CN102433763B - 功能性纤维、制造方法及由该功能性纤维编织的织物 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种功能性纤维及其制造方法，以及由该功能性纤维编织的织物。该功能性纤维包括纤维本体，进一步包括：通孔，沿轴向设置在纤维本体中并在纤维本体的表面形成开口，开口宽度为D1；以及功能性物质，具有直径D₉₀并填充在通孔中；其中，D1小于直径D₉₀。本发明提供的功能性纤维，因为纤维本体具有的轴向通孔结构，形成了较大的比表面积和孔隙率，能够容纳更多的功能性物质，而且功能性物质“封装”在通孔中，具有更高的功能活性和更好的效果。

Description

功能性纤维、制造方法及由该功能性纤维编织的织物

技术领域

本发明涉及纺织科学领域，具体而言，涉及一种功能性纤维及其制造方法，以及由该功能性纤维编织的织物。 

背景技术

功能性纤维是指除一般纤维所具有的物理机械性能以外，还具有某种特殊功能的新型纤维。功能性纤维的出现是材料科学革命性的标志，它的发展和进步促进了传统纺织工业向高科技产业的跃升。功能性纤维在物理、化学、医学和生物学等方面具有特殊性能，已广泛应用于多种领域。物理性功能方面，包括电学功能的抗静电性、导电性、电磁波屏蔽性等；在热学功能方面，具有耐高/低温性、隔热性、阻燃性、热敏性、蓄热性等；光学功能有光导性、光折射性、光干涉性、耐光耐候性、偏光性以及光吸收性等；在物理形态功能方面，具有异形截面形状、超微细、多孔和表面微细加工性；在表面物理化学性能方面，具有选择性吸附、分离性能等特性；在化学性功能方面，有光降解性、自清洁、消除异味、净化有机物污染物、催化活性功能等。医学和生物学性能方面，如防护性、抗菌性、抗病毒、生物适应性等；在生物学功能方面，如人工透析性、生物吸收性和生物相容性等。 

现有纺制功能性合成纤维的技术有两种：一是成纤过程实现功能化；二是通过后整理实现功能化。 

第一种现有技术通常是采用熔融法纺丝法和静电纺丝法。熔融法纺丝法先用螺杆将聚合物切片与功能性物质加热、分散、混合、挤出造粒生成功能性的母粒，然后采用功能性的母粒与聚合物切片混合熔融纺丝生产功能性纤维。 

采用功能性物质母粒通过熔融法纺制功能性纤维，大多数比例的功能性物质被包埋在纤维基材中，只有少数比例的功能性物质存在于纤维表面。对于必须与外界环境接触实现特定功能的情况如实现抗菌、抗病毒、净化和催化等功能，显然现有技术生产存在功能性物质利用率低、功能强化提高困难的问题；同时在纺丝工艺中添加功能性物质将降低可纺性。 

第二种技术是纤维后整理。中国专利授权公告号100344824“一种织物功能整理助剂及其制备和应用方法”，公开了通过含纳米级天然纤维粉末助剂对纤维织物进行整理的方法，以纳米级天然纤维颗粒作为主要成分的功能试剂制备配方以及一些无机纳米功能材料可以提高织物抗紫外线、红外增强和抗菌等性能。中国公开专利号CN101525836A“一种纳米抗菌负离子整理剂的制备方法”，公开了一种将负离子发生材料同纳米氧化物的前驱体预混，以超声分散技术来制备整理剂悬浮液，得到纳米抗菌负离子整理剂，通过浸轧、烘、焙工艺对天然纤维及合成纤维进行整理，使纤维获得负离子和抗菌性功能。纤维后整理工艺能够适应不同品种的纤维和面料，且受后续加工工艺影响小，工艺简单。但是存在功能性物质在纤维或织物上 负载量受限问题，即纤维或织物上的功能性物质含量少，功能效果不佳；另外如果功能性物质与纤维结合不牢固，将产生纤维功能性失效问题。 

发明内容

本发明旨在提供一种功能性纤维及其制造方法，以解决现有功能性纤维中功能性物质利用率低，添加功能性物质后纤维的可纺性降低的技术问题。 

为了实现上述目的，本发明提供了一种功能性纤维，包括纤维本体，该功能性纤维进一步包括：通孔，沿纤维本体的轴向设置在纤维本体中，并在纤维本体的表面形成开口，开口宽度为D1；以及直径为D₉₀的功能性物质，该功能性物质填充在通孔中；其中，开口宽度D1小于功能性物质的直径D₉₀。 

