捻度为2500捻/m，得到所述的粘胶/涤纶混纺纱，之后放在90℃的烘箱中热定型30min，得到所述的可回复的粘胶/涤纶混纺纱，规格为100D。
实施例4
将90D的亲水性粘胶长丝和210D的低熔点涤纶长丝(熔点为110℃)按照质量比为3：7，采用倍捻机，以8000rpm将亲水性粘胶长丝和低熔点涤纶长丝并线倍捻，捻度为1500捻/m，得到所述的粘胶/涤纶混纺纱，之后放在90℃的烘箱中热定型30min，得到所述的可回复的粘胶/涤纶混纺纱，规格为300D。
图1为实施例1中的可回复的粘胶/涤纶混纺纱在一个干态和湿态循环下结构变化图；其中(a)为干态结构，(b)在15％湿重刺激下湿态结构，(c)为干态回复结构；从图1可以看出：可回复的粘胶/涤纶混纺纱干态直径为820μm，相邻线圈间距为465μm；可回复的粘胶/涤纶混纺纱湿态直径为920μm，相邻线圈间距为334μm；可回复的粘胶/涤纶混纺纱干态回复结构直径为837μm，相邻线圈间距为455μm。
图2为实施例1中的可回复的粘胶/涤纶混纺纱在一个湿态和干态循环下旋转冲程测试图。从图2可以看出：可回复的粘胶/涤纶混纺纱在湿刺激下解捻并旋转6圈，之后逐渐回复到原来的状态。
图3为实施例1中的可回复的粘胶/涤纶混纺纱在20个循环下旋转冲程回复性测试结果。从图3可以看出：可回复的粘胶/涤纶混纺纱在20个循环下旋转冲程回复性测试后，回复率在95％以上。
图4为实施例1中的可回复的粘胶/涤纶混纺纱在一个湿态和干态循环下收缩冲程测试图。从图4可以看出：可回复的粘胶/涤纶混纺纱在湿刺激下解捻并收缩5cm，之后逐渐回复到原来的状态。
图5为实施例1中的可回复的粘胶/涤纶混纺纱在20个循环下收缩冲程回复性测试结果。从图5可以看出：可回复的粘胶/涤纶混纺纱在20个循环下收缩冲程回复性测试后，回复率在95％以上。
图6为实施例2中的30D单根亲水性粘胶长丝在干态和湿态下直径变化图；其中(a)为干态直径；(b)为在15％湿重刺激下的湿膨胀直径；从图6可以看出：干态直径11.4μm，湿膨胀直径13.0μm。
可回复的粘胶/涤纶混纺纱旋转冲程计算如式(1)：
Figure BDA0003739330610000051
其中Tc为可回复的粘胶/涤纶混纺纱旋转冲程，R1为其湿态下旋转圈数，R2为其干态下旋转圈数。
可回复的粘胶/涤纶混纺纱收缩冲程计算如式(2)：
Figure BDA0003739330610000052
其中Sc为可回复的粘胶/涤纶混纺纱收缩冲程，L1为其干态下的原始长度，L2为其湿态下收缩后长度。
可回复的粘胶/涤纶混纺纱湿重计算如式(3)：
Figure BDA0003739330610000053
其中Wyt为可回复的粘胶/涤纶混纺纱湿重，my1为其湿态下的重量，my0为其干态下的初始重量。
调整实施例1中的捻度为500、1000、1250、1500捻/m；调整实施例2中的捻度为500、1250、1500、1750、2000、2250、2500捻/m；调整实施例3中的捻度为500、750、1000、1250、1500、1750、2000、2250、2500捻/m；调整实施例4中的捻度为500、750、1000、1250、1500捻/m，将得到的可回复的粘胶/涤纶混纺纱进行旋转、收缩冲程测试，测试结果如表1、表2；
表1为实施例1-4中的可回复的粘胶/涤纶混纺纱旋转冲程测试结果，从表1可以看出：捻度加捻至1500捻/m时，实施例1的平均旋转冲程为57.97％，这高于500捻/m时湿刺激产生的4.70％的旋转冲程，这表明随着捻度的线性增加，可回复的粘胶/涤纶混纺纱旋转冲程单调递增。
表1实施例1-4中的可回复的粘胶/涤纶混纺纱旋转冲程测试结果
Figure BDA0003739330610000054
Figure BDA0003739330610000061
表2为实施例1-4中的可回复的粘胶/涤纶混纺纱收缩冲程测试结果，从表2可以看出：捻度加捻至1500捻/m时，实施例1的平均收缩冲程为83.15％，这高于500捻/m时湿刺激产生的0.69％的收缩冲程，这表明随着捻度线性增加，可回复的粘胶/涤纶混纺纱收缩冲程单调递增。
