CN115652574A - 用于提高絮料蓬松度的方法及絮料和飞行服 - Google Patents
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Abstract
本发明公开用于提高絮料蓬松度的方法及絮料和飞行服。本发明通过退火处理提升了采用聚酰亚胺、阻燃粘胶和阻燃涤纶三种纤维混纺絮料的蓬松度，同时具有永久阻燃性能，又降低了絮料成本，由此制作的新一代飞行服具有保暖性好、阻燃、燃烧过程中无熔滴等优点，有效提高了服装的保暖性和阻燃安全性能。
Description
技术领域
本发明涉及絮料领域，具体地涉及一种用于提高絮料蓬松度的方法及高保暖性絮料和飞行服。
背景技术
目前，保暖性最好的絮料为羽绒，但羽绒属天然材料，来源有限。因此，国际上近年来研究用合成絮料替代羽绒。比较有名的絮料有Al-banyInternationa的Primaloft材料、3M的新雪丽棉和阻燃新雪丽棉、杜邦的Comformax材料等。其中，保暖性最好的为PrimaloftGold絮料，其保暖性相当于650蓬的羽绒。该产品是为美国军队开发的，其防水性好，在潮湿以后能很快干燥，并且在潮湿的环境下仍具有较高的保暖性能。
新一代冬季飞行服絮料除了具有阻燃、重量轻、可机洗、透气、舒适等性能外，还需要具有更高的保暖性能。然而，目前国内尚没有能够满足此类要求的高性能保暖絮料。
背景技术中的信息仅仅在于说明本发明的总体背景，不应视为承认或以任何形式暗示这些信息构成本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
为解决现有技术中的至少部分技术问题，发明人经过多次反复试验，成功研制了高保暖性絮料，其具有阻燃性能、防水性能、质量轻的特点，达到新一代飞行服絮片的需求。具体地，本发明包括以下内容。
本发明的第一方面，提供一种用于提高絮料蓬松度的方法，其中，所述絮料以聚酰亚胺纤维为基材，通过混纺阻燃粘胶纤维和阻燃涤纶纤维得到，所述方法包括：使絮料进行退火处理的步骤。
在某些实施方案中，根据本发明所述的用于提高絮料蓬松度的方法，其中，所述退火处理的温度为300-450℃，处理时间为30分钟至3小时。
在某些实施方案中，根据本发明所述的用于提高絮料蓬松度的方法，其中，所述聚酰亚胺纤维通过干法或湿法纺丝得到。
在某些实施方案中，根据本发明所述的用于提高絮料蓬松度的方法，其中，所述聚酰亚胺纤维基材的混纺量为15-30重量份、阻燃粘胶纤维的混纺量为30-40重量份、阻燃涤纶纤维的混纺量为50-55重量份。
在某些实施方案中，根据本发明所述的用于提高絮料蓬松度的方法，其中，所述聚酰亚胺纤维的极限氧指数大于38％。
本发明的第二方面，提供一种高保暖性絮料，其通过第一方面所述的方法制备得到。
在某些实施方案中，根据本发明所述的高保暖性絮料，其中，所述阻燃粘胶纤维为焦磷酸酯类阻燃粘胶纤维和/或硅系阻燃粘胶纤维，所述阻燃涤纶纤维为中空纤维。
在某些实施方案中，根据本发明所述的高保暖性絮料，其中，所述聚酰亚胺纤维的细度为1-5dtex，所述阻燃粘胶纤维的细度为1-5dtex，和所述阻燃涤纶纤维的细度为2-5dtex。
在某些实施方案中，根据本发明所述的高保暖性絮料，其蓬松度90cm2/g以上，且热阻0.45m2·k/w以上。
本发明的第三方面，提供一种飞行服装，其使用根据第二方面所述的高保暖性絮料，优选地，所述飞行服为冬连体飞行服或冬飞行棉夹克。