进一步地，纤维本体由热塑性聚合物构成，热塑性聚合物选自聚酯、聚丙烯、聚酰胺、聚氨酯、聚乳酸、聚苯硫醚组成的组中的一种或多种。 

进一步地，功能性物质具有分子、微胶囊或粒子状，选自由具有产生负氧离子、抗紫外线辐射、激发远红外线、抗静电、抗菌、抗病毒、除臭、消除甲醛、消除有机污染物、脱色、消除NO_x及SO_x功能的金属、非金属、无机盐、无机复合盐、金属氧化物、半导体氧化物、复合金属氧化物、复合半导体氧化物、有机物、高分子聚合物组成的组中一种或多种化合物。 

进一步地，通孔通过制备容器功能纤维的喷丝板制成，该喷丝板上设置有喷丝孔道，喷丝孔道的喷丝端的端壁上形成有喷丝孔，该喷丝孔由一个或多个喷丝微孔组成，喷丝微孔是由一条或多条喷丝微孔段围成的环形，喷丝微孔段的末端之间至少形成一个用于形成容器功能纤维轴向表面开口的第一缺口。 

进一步地，喷丝微孔为多个，成一行、两行或环形排列，且第一缺口在每个喷丝微孔中的位置设置为朝向由该多个喷丝微孔形成的几何图形的外侧。 

进一步地，纤维本体是长丝纤维或短纤。 

根据本发明的另一个方面，提供了一种制造上述功能性纤维的方法，包括：在功能性纤维的纤维本体上沿轴向设置通孔，通孔在纤维本体的表面形成宽度为D2的开口；将具有直径D₉₀的功能性物质填充到通孔中，直径D₉₀小于开口宽度D2；以及拉伸和/或扭转纤维本体，使得开口宽度由D2缩小为D1，其中，开口宽度D1小于直径D₉₀。 

进一步地，宽度D2为0.05～10μm，宽度D1为0.01～5μm。 

进一步地，采用上油或上助剂工艺将功能性物质填充到通孔中。 

根据本发明的再一个方面，提供一种织物。该织物由上述任一种功能性纤维编织而成。 

采用本发明的技术方案，因为纤维本体具有轴向的通孔结构，所以具有非常大的比表面积和大孔隙率，能够容纳更多功能性物质；功能性物质采用了“封装”形式，具有更高的功能活性和更好的效果；而且这种特殊结构不会影响光、热、电子和反应物等进入纤维孔道内，这将显著强化扩散、流动、传质、能量交换和多物场偶合作用；另外，本发明提供的功能性纤 维具有纤维结构与功能性物质一体化的特性，将进一步地强化了功能效果和处理效率，克服了现有功能性纤维可纺性降低的缺陷，使纤维应用的领域得到进一步拓展。 

附图说明

说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中： 

图1示出了本发明具体实施方式的功能性纤维局部结构示意图； 

图2示出了本发明具体实施例1的功能性纤维热拉伸和/或扭转前的纤维局部截面图； 

图3示出了本发明具体实施例1的功能性纤维热拉伸和/或扭转后的纤维局部截面图； 

图4示出了本发明实施例1-8中所用的制备容器功能纤维的喷丝板的结构示意图；以及 

图5示出了根据图4的制备容器功能纤维的喷丝板的喷丝孔道的结构示意图； 

图6示出了根据图4的喷丝微孔的结构及排列方式示意图。 

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但如下实施例和附图仅是用以理解本发明，而不能限制本发明，本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。 

本发明提供的功能性纤维，包括沿轴向设置在纤维本体，并在纤维本体的表面上形成开口的通孔，该通孔中填充并固定有功能性物质。因为功能性物质的引入及与纤维结构的一体化，使得功能性纤维获得了功能性物质的物理、化学、医学、生物学等功能。 

如图1所示，本发明提供的纤维通孔结构是“笼形”纤维孔结构，不同以往的“中空孔”或“表面孔”，是集合两者特点的新型孔结构，其特点是长径比较大，通孔7沿纤维轴方向贯穿纤维本体3，同时通孔7在纤维本体3的表面具有开口5，开口5的宽度为D1。如图3所示，在通孔7中填充有功能性物质1。该功能性物质的直径为D₉₀，由于开口宽度D1小于直径D₉₀，所以功能性物质1被“封装”在纤维本体3的通孔7中。由于这种封装结构，使得功能性物质1在通孔7的内表面富集并与牢固地结合，具有耐洗和抗冲击性的效果。 

优选地，本发明提供的功能性纤维可设置1～9个通孔7，形成多维通孔结构。通孔7在纤维本体3截面上的分布可以是均匀，也可以是非均匀的，更优选地，所有通孔7的直径相当。在纤维本体上形成的通孔越多，所提供的纤维比表面和空隙率越大，但通孔的数量如果超过9个后，可能会导致纤维强度显著下降，影响后续可纺和可织性能。 

