CN117051515A - 一种形状记忆阻燃混纺纱线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种形状记忆阻燃混纺纱线，属于纺织技术领域。该形状记忆混纺纱线由形状记忆聚酰亚胺纤维和阻燃粘胶混纺而成，其中形状记忆聚酰亚胺纤维通过分子链间氢键和结晶区作为固定相完成记忆初始态，其玻璃化转变温度T g=310°C。利用该纤维与阻燃粘胶纤维制备得到的混纺纱线，在特定混纺比时，可表现出明显的“热缩”特性，将其应用于特种防护服时，通过调控收缩程度的差异容易在防护服内形成气囊，从而实现高效隔热。同时，聚酰亚胺纤维与阻燃粘胶纤维在燃烧时能够发挥协同阻燃特性，从而赋予混纺纱线良好的阻燃特点，无需进行阻燃后整理或改性，且在高温火场中热释放量低，从而在极端环境防护装备领域具有重要应用潜力。
Description
技术领域
本发明属于纺织技术领域，具体涉及一种形状记忆阻燃混纺纱线。
背景技术
智能形状记忆纺织材料是指在一定条件下（应力、温度等）发生变形后，在特定条件刺激下能恢复初始形状的一类材料。按纺织品所用纤维材料分类主要包括形状记忆合金纤维、形状记忆聚合物纤维和经整理剂加工的形状记忆功能纤维三类。其中，形状记忆合金纤维具有回复力大的特点，但手感硬，难以满足纺织品舒适性的要求。
相比较而言，形状记忆聚合物纤维具有众多优点，如手感较形状记忆合金纤维柔软、易成形且具有较好的形状稳定性、机械性质可调节范围较大、应变可达300%甚至更大等，还可设置合适的触发温度等特点，因而其在智能纺织品领域具有较为广阔的应用前景，从而赋予纺织品抗皱、保暖隔热、舒适性自动调节等众多功能。
形状记忆聚酰亚胺纤维除具有常规形状记忆聚合物的典型特点外，还具有耐高低温、抗辐射、高强度等特性。但聚酰亚胺分子主链刚性强、模量高、吸水率低，作为服用纤维使用时舒适感不佳。混合纺纱是将两种或两种以上不同种类纤维的有机结合，取长补短，优势共存，可满足不同的应用需求，也为解决聚酰亚胺纤维手感硬、吸水率低、服用舒适性差等难题提供了新途径。
发明内容
解决的技术问题：针对上述技术问题，本发明提供了一种形状记忆阻燃混纺纱线，该纱线具有形状记忆效果好、可耐高温、强力高、阻燃性强的特点。
技术方案：一种形状记忆阻燃混纺纱线，由形状记忆聚酰亚胺纤维和阻燃粘胶混纺而成，其中形状记忆聚酰亚胺纤维通过分子链间氢键和结晶区作为固定相完成记忆初始态，其玻璃化转变温度T g=310 °C。
优选的，所述形状记忆聚酰亚胺纤维的形状固定率为95%，形状回复率为91%。
优选的，所述形状记忆聚酰亚胺纤维的极限氧指数LOI=33%，断裂延伸率=3.5%。
优选的，所述形状记忆聚酰亚胺纤维燃烧200 s时热释放量为5.1 MJ/mm2。
优选的，所述形状记忆聚酰亚胺纤维的规格为1.1 dtex × 38 mm，所述阻燃粘胶纤维的规格为3.33 dtex × 60 mm。
优选的，所述阻燃粘胶纤维的极限氧指数LOI=32%。
优选的，所述阻燃粘胶纤维燃烧200 s时热释放量为5.5 MJ/mm2。
优选的，所述形状记忆聚酰亚胺纤维和阻燃粘胶纤维的质量比为（15-45）：（55-85）。
优选的，所述形状记忆聚酰亚胺纤维混纺前，通过纺纱油剂进行预处理，所述纺纱油剂包括质量比为1:100的非离子型油剂和水。
优选的，所述阻燃混纺纱线的形状固定率为（85-90）%，形状回复率为（82-92）%，极限氧指数LOI=（34-36）%。