本发明通过退火处理提升了采用聚酰亚胺、阻燃粘胶和阻燃涤纶三种纤维混纺絮料的蓬松度，同时具有永久阻燃性能，又降低了絮料成本。由此制作的新一代飞行服具有保暖性好、阻燃、燃烧过程中无熔滴等优点，有效提高了服装的保暖性和阻燃安全性能。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为具体公开了该范围的上限和下限以及它们之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。除非另有说明，否则“％”为基于重量的百分数。
提高絮料蓬松度的方法
本发明的第一方面，提供一种用于提高絮料蓬松度的方法，本文有时简称为“本发明的方法”，其包括使絮料进行退火处理的步骤。
本发明中，絮料一般由多种原料纤维混纺得到，原料纤维包括聚酰亚胺纤维、阻燃粘胶纤维和阻燃涤纶纤维。其中，所述聚酰亚胺纤维基材的混纺量一般为15-30重量份，优选15-25重量份，如15重量份、17重量份19重量份。阻燃粘胶纤维的混纺量一般为30-40重量份，优选32-38重量份，更优选34-36重量份，如35重量份。阻燃涤纶纤维的混纺量一般为50-55重量份，优选51-54重量份，如52重量份、53重量份。
本发明中，聚酰亚胺纤维具有耐高温特性、阻燃特性、不熔滴特性、离火自熄特性和极佳的隔温特性，然而其蓬松度较低。本发明的聚酰亚胺不特别限定，优选通过两步法制备得到的聚酰亚胺纤维。此处，两步法是本领域已知的聚酰亚胺纤维合成方法之一，是指在聚合过程中形成聚酰亚胺的方法，分为两步，第一步，将二酐和二胺在非质子极性溶剂中进行低温溶液缩聚，获得聚酰胺酸溶液。第二步，在聚酰胺酸去溶剂后，经高温处理脱水环化，或者采用化学脱水剂，采用叔胺类催化剂在室温下反应，得到带有酰亚胺环结构的聚酰亚胺大分子。具体的聚酰亚胺纤维制备方法包括但不限于干法或湿法纺丝等。还优选地，聚酰亚胺纤维具有大于38％的极限氧指数。本发明的聚酰亚胺纤维的细度一般为1-5dtex，例如2dtex、3dtex、4dtex等。
本发明中，阻燃粘胶纤维是指在粘胶纤维中加入阻燃剂得到的纤维，其具有优异的阻燃性，然而，可纺性较有差。通过阻燃粘胶纤维与聚酰亚胺纤维的组合可提高絮料的阻燃性和保暖性。阻燃粘胶纤维的实例不特别限定，其实例包括但不限于焦磷酸酯类阻燃粘胶纤维或硅系阻燃粘胶纤维。本发明可以使用一种阻燃粘胶纤维或组合使用两种以上的阻燃粘胶纤维。本发明的阻燃粘胶纤维的细度一般为1-5dtex，例如2dtex、3dtex、4dtex等。
本发明中，阻燃涤纶纤维具有优异的阻燃效果，只熔融不燃烧，其极限氧指数较高，优选为30以上，为可燃甚至难燃材料，但阻燃涤纶本身的特性，其质感较差，单独无法满足需要。本发明的阻燃涤纶纤维的细度为2-5dtex，例如2dtex、3dtex、4dtex等。
本发明发现通过对上述絮料进行退火处理可提升絮料蓬松度，具体原因可能在于，退火处理改变了絮料，特别是聚酰亚胺纤维的内部结构，提高了内部结晶聚合物的比例，使原本处于无定形结构中的分子链段的运动能力变弱，进而使纤维整体具有更高的刚性。由此使聚酰亚胺纤维在絮料内部具有更强的支撑作用。
本发明中，退火处理的温度是指絮料处于高温的温度，一般为300-450℃，例如，320℃、340℃、350℃、360℃、380℃、400℃、420℃等。如果处理温度过高，则絮料中的纤维趋向于开始降解，性能显著下降。另一方面，如果处理温度过低，例如低于结晶结构相变的温度，如250℃，则达不到通过退火影响性能的目的。优选地，本发明使絮料直接进入所需的高温环境，而不是将絮料缓慢加至所需的高温。