表2实施例1-4中的可回复的粘胶/涤纶混纺纱收缩冲程测试结果
Figure BDA0003739330610000062
表3为实施例1-4中的可回复的粘胶/涤纶混纺纱其他性能指标测试结果，从表3可以看出：当纱线断裂强度在15.5-20.0cN/tex、纱线断裂强力变异系数在10.0-13.5％、条干均匀度变异系数在13.5-16.5％、毛羽指数H值在4.3-6.3时，可回复的粘胶/涤纶混纺纱回复率可达到95％。(《FZ/T 12004-2015涤纶与粘胶纤维混纺本色纱线》)
表3实施例1-4中的可回复的粘胶/涤纶混纺纱其他性能指标测试结果
Figure BDA0003739330610000063
实施例5
一种制备可回复的机织布的方法，包括如下步骤；
采用实施例1的可回复的粘胶/涤纶混纺纱，在织机上，按照平纹组织进行织造，经密为420根/10cm，纬密为360根/10cm，得到所述的可回复的平纹机织布，面密度为545.4g/m2，厚度0.3±0.02mm。
实施例6
一种制备可回复的针织布的方法，包括如下步骤；
采用实施例1的可回复的粘胶/涤纶混纺纱，在圆机上，按照纬平纹组织进行织造，得到所述的可回复的针织布，面密度666.7g/m2，厚度0.2±0.01mm。
将实施例5、6得到的可回复的机织布和针织布进行卷曲冲程测试，测试结果如图7和图8；
Figure BDA0003739330610000071
其中Wft为可回复的织物湿重，mf1为湿态下可回复的织物重量，mf0为干态下可回复的织物重量。
Figure BDA0003739330610000072
其中Sr为可回复的织物的卷曲冲程，S1为湿态下计算得到可回复的织物投影面积，S0为干态下可回复的织物投影面积。
图7为实施例5和实施例6得到的可回复的机织布和针织布在一个湿态和干态循环下卷曲冲程回复性测试图，可以看出：可回复的机织布和针织布在湿响应下发生卷曲，当湿重超过15％时，卷曲程度最大，之后随着湿重减小，逐渐恢复原来的状态。
图8为实施例5和实施例6得到的可回复的机织布和针织布在3个循环下卷曲冲程回复性测试图，可以看出：可回复的机织布和针织布在湿响应下发生卷曲，当湿重为15％时，可回复的机织布最大卷曲冲程为82.71％。同时，可回复的针织布最大卷曲冲程为69.43％。
表4为实施例5-6中的可回复的机织布和针织布其他性能指标测试结果，从表4可以看出：当织物断裂伸长率在50.0-75.0％、强力断裂偏差率为-8.0％、纤维含量偏差为1.1-2.3％、密度偏差率为-0.9-1.2％时，可回复的机织布和针织布回复率可达到95％。(《FZ/T 13031-2015竹浆粘胶纤维与涤纶混纺本色布》、《GB/T 3923.1-2013纺织品织物拉伸性能第1部分：断裂强力和断裂伸长率的测定(条样法)》、)
表4实施例5-6中的可回复的机织布和针织布其他性能指标测试结果
Figure BDA0003739330610000081
对比例1
将2股300D麻纤维并线倍捻捻度为400捻/m，得到所述的麻纱线，之后放在105℃的烘箱中热定型2h，得到所述的可回复麻纱线，规格为750D(Wang Y,Miao M H.Helicalshape linen artificial muscles responsive to water[J].Smart Materials andStructures,2021,30(7):11.)。
对比例2
将多根直径为2-3μm的莲花纤维并线倍捻，捻度为500捻/m，得到所述的可回复的莲花纱线规格为55μm(Wang Y,Wang Z,Lu Z Y,et al.Humidity-and Water-ResponsiveTorsional and Contractile Lotus Fiber Yarn Artificial Muscles[J].Acs AppliedMaterials&Interfaces,2021,13(5):6642-6649)。
对比例3