有益效果：本发明的阻燃混纺纱线在特定混纺比时，可表现出明显的“热缩”特性，即纱线在受热时因形状记忆聚酰亚胺纤维分子链间作用破坏和结晶区瓦解、伸直的分子链卷曲而发生剧烈收缩，恢复至初始状态。利用该纱线的“热缩”特性，将其应用于特种防护服时，通过调控收缩程度的差异容易在防护服内形成气囊，从而实现高效隔热。同时，形状记忆聚酰亚胺纤维与阻燃粘胶纤维在燃烧时能够发挥协同阻燃特性，从而赋予混纺纱线良好的阻燃特点，无需进行阻燃后整理或改性，且在高温火场中发热量低，从而在极端环境防护装备领域具有重要应用潜力。
附图说明
图1表示几种不同混纺比的阻燃混纺纱线；
图2表示本发明阻燃混纺纱线服用时形成的气囊结构示意图；
图3表示采用常规聚酰亚胺纤维的混纺纱线的服用结构示意图。
实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。本申请中所涉及材料如下：
形状记忆聚酰亚胺纤维由江苏奥神新材料股份有限公司的Hyplon纤维®经热处理制备。
常规聚酰亚胺纤维为江苏奥神新材料股份有限公司生产的Suplon®纤维。
阻燃粘胶纤维为恒天海龙（潍坊）新材料有限责任公司生产的安芙赛®阻燃纤维。
常规粘胶纤维为赛得利公司的优可丝®纤维。
非离子型油剂根据聚酰亚胺纤维的特性配置即可。
实施例1
本实施例中采用的形状记忆聚酰亚胺纤维，通过分子链间氢键和结晶区作为固定相，完成记忆初始态，其玻璃化转变温度T g=310 °C，形状固定率为95%，形状回复率为91%，极限氧指数LOI=33%，断裂延伸率=3.5%，规格为1.1 dtex × 38 mm，燃烧200 s时热释放量为5.1 MJ/mm2；采用的阻燃粘胶纤维的规格为3.33 dtex × 60 mm，LOI=32%，燃烧200 s时热释放量为5.5 MJ/mm2。
将形状记忆聚酰亚胺纤维和阻燃粘胶纤维经开清棉、梳棉工序后得到相应的生条，再将两种生条在并条工序进行充分混合后经粗纱、细纱和络筒工序制备具有形状记忆和阻燃功能的阻燃混纺纱线。其中，在纺织前需采用聚酰亚胺纤维纺纱专用非离子型油剂与常温水按1:100的比例混合配置纺纱油剂，对形状记忆聚酰亚胺纤维进行预处理，解决聚酰亚胺纤维表面惰性的难题，提高两种纤维的抱合力。
当形状记忆聚酰亚胺纤维的质量分数为15%，阻燃粘胶纤维的质量分数为85%时，在常温下赋予纱线伸展的初始形态，经加热后由于聚酰亚胺纤维内部分子链间作用被破坏，分子链卷曲导致纱线表现出收缩行为，当继续将纱线置于形变回复温度附近时，纱线可恢复至初始状态。该类纱线表现出典型的“热收缩”特点。经实测，所得阻燃混纺纱线的形状固定率为85%，形状回复率为82%。当纱线线密度为26 dtex时，断裂强力可达到800 cN，极限氧指数LOI达到34%，燃烧200 s后热释放量为4.3 MJ/mm2，混纺纱线吸水率为6.3%。
实施例2
本实施例与实施例1的区别仅在于，形状记忆聚酰亚胺纤维的质量分数为35%，阻燃粘胶纤维的质量分数为65%。经实测，所得阻燃混纺纱线的形状固定率为89%，形状回复率为86%。当纱线线密度为26 dtex时，断裂强力可达到836 cN，极限氧指数LOI达到35%，燃烧200 s后热释放量为3.3 MJ/mm2，混纺纱线吸水率为4.7%。
实施例3
本实施例与实施例1的区别仅在于，形状记忆聚酰亚胺纤维的质量分数为40%，阻燃粘胶纤维的质量分数为60%。经实测，所得阻燃混纺纱线的形状固定率为90%，形状回复率为92%。当纱线线密度为26 dtex时，断裂强力可达到882 cN，极限氧指数LOI达到36%，燃烧200 s后热释放量为3.1 MJ/mm2，混纺纱线吸水率为4.2%。
对比例1