本发明中，退火处理时间是指使絮料处理高温下静置的时间，一般为30分钟至3小时，优选40分钟至2小时，更优选50分钟至1小时。如果时间过短，可能絮料的蓬松度提升倾向于不足。另一方面，如果时间过长，蓬松度进一步提升不大，并且成本变高。
本发明中，退火时高温静置后进一步进行冷却。冷却可以是室温自然冷却，可以以一定速度逐步降温。降温速度可为0.1-10℃/min，优选0.5-8℃/min，更优选1-6℃/min，如2℃/min、3℃/min、4℃/min、5℃/min等。
絮料
本发明的第二方面，提供一种絮料，其通过第一方面所述的方法制备得到。与同条件下的絮料相比，本发明得到的絮料具有提高的蓬松度，由此使絮料具有更高的保暖性。本发明絮料的蓬松度一般为90cm2/g以上，且热阻0.45m2·k/w以上。
如上所述，本发明的絮料由三种纤维混纺得到，通过混纺量的控制既具有永久阻燃性能，又降低了絮片成本。其中，聚酰亚胺纤维是高性能阻燃纤维，其极限氧指数＞38％，属于不燃物质，纤维中不含卤素，属于环保纤维，热稳定性能优于芳纶，而且具有抗菌性能。阻燃粘胶和阻燃涤纶也属于改性阻燃纤维，价格比较便宜。此外，通过退火处理进一步提升蓬松度和保暖性，使絮料具有提高的保暖性、阻燃、燃烧过程中无熔滴等优点，有效提高了服装的保暖性和阻燃安全性能。
飞行服装
本发明的第三方面，提供一种飞行服装，其使用本发明的絮料。优选地，所述飞行服为冬连体飞行服或冬飞行棉夹克。
本发明的飞行服装只要使用所述絮料即在本发明的范围内，而不论飞行服装中絮料是否全部为本发明的絮料。本发明的絮料可通过包裹于内胆中而制作飞行服装。所述内胆通过使絮料与双层里料绗缝在一起形成“三明治”结构而面，其具有耐水洗、保型、挺括等特点。
在某些实施方案中，本发明的飞行服整体服装(外层面料+舒适层+絮片+舒适层)的克罗值在3.3以上，能够满足飞行员在低温条件下的正常工作需求。
在某些实施方案中，本发明的飞行服进一步经防水处理，具有拒水性能，在潮湿环境或遇水情况下，吸水率低，且保暖性依然保持较高的水平。
实施例1-9
1、材料
1.1絮料1
以聚酰亚胺纤维为基材，通过混纺阻燃粘胶纤维和阻燃涤纶纤维得到。其中，聚酰亚胺纤维基材的混纺量为15重量份、阻燃粘胶纤维的混纺量为33重量份、阻燃涤纶纤维的混纺量为52重量份。聚酰亚胺纤维为江苏先诺新材料科技有限公司通过湿法纺丝(两步法)生产的产品，细度2.15/dtex；阻燃粘胶纤维为恒天(江苏)化纤家纺科技有限公司产品，细度2.62/dtex；阻燃涤纶纤维为中国石化仪征化纤公司产品，细度3.43/dtex。
经测絮料1的蓬松度为62cm2/g，压缩率为56％，回复率为91％。
1.2絮料2
以聚酰亚胺纤维为基材，通过混纺阻燃粘胶纤维和阻燃涤纶纤维得到。其中，聚酰亚胺纤维基材的混纺量为20重量份、阻燃粘胶纤维的混纺量为33重量份、阻燃涤纶纤维的混纺量为47重量份。其中，聚酰亚胺纤维为长春高琦聚酰亚胺材料有限公司通过干喷湿法纺丝(两步法)生产的产品，细度2.92/dtex；阻燃粘胶纤维为恒天(江苏)化纤家纺科技有限公司产品，细度2.62/dtex；阻燃涤纶纤维为中国石化仪征化纤公司产品，细度3.43/dtex。
经测絮料2的蓬松度为56cm2/g，压缩率为54％，回复率为95％。
1.3絮料3
以聚酰亚胺纤维为基材，通过混纺阻燃粘胶纤维和阻燃涤纶纤维得到。其中，聚酰亚胺纤维基材的混纺量为15重量份、阻燃粘胶纤维的混纺量为33重量份、阻燃涤纶纤维的混纺量为52重量份。其中，聚酰亚胺纤维为日本三井化学公司通过熔融纺丝(一步法)生产的产品，细度3.56/dtex；阻燃粘胶纤维为恒天(江苏)化纤家纺科技有限公司产品，细度2.62/dtex；阻燃涤纶纤维为中国石化仪征化纤公司产品，细度3.43/dtex。
