CN115305592B - 一种基于复合竹炭纤维的混纺面料的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于复合竹炭纤维的混纺面料的生产工艺，包括如下步骤：（1）改性纳米二氧化钛乳液的制备；（2）改性竹炭微粒的制备；（3）复合竹炭材料的制备；（4）复合竹炭纤维的制备；（5）基于复合竹炭纤维的混纺面料的制备。本发明的优点在于通过将改性纳米二氧化钛吸附于竹炭微粒内部，从而能够有效提升整体的抗菌性能，同时本身作为半结晶材料结晶度较低，通过加入竹炭微粒中携带的改性纳米二氧化钛，可产生异相成核和增塑作用，形成分子链取向规整、结构紧密的结晶区，可大幅提高材料的热特性和韧性，从而极大的提升整体材料的牢固性。
Description
技术领域
本发明涉及面料生产技术领域，特别涉及一种基于复合竹炭纤维的混纺面料的生产工艺。
背景技术
随着人们生活水平的提高，人们对服装的穿着要求也越来越高，竹碳纤维的研制和开发，正迎合了人们的要求。竹碳由于其表面及内部的特殊细微孔结构使其具有很强的吸附能力，多微孔结构能使水分平衡，使其得到的充分的重视。
山东海龙于2007年申请的公开专利CN101104960A，公开了一种竹炭纤维素纤维及其制造方法，该专利是将纳米竹炭粉是干粉形式加入至以离子液体为纤维素溶剂的纤维素纺丝原液中，并经干喷湿法纺丝工艺纺制成竹炭纤维素纤维。当前，离子液体法纺制纤维素纤维的工艺方法，尚处于实验室研究阶段，其工业化前景沿仍不明朗。以此为基础的纳米竹炭粉共混纺丝工艺，现阶段难以产业化。直至当前，没有此类产品面市。
辛婷芬（盛虹集团有限公司）于2007年公开专利CN101195932A，公开了范围更为广泛的包括向熔体切片纺丝（涤纶、丙纶、腈纶、粘胶）加入纳米竹炭粉，纺制成纳米竹炭纤维，具有吸收、吸湿和抗菌等功能。该专利所述内容多处不切合实际，如涉及的腈纶和粘胶本非熔体纺丝工艺制造，且提及向粘胶纤维中添加0.5%的纳米竹炭制竹炭纤维也不符合已经生效的竹炭纤维行业标准（远低于标准6%以上的添加量）。
秦如新在2007年申请并公开的CN101070632A发明专利，是在向粘胶纤维中添加纳米竹炭粉和纳米银，制成的具有强抗菌功能的纳米银竹炭纤维。纳米银的加入，理论上确可提高了竹炭纤维的抗菌、抑菌性。但纳米银加入在粘胶纤维生产工艺中，由于接触酸、碱及硫化钠、硫代硫酸盐等复杂的化学试剂，纤维中的钠米银在此过程中流失严重，而过量的加入，不但纤维制造成本大大提高，且对纺丝的可纺性造成严重不利影响。在竹炭纤维普遍被看好的今天，采用此专利工艺路线制造竹炭纤维的厂家寥寥无几，也无相应产品面市。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于复合竹炭纤维的混纺面料的生产工艺，方法简单，生产成本低且生产的面料抗菌性能以及提升整体面料的牢固性。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种基于复合竹炭纤维的混纺面料的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
（1）改性纳米二氧化钛乳液的制备：取纳米二氧化钛加入至饱和水杨酸溶液中，室温下磁力搅拌形成分散液后进行过滤洗涤，加热烘干后将所得粉末研磨，研磨后的粉末分散在聚乙烯醇的水溶液中，再加入二氯甲烷，高速剪切搅拌后制得改性纳米二氧化钛乳液；
（2）改性竹炭微粒的制备：将预干过的竹材放入至放入炭化炉内，在一定碳化温度下对竹材进行煅烧得到竹炭，冷却研磨后形成竹炭微粒，采用浸渍法将竹炭微粒浸渍于改性纳米二氧化钛乳液中，浸涂完成后烘干得到改性竹炭微粒；
（3）复合竹炭材料的制备：取聚乳酸加入三氯甲烷中，在恒温水浴下搅拌溶解后加入改性竹炭微粒，搅拌使颗粒分散均匀后干燥；
（4）复合竹炭纤维的制备：取复合竹炭材料与聚丙烯树脂混料完成后于真空干燥箱下进行一次干燥，然后在双螺杆挤出机中共混挤出造粒，得到复合竹炭母粒，复合竹炭母粒通过室温水浴淬火后牵引入切粒机切片，再将复合竹炭切片置于真空干燥箱内进行二次干燥，后续在纺丝机上熔融纺丝，从而制得复合竹炭纤维；