将2股直径为0.6mm的棉纤维以600rpm将两股棉纤维并线倍捻，得到所述的棉纱线，经化学溶剂处理之后放在105℃的烘箱中热定型2h，得到所述的可回复棉纱线，规格为1.2mm。
对比例4
将2股直径为0.6mm的羊毛纤维以600rpm将两根羊毛纤维并线倍捻，得到所述的羊毛纱线，经化学溶剂处理之后放在105℃的烘箱中热定型2h，得到所述的可回复羊毛纱线，规格为1.2mm。
将对比例1-4的纱线和实施例1中可回复的粘胶/涤纶混纺纱在湿刺激下产生的旋转、收缩冲程进行测试，测试结果如下：
表5实施例1和对比例1-4的测试结果
Figure BDA0003739330610000082
Figure BDA0003739330610000091
结果发现：对比例1-4的纱线在湿刺激下产生的旋转冲程和收缩冲程较差。
对比例5
直径为0.4mm的NiTi纤维和直径为0.5mm的芳纶纤维纺制成NiTi/芳纶纱线，之后织造得到可回复的NiTi/芳纶织物(机织布)(潘梦娇,王丽君,卢业虎,et al.形状记忆智能织物系统热防护性能评价[J].清华大学学报(自然科学版),2022,62(06):1010-1015.)。
对比例6
11.1tex的聚氨酯纤维与羊毛/铜氨纤维混合纱纺制成114.3×2tex的羊毛/铜氨纤维/聚氨酯纤维，之后织造得到可回复的羊毛/铜氨纤维/聚氨酯织物(机织布)(金关秀,胡金莲,吕晶,et al.支持向量机对羊毛/铜氨纤维混纺形状记忆织物的记忆性能预测[J].毛纺科技,2019,47(07):6-10)。
对比例7
8.33tex的PET长丝与8.33tex的棉纱纺制成PTT形状记忆型长丝，之后织造得到可回复的PTT/棉织物(机织布)(刘小钊,刘婷婷.PTT形状记忆长丝织物的开发与性能研究[J].技术与市场,2018,25(07):80-81)。
将得到的织物进行性能测试，测试结果如下：
表6对比例6-7和实施例5-6的测试结果
例 卷曲冲程/％
对比例5 50.1
对比例6 69.1
对比例7 74.1
实施例5 82.71
实施例6 69.43
结果发现：对比例5-7的织物在湿刺激下产生的卷曲冲程较差。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种制备可回复的粘胶/涤纶混纺纱的方法，其特征在于，包括如下步骤：
将亲水性粘胶长丝和低熔点涤纶长丝并线倍捻，定型，得到所述的可回复的粘胶/涤纶混纺纱；
其中，倍捻的捻度范围为100-2500捻/m。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的亲水性粘胶长丝的规格为30-900D，干态直径为10-900微米，湿态直径为15-1200微米。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的低熔点涤纶长丝的熔点为110-180℃，规格为20-200D，可回复的粘胶/涤纶混纺纱的捻度范围为100-2500捻/m。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的亲水性粘胶长丝和低熔点涤纶长丝的质量比为1-9：9-1。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的定型是热定型，具体是在低熔点涤纶长丝熔点温度以下干燥20-40min。
6.权利要求1-5任一项所述的方法制备得到的可回复的粘胶/涤纶混纺纱。
7.一种制备可回复的织物的方法，其特征在于，所述的方法是采用权利要求6所述的可回复的粘胶/涤纶混纺纱进行织造。
8.权利要求7所述的方法制备得到的可回复的织物。
9.权利要求8所述的可回复的织物、权利要求6所述的可回复的粘胶/涤纶混纺纱在产业用纺织品领域的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述的产业用纺织品包括纱线驱动器、织物驱动器、遮雨棚、湿度检测装置、医用纱布、智能可穿戴纺织品。
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