经测絮料3的蓬松度为88cm2/g，压缩率为63％，回复率为96％。
2、加工方式：
将上述絮料放入温度升至特定温度的加热装置内，静置规定时间。然后，取出后冷却处理。具体的加工方式及絮料组成如下表1所示。
表1
如表1所示，实施例1-9经过对聚酰亚胺纤维在350℃退火处理后蓬松度得到提升，并且压缩率和回复率同时也相应提高。而当加热装置内的温度在250℃时，对于蓬松度、压缩率和回复率没有影响，并且当温度达到480℃时蓬松度反而下降，压缩率和回复率性能下降。可能原因在于，当温度达到480℃时聚酰亚胺纤维出现少量分解，影响其性能。
进一步测试实施例5絮料的热阻值为2.93，单位面积质量克罗值为0.82clo/(oz·yd2)，并且阻燃性能达到新一代飞行服絮片的性能要求。
表2新一代飞行服絮料性能要求
实施例10
絮料的蓬松度可以指示絮料内的含气量，含气量大小直接影响保暖性能。一般情况下，含气量越大，保暖性能越强，反之含气量越小，保暖性能越弱。以蓬松度最大的实施例5的絮料进一步制作内胆。具体地，将絮料与双层里料绗缝在一起形成“三明治”结构的内胆，并进一步制作飞行服。
经测整体服装(外层面料+舒适层+絮片+舒适层)的克罗值在3.3以上，能够满足飞行员在低温条件下的正常工作需求。
尽管本发明已经参考示例性实施方案进行了描述，但应理解本发明不限于公开的示例性实施方案。在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的示例性实施方案做多种调整或变化。权利要求的范围应基于最宽的解释以涵盖所有修改和等同结构与功能。
Claims (10)
1.一种用于提高絮料蓬松度的方法，其特征在于，所述絮料以聚酰亚胺纤维为基材，通过混纺阻燃粘胶纤维和阻燃涤纶纤维得到，所述方法包括：使絮料进行退火处理的步骤。
2.根据权利要求1所述的用于提高絮料蓬松度的方法，其特征在于，所述退火处理的温度为300-450℃，处理时间为30分钟至3小时。
3.根据权利要求1所述的用于提高絮料蓬松度的方法，其特征在于，所述聚酰亚胺纤维通过干法或湿法纺丝得到。
4.根据权利要求1所述的用于提高絮料蓬松度的方法，其特征在于，所述聚酰亚胺纤维基材的混纺量为15-30重量份、阻燃粘胶纤维的混纺量为30-40重量份、阻燃涤纶纤维的混纺量为50-55重量份。
5.根据权利要求1所述的用于提高絮料蓬松度的方法，其特征在于，所述聚酰亚胺纤维的极限氧指数大于38％。
6.一种高保暖性絮料，其特征在于，通过权利要求1-5任一项所述的方法制备得到。
7.根据权利要求6所述的高保暖性絮料，其特征在于，所述阻燃粘胶纤维为焦磷酸酯类阻燃粘胶纤维和/或硅系阻燃粘胶纤维，所述阻燃涤纶纤维为中空纤维。
8.根据权利要求6所述的高保暖性絮料，其特征在于，所述聚酰亚胺纤维的细度为1-5dtex，所述阻燃粘胶纤维的细度为1-5dtex，和所述阻燃涤纶纤维的细度为2-5dtex。
9.根据权利要求6所述的高保暖性絮料，其特征在于，其蓬松度90cm2/g以上，且热阻0.45m2·k/w以上。
10.一种飞行服装，其特征在于，使用根据权利要求6-9任一项所述的高保暖性絮料，优选地，所述飞行服为冬连体飞行服或冬飞行棉夹克。
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