（5）基于复合竹炭纤维的混纺面料的制备：取复合竹炭纤维与竹浆纤维通过喷雾装置均匀喷洒离子型抗静电剂，再通过混纺的方式制备得到混纺面料。
优选的，所述（1）中纳米二氧化钛与饱和水杨酸溶液的质量体积比为1g：0.2~0.3g：40~48ml，磁力搅拌时间为30~45min，转速为650~800r/min，加热烘干温度为100~105℃，持续20~30min。
优选的，所述（1）中研磨后的粉末、二氯甲烷与聚乙烯醇的水溶液的质量体积比为1g：55~65ml。
优选的，所述（2）中炭化温度包括低温炭化温度与高温炭化温度，低温炭化温度为450~520℃，高温炭化温度为900~1200℃。
优选的，所述（2）中竹炭微粒浸渍于改性纳米二氧化钛乳液中至少两次，且每次浸渍完成后均在180~320℃下烘干。
优选的，所述（3）中聚乳酸、改性竹炭微粒与三氯甲烷的质量体积比为1g：2~3g：10~22ml，恒温水浴温度为55~65℃。
优选的，所述（4）中复合竹炭材料与聚丙烯树脂的质量比为1:18~20，一次干燥的温度为110~130℃，持续16~24h，二次干燥的温度为80~100℃，持续6~8h。
优选的，所述（4）中双螺杆挤出机三区温控制为170℃、190℃、220℃，主机转速为100rpm，喂料速度为125rpm，切粒机切片的切料速度为400rpm。
优选的，所述纺丝机螺杆直径为25mm，长径比为30，主机转速设为25rpm，一、二辊转速分别为250rpm、270rpm，卷绕速度为280rpm，各段温度为：加料段230℃，溶温250℃，纺丝温度240℃。
综上所述，本发明具有以下有益效果：本发明通过将改性纳米二氧化钛吸附于竹炭微粒内部，从而能够有效提升整体的抗菌性能，同时本身作为半结晶材料结晶度较低，通过加入竹炭微粒中携带的改性纳米二氧化钛，可产生异相成核和增塑作用，形成分子链取向规整、结构紧密的结晶区，可大幅提高材料的热特性和韧性，从而极大的提升整体材料的牢固性。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明，本实施例不构成对本发明的限制。
实施例1
一种基于复合竹炭纤维的混纺面料的生产工艺，包括如下步骤：
（1）改性纳米二氧化钛乳液的制备：取纳米二氧化钛加入至饱和水杨酸溶液中，纳米二氧化钛与饱和水杨酸溶液的质量体积比为1g：0.2g：40ml，，室温下磁力搅拌形成分散液后进行过滤洗涤，磁力搅拌时间为30min，转速为650r/min，加热烘干后将所得粉末研磨，加热烘干温度为100℃，持续20min，研磨后的粉末分散在聚乙烯醇的水溶液中，再加入二氯甲烷，研磨后的粉末、二氯甲烷与聚乙烯醇的水溶液的质量体积比为1g：55ml，高速剪切搅拌后制得改性纳米二氧化钛乳液。
（2）改性竹炭微粒的制备：将预干过的竹材放入至放入炭化炉内，在一定碳化温度下对竹材进行煅烧得到竹炭，炭化温度包括低温炭化温度与高温炭化温度，低温炭化温度为450℃，高温炭化温度为900℃，冷却研磨后形成竹炭微粒，采用浸渍法将竹炭微粒浸渍于改性纳米二氧化钛乳液中至少两次，每次浸涂完成后在180℃下烘干得到改性竹炭微粒。
（3）复合竹炭材料的制备：取聚乳酸加入三氯甲烷中，在恒温水浴下搅拌溶解后加入改性竹炭微粒，聚乳酸、改性竹炭微粒与三氯甲烷的质量体积比为1g：2g：10ml，恒温水浴温度为55℃，搅拌使颗粒分散均匀后干燥。
（4）复合竹炭纤维的制备：取复合竹炭材料与聚丙烯树脂按质量比为1:18混料，完成后于真空干燥箱下进行一次干燥，一次干燥的温度为110℃，持续16h，然后在双螺杆挤出机中共混挤出造粒，双螺杆挤出机三区温控制为170℃、190℃、220℃，主机转速为100rpm，喂料速度为125rpm，切粒机切片的切料速度为400rpm，得到复合竹炭母粒，复合竹炭母粒通过室温水浴淬火后牵引入切粒机切片，再将复合竹炭切片置于真空干燥箱内进行二次干燥，二次干燥的温度为80℃，持续6h，后续在纺丝机上熔融纺丝，纺丝机螺杆直径为25mm，长径比为30，主机转速设为25rpm，一、二辊转速分别为250rpm、270rpm，卷绕速度为280rpm，各段温度为：加料段230℃，溶温250℃，纺丝温度240℃，从而制得复合竹炭纤维。
