CN1760418B - 一种多孔pet泡沫纤维及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多孔PET泡沫纤维及其制备方法，所述的泡沫纤维是这样制得的，在高压下，将惰性气体压入常规或异形PET纤维中，并通过热处理使压入纤维中的气体膨胀，形成一种多孔PET泡沫纤维。其制备方法包括如下步骤：(1)将常规或异形PET纤维放入高压容器中；(2)向高压容器中充入惰性气体，保持一定的压力和时间进行渗气处理；(3)释放压力，对纤维进行热处理，使纤维发泡。本发明的有益效果是：由于孔洞的形成，纤维的表观比重降低10～80％，而保温性能则提高40～90％。非常适合于制作轻量化且保暖性优良的纺织品或填充材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种泡沫纤维及其制备方法，特别是涉及一种多孔PET泡沫纤维及其制备方法。
背景技术
为了提高化学纤维的藏污性，保暖性，蓬松性，回弹性和轻量化，人们在六十年代初就开发了中空纤维，70年代以后更是开发了多孔中空纤维，以及异型中空纤维。但对轻量化，保温性来说，仍嫌不够。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种多孔PET泡沫纤维及其制备方法，以弥补现有技术的不足或缺陷，满足生产或生活的需要。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案之一是：一种多孔PET泡沫纤维，是这样制得的，在高压下，将惰性气体压入常规或异形PET纤维中，并通过热处理使压入纤维中的气体膨胀，形成一种多孔PET泡沫纤维。
作为优选的技术方案：所述的常规或异形PET纤维是指纤维截面形状为圆形等常规或其他非常规形状的PET纤维。
所述的惰性气体选自氮气，二氧化碳，氩气。
本发明所采用的技术方案之二是：一种制备上述的泡沫纤维的方法，包括如下步骤：
(1)将常规或异形PET纤维放入高压容器中；
(2)向高压容器中充入惰性气体，保持一定的压力和时间进行渗气处理；
(3)释放压力，对纤维进行热处理，使纤维发泡；
作为优选的技术方案：高压渗气处理时间为1～220小时；高压渗气处理温度为室温～100℃；高压渗气处理压力为0.5～10MPa；发泡热处理时间为2～200秒；发泡热处理温度为50～200℃。
本发明的有益效果是：由于孔洞的形成，纤维的表观比重降低10～80％，而保温性能则提高40～90％。非常适合于制作轻量化且保暖性优良的纺织品或填充材料。
本发明的原理是：本发明利用物理发泡剂，既非活性其体，如二氧化碳，氮气或氩气，在高压下将气体压入PET纤维中，保持一定时间。在充满高压气体的压力容器中，在温度低于聚合物玻璃化温度(Tg)的条件下，气体通过扩散渗透溶解于半结晶聚合物的非晶相中，逐渐达到饱和，形成气体-非晶相聚合物构相体系。由于气体在非晶相中的扩散系数极小，扩散如聚合物中的气体要达到饱和状态需要很长时间；然后将溶解有大量气体的PET纤维由释放压力的容器中取出，放入温度控制在聚合物(Tg)左右的加热装置中，由于外部压力的突然急剧下降和温度的上升，溶解于聚合物内部的气体呈现热力学上的过饱和态，瞬间形成大量的泡核，体系分相，气体继续向泡核扩散，气泡开始膨胀，并在纤维表面和内部形成大量气泡。由于这种加工采用的是氮气，二氧化碳等小分子作为发泡剂，它对人体无任何毒副作用，且发泡的成本低，不会污染环境。
孔洞结构用电子显微镜来表征，并按式1和2计算.。
Vf＝πDc3Nf/6 (1)
ρc＝Nf/(1-Vf) (2)
Vf是泡沫材料中的空洞体积分数；
Dc是显微镜测定的平均空洞直径；
Nf是显微镜测定的泡沫材料中的空洞密度；
ρc是显微镜测定的纯PET材料中的空洞密度；
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细阐述。
实施例1
将20克5dtex的PET纤维放入高压容器中，保持温度在25℃，升压至5.5MPa，恒压28小时。释压取出后再在100℃下保温15秒钟左右。测得纤维中具有大量直径为4μm左右的泡沫，其泡沫密度(ρc)为1.2X109cell/cm3。纤维热传导率为0.62W/m/K。
实施例2
将20克5dtex的PET纤维放入高压容器中，保持温度在25℃，升压至1.5MPa，恒压28小时。释压取出后再在50℃下保温200秒钟。测得纤维中具有大量直径为4μm左右的泡沫，其泡沫密度(ρc)为6X105cell/cm3。纤维热传导率为0.84W/m/K。
实施例3
将20克5dtex的PET纤维放入高压容器中，保持温度在50℃，升压至10MPa，恒压220小时。释压取出后再在200℃下保温2秒钟分钟。测得纤维中具有大量直径为12μm左右的泡沫，其泡沫密度(ρc)为5.8X1010cell/cm3。纤维热传导率为0.57W/m/K。
实施例4
将20克5dtex的PET纤维放入高压容器中，保持温度在100℃，升压至0.5MPa，恒压1小时。释压取出后再在100℃下保温50秒钟分钟。测得纤维中具有大量直径为12μm左右的泡沫，其泡沫密度(ρc)为1.9X107cell/cm3。纤维热传导率为0.65W/m/K。
实施例5
将20克5dtex的PET纤维放入高压容器中，保持温度在25℃，升压至5.5MPa，恒压120小时。释压取出后再在100℃下保温15秒钟分钟。测得纤维中具有大量直径为5μm左右的泡沫，其泡沫密度(ρc)为1.1X1011cell/cm3。纤维热传导率为0.50W/m/K。
实施例6
将20克5dtex的PET纤维放入高压容器中，保持温度在25℃，升压至1.5MPa，恒压120小时。释压取出后再在100℃下保温15秒钟分钟。测得纤维中具有大量直径为12μm左右的泡沫，其泡沫密度(ρc)为2.3X109cell/cm3。纤维热传导率为0.60W/m/K。
实施例7
将20克5dtex的PET纤维放入高压容器中，保持温度在25℃，升压至5.5MPa，恒压120小时。释压取出后再在70℃下保温15秒钟分钟。测得纤维中具有大量直径为4μm左右的泡沫，其泡沫密度(ρc)为1.3X107cell/cm3。纤维热传导率为0.70W/m/K。
Claims (9)
1.一种多孔PET泡沫纤维，其特征在于，所述的泡沫纤维是这样制得的，在高压下，将惰性气体压入常规或异形PET纤维中，并通过热处理使压入纤维中的气体膨胀，形成一种多孔PET泡沫纤维。
2.根据权利要求1所述的泡沫纤维，其特征在于，所述的常规或异形PET纤维是指纤维截面形状为圆形或非常规形状的PET纤维。
3.根据权利要求1所述的泡沫纤维，其特征在于，所述的惰性气体选自氮气，二氧化碳，氩气。
4.一种制备如权利要求1～3任一项所述的泡沫纤维的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将常规或异形PET纤维放入高压容器中；
(2)向高压容器中充入惰性气体，保持一定的压力和时间进行渗气处理；
(3)释放压力，对纤维进行热处理，使纤维发泡。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，渗气处理时间为1～220小时。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，渗气处理温度为室温～100℃。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，渗气处理压力为0.5～10MPa。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，热处理时间为2～200秒。
9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，热处理温度为50～200℃。
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