本对比例与实施例3的区别仅在于，采用常规聚酰亚胺纤维，规格为1.67 dtex ×38 mm，极限氧指数LOI=35%，断裂强度=5.0 cN/dtex，断裂延伸率=15%，燃烧200 s后热释放量为5.1 MJ/mm2。经实测，所得纱线在加热和冷却过程中尺寸无明显变化，无形状记忆功能。当纱线线密度为26 dtex时，断裂强力可达到890 cN，极限氧指数LOI达到36%，燃烧200s后热释放量为3.9 MJ/mm2，混纺纱线吸水率为3.9%。
对比例2
本对比例与实施例3的区别仅在于，采用常规粘胶纤维，规格为1.33 dtex × 32mm，极限氧指数LOI=19%，燃烧200 s后热释放量为6.7 MJ/mm2。经实测，所得纱线的形状固定率为89%，形状回复率为90%。当纱线线密度为26 dtex时，断裂强力可达到897 cN，由于采用常规粘胶纤维，共混纺纱后容易形成烛芯效应，因此混纺纱线的极限氧指数LOI仅为16%，燃烧200 s后热释放量为6.9 MJ/mm2，混纺纱线吸水率为4.0%。
对比例3
本对比例与实施例3的区别仅在于形状记忆聚酰亚胺纤维的质量分数为5 wt.%，阻燃粘胶纤维的含量为95 wt.%。经实测，所得纱线因形状记忆聚酰亚胺纤维含量低，无形状记忆功能。当纱线线密度为26 dtex时，断裂强力仅为560 cN，且极限氧指数仅为LOI=31%，燃烧200 s后热释放量为5.7 MJ/mm2，混纺纱线吸水率为7.5%。
对比例4
本对比例与实施例3的区别仅在于形状记忆聚酰亚胺纤维的质量分数为95 wt.%，阻燃粘胶纤维的含量为5 wt.%。经实测，所得纱线同样具有形状记忆功能，形状固定率为89%，形状回复率为88%，极限氧指数为LOI=35%，燃烧200 s后热释放量为5.7 MJ/mm2，但因阻燃粘胶含量太低，混纺纱线其吸水率仅为1.7%。
Claims (10)
1.一种形状记忆阻燃混纺纱线，其特征在于，该形状记忆阻燃混纺纱线由形状记忆聚酰亚胺纤维和阻燃粘胶混纺而成，其中形状记忆聚酰亚胺纤维通过分子链间氢键和结晶区作为固定相完成记忆初始态，其玻璃化转变温度T g=310 °C。
2.根据权利要求1所述的一种形状记忆阻燃混纺纱线，其特征在于，所述形状记忆聚酰亚胺纤维的形状固定率为95%，形状回复率为91%。
3.根据权利要求1所述的一种形状记忆阻燃混纺纱线，其特征在于，所述形状记忆聚酰亚胺纤维的极限氧指数LOI=33%，断裂延伸率=3.5%。
4.根据权利要求1所述的一种形状记忆阻燃混纺纱线，其特征在于，所述形状记忆聚酰亚胺纤维燃烧200 s时热释放量为5.1 MJ/mm2。
5.根据权利要求1所述的一种形状记忆阻燃混纺纱线，其特征在于，所述形状记忆聚酰亚胺纤维的规格为1.1 dtex × 38 mm，所述阻燃粘胶纤维的规格为3.33 dtex × 60 mm。
6.根据权利要求1所述的一种形状记忆阻燃混纺纱线，其特征在于，所述阻燃粘胶纤维的极限氧指数LOI=32%。
7.根据权利要求1所述的一种形状记忆阻燃混纺纱线，其特征在于，所述阻燃粘胶纤维燃烧200 s时热释放量为5.5 MJ/mm2。
8.根据权利要求1所述的一种形状记忆阻燃混纺纱线，其特征在于，所述形状记忆聚酰亚胺纤维和阻燃粘胶纤维的质量比为（15-45）：（55-85）。
9.根据权利要求1所述的一种形状记忆阻燃混纺纱线，其特征在于，所述形状记忆聚酰亚胺纤维混纺前，通过纺纱油剂进行预处理，所述纺纱油剂包括质量比为1：100的非离子型油剂和水。
10.根据权利要求1所述的一种形状记忆阻燃混纺纱线，其特征在于，所述阻燃混纺纱线的形状固定率为（85-90）%，形状回复率为（82-92）%，极限氧指数LOI=（34-36）%。
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