（5）基于复合竹炭纤维的混纺面料的制备：取复合竹炭纤维与竹浆纤维通过喷雾装置均匀喷洒离子型抗静电剂，再通过混纺的方式制备得到混纺面料。
实施例2
一种基于复合竹炭纤维的混纺面料的生产工艺，包括如下步骤：
（1）改性纳米二氧化钛乳液的制备：取纳米二氧化钛加入至饱和水杨酸溶液中，纳米二氧化钛与饱和水杨酸溶液的质量体积比为1g：0.2g：48ml，，室温下磁力搅拌形成分散液后进行过滤洗涤，磁力搅拌时间为45min，转速为700r/min，加热烘干后将所得粉末研磨，加热烘干温度为105℃，持续25min，研磨后的粉末分散在聚乙烯醇的水溶液中，再加入二氯甲烷，研磨后的粉末、二氯甲烷与聚乙烯醇的水溶液的质量体积比为1g：60ml，高速剪切搅拌后制得改性纳米二氧化钛乳液。
（2）改性竹炭微粒的制备：将预干过的竹材放入至放入炭化炉内，在一定碳化温度下对竹材进行煅烧得到竹炭，炭化温度包括低温炭化温度与高温炭化温度，低温炭化温度为500℃，高温炭化温度为1000℃，冷却研磨后形成竹炭微粒，采用浸渍法将竹炭微粒浸渍于改性纳米二氧化钛乳液中至少两次，每次浸涂完成后在250℃下烘干得到改性竹炭微粒。
（3）复合竹炭材料的制备：取聚乳酸加入三氯甲烷中，在恒温水浴下搅拌溶解后加入改性竹炭微粒，聚乳酸、改性竹炭微粒与三氯甲烷的质量体积比为1g：3g：20ml，恒温水浴温度为60℃，搅拌使颗粒分散均匀后干燥。
（4）复合竹炭纤维的制备：取复合竹炭材料与聚丙烯树脂按质量比为1:19混料，完成后于真空干燥箱下进行一次干燥，一次干燥的温度为120℃，持续20h，然后在双螺杆挤出机中共混挤出造粒，双螺杆挤出机三区温控制为170℃、190℃、220℃，主机转速为100rpm，喂料速度为125rpm，切粒机切片的切料速度为400rpm，得到复合竹炭母粒，复合竹炭母粒通过室温水浴淬火后牵引入切粒机切片，再将复合竹炭切片置于真空干燥箱内进行二次干燥，二次干燥的温度为90℃，持续7h，后续在纺丝机上熔融纺丝，纺丝机螺杆直径为25mm，长径比为30，主机转速设为25rpm，一、二辊转速分别为250rpm、270rpm，卷绕速度为280rpm，各段温度为：加料段230℃，溶温250℃，纺丝温度240℃，从而制得复合竹炭纤维。
（5）基于复合竹炭纤维的混纺面料的制备：取复合竹炭纤维与竹浆纤维通过喷雾装置均匀喷洒离子型抗静电剂，再通过混纺的方式制备得到混纺面料。
实施例3
一种基于复合竹炭纤维的混纺面料的生产工艺，包括如下步骤：
（1）改性纳米二氧化钛乳液的制备：取纳米二氧化钛加入至饱和水杨酸溶液中，纳米二氧化钛与饱和水杨酸溶液的质量体积比为1g：0.3g：48ml，，室温下磁力搅拌形成分散液后进行过滤洗涤，磁力搅拌时间为45min，转速为800r/min，加热烘干后将所得粉末研磨，加热烘干温度为105℃，持续30min，研磨后的粉末分散在聚乙烯醇的水溶液中，再加入二氯甲烷，研磨后的粉末、二氯甲烷与聚乙烯醇的水溶液的质量体积比为1g：65ml，高速剪切搅拌后制得改性纳米二氧化钛乳液。
（2）改性竹炭微粒的制备：将预干过的竹材放入至放入炭化炉内，在一定碳化温度下对竹材进行煅烧得到竹炭，炭化温度包括低温炭化温度与高温炭化温度，低温炭化温度为520℃，高温炭化温度为1200℃，冷却研磨后形成竹炭微粒，采用浸渍法将竹炭微粒浸渍于改性纳米二氧化钛乳液中至少两次，每次浸涂完成后在320℃下烘干得到改性竹炭微粒。
（3）复合竹炭材料的制备：取聚乳酸加入三氯甲烷中，在恒温水浴下搅拌溶解后加入改性竹炭微粒，聚乳酸、改性竹炭微粒与三氯甲烷的质量体积比为1g：3g：22ml，恒温水浴温度为65℃，搅拌使颗粒分散均匀后干燥。
（4）复合竹炭纤维的制备：取复合竹炭材料与聚丙烯树脂按质量比为1:20混料，完成后于真空干燥箱下进行一次干燥，一次干燥的温度为130℃，持续24h，然后在双螺杆挤出机中共混挤出造粒，双螺杆挤出机三区温控制为170℃、190℃、220℃，主机转速为100rpm，喂料速度为125rpm，切粒机切片的切料速度为400rpm，得到复合竹炭母粒，复合竹炭母粒通过室温水浴淬火后牵引入切粒机切片，再将复合竹炭切片置于真空干燥箱内进行二次干燥，二次干燥的温度为100℃，持续6~8h，后续在纺丝机上熔融纺丝，纺丝机螺杆直径为25mm，长径比为30，主机转速设为25rpm，一、二辊转速分别为250rpm、270rpm，卷绕速度为280rpm，各段温度为：加料段230℃，溶温250℃，纺丝温度240℃，从而制得复合竹炭纤维。
（5）基于复合竹炭纤维的混纺面料的制备：取复合竹炭纤维与竹浆纤维通过喷雾装置均匀喷洒离子型抗静电剂，再通过混纺的方式制备得到混纺面料。
本发明通过将改性纳米二氧化钛吸附于竹炭微粒内部，从而能够有效提升整体的抗菌性能，同时本身作为半结晶材料结晶度较低，通过加入竹炭微粒中携带的改性纳米二氧化钛，可产生异相成核和增塑作用，形成分子链取向规整、结构紧密的结晶区，可大幅提高材料的热特性和韧性，从而极大的提升整体材料的牢固性。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，不用于限制本发明，本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明技术方案的保护范围内。
Claims (1)
1.一种基于复合竹炭纤维的混纺面料的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
（1）改性纳米二氧化钛乳液的制备：取纳米二氧化钛加入至饱和水杨酸溶液中，室温下磁力搅拌形成分散液后进行过滤洗涤，加热烘干后将所得粉末研磨，研磨后的粉末分散在聚乙烯醇的水溶液中，再加入二氯甲烷，高速剪切搅拌后制得改性纳米二氧化钛乳液；
（2）改性竹炭微粒的制备：将预干过的竹材放入至放入炭化炉内，在一定碳化温度下对竹材进行煅烧得到竹炭，冷却研磨后形成竹炭微粒，采用浸渍法将竹炭微粒浸渍于改性纳米二氧化钛乳液中，浸涂完成后烘干得到改性竹炭微粒；
（3）复合竹炭材料的制备：取聚乳酸加入三氯甲烷中，在恒温水浴下搅拌溶解后加入改性竹炭微粒，搅拌使颗粒分散均匀后干燥；
（4）复合竹炭纤维的制备：取复合竹炭材料与聚丙烯树脂混料完成后于真空干燥箱下进行一次干燥，然后在双螺杆挤出机中共混挤出造粒，得到复合竹炭母粒，复合竹炭母粒通过室温水浴淬火后牵引入切粒机切片，再将复合竹炭切片置于真空干燥箱内进行二次干燥，后续在纺丝机上熔融纺丝，从而制得复合竹炭纤维，双螺杆挤出机三区温控制为170℃、190℃、220℃，主机转速为100rpm，喂料速度为125rpm，切粒机切片的切料速度为400rpm，纺丝机螺杆直径为25mm，长径比为30，主机转速设为25rpm，一、二辊转速分别为250rpm、270rpm，卷绕速度为280rpm，各段温度为：加料段230℃，溶温250℃，纺丝温度240℃；
（5）基于复合竹炭纤维的混纺面料的制备：取复合竹炭纤维与竹浆纤维通过喷雾装置均匀喷洒离子型抗静电剂，再通过混纺的方式制备得到混纺面料；
所述（1）中纳米二氧化钛与饱和水杨酸溶液的质量体积比为1g：55~65ml，磁力搅拌时间为30~45min，转速为650~800r/min，加热烘干温度为100~105℃，持续20~30min；
所述（1）中研磨后的粉末、二氯甲烷与聚乙烯醇的水溶液的质量体积比为1g：0.2~0.3g：40~48ml；
所述（2）中炭化温度包括低温炭化温度与高温炭化温度，低温炭化温度为450~520℃，高温炭化温度为900~1200℃；
所述（2）中竹炭微粒浸渍于改性纳米二氧化钛乳液中至少两次，且每次浸渍完成后均在180~320℃下烘干；
所述（3）中聚乳酸、改性竹炭微粒与三氯甲烷的质量体积比为1g：2~3g：10~22ml，恒温水浴温度为55~65℃；
所述（4）中复合竹炭材料与聚丙烯树脂的质量比为1:18~20，一次干燥的温度为110~130℃，持续16~24h，二次干燥的温度为80~100℃，持续6~8h。
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- 2022-07-12 CN CN202210813763.2A patent/CN115305592B/zh active Active
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