在本发明提供的具体实施方式中，纤维本体3由热塑性聚合物制成，热塑性聚合物可以选自聚酯、聚丙烯、聚酰胺、聚氨酯、聚乳酸、聚苯硫醚组成的组中的一种或多种。 

在本发明提供的具体实施方式中，功能性物质选自具有分子、微胶囊或粒子状，具有产生负氧离子、抗紫外线辐射、激发远红外线、抗静电、抗菌、抗病毒、除臭、消除甲醛、消 除有机污染物、脱色、消除NO_x及SO_x功能的金属、非金属、无机盐、无机复合盐、金属氧化物、半导体氧化物、复合金属氧化物、复合半导体氧化物、有机物、高分子聚合物组成的组中一种或多种化合物。上述功能性物质可以是抗紫外线的纳米微粒，放射远红外线的陶瓷微粒，含有微量放射性的稀土类矿石或天然矿物质，金属粉末、碳等无机物抗静电剂，硅氧烷类表面活性剂，含有Ag⁺、Cu²⁺、Zn²⁺等的无机抗菌剂，具有催化活性的纳米陶瓷抗菌剂，大比表面吸附剂，具有催化活性的除臭剂，在还原剂如NH3或尿素得存在情况下能够分解NO_X和SO_X的金属氧化物、复合金属氧化物。优选地是银离子类抗菌剂、纳米氧化锌、纳米三氧化二钛、二氧化钛、含有氧化铝的陶瓷颗粒、电气石、蛋白石、氧化镁纳米氧化物、Co/MnO_x催化剂粒子、活性碳等。 

在本发明的具体实施方式中，根据实际需要，纤维可以加工成长丝或短纤。纺丝可以经熔融、挤压和卷绕后，再上油或助剂、拉伸及热定型制得长丝。纺丝也可以经熔融挤压、卷绕或落筒后，再集束、上油或助剂、拉伸、卷曲、热定形及切断制得短纤。 

本发明还提供了一种制造功能性纤维的方法，包括： 

第一步：在纤维本体上构建通孔，使得该通孔贯穿整个纤维本体，并且在纤维本体的表面形成开口，开口宽度为D2； 

如图2所示，根据本发明的实施例，形成的开口具有宽度D2，并且D2大于功能性物质1的直径D₉₀。具体而言，通过喷丝板型和纺丝工艺的控制，控制通孔的结构、形状、尺寸。优选地，使用如图4所示的喷丝板，如图5所示，该喷丝板上的喷丝孔道20包括上端和下端分别设置有引导漏斗结构的导孔21和设置在导孔21的下端漏斗结构的下方的喷丝孔22。因为导孔21具有引导漏斗结构，使得聚合物熔体进入喷丝板时的阻力较小，而喷丝时的力度较大，从而可以增加纤维的强度，提高纤维的品质。如图6所示，喷丝孔22由一个或多个喷丝微孔221组成，优选地，由1～9个喷丝微孔221组成，这样既保证了容器功能纤维负载功能性物质的能力，又确保了容器功能纤维的可纺性。该喷丝微孔221是由一条或多条喷丝微孔段222围成的环形，喷丝微孔段222的末端之间至少形成一个第一缺口d1。其中，第一缺口d1是指能够使通过本发明的喷丝板生产出的容器功能纤维具有轴向的表面开口的距离，通常，第一缺口d1为0.01～3mm，大于将负载于容器功能纤维中的功能性颗粒的直径，这样生产出来的容器功能纤维便于功能性物质的装入。随后拉伸和/或扭转容器功能纤维，使得通孔在容器功能纤维表面开口缩小，将功能性物质封装在通孔中。喷丝微孔221为多个时，可以成一行、两行或环形排列，且第一缺口d1在每个喷丝微孔221中的位置设置为朝向由该多个喷丝微孔221形成的几何图形的外侧，便于功能性质进入容器功能纤维的内部。相邻的喷丝微孔221邻近边缘之间的距离可以在0.01～1mm之间，便于喷丝板10的加工及防止喷出的纤维丝粘连。喷丝微孔段222的末端之间还可以形成一个或多个第二缺口d2，其中，第二缺口d2是指当聚合物熔体从相邻的喷丝微孔段222喷出后，由于聚合物熔体具有一定的膨胀系数，能够使相邻喷丝微孔段222喷出的聚合物熔体粘连在一起的距离。设置第二缺口d2可以防止聚合物熔体喷出后由于第一缺口d1的存在而导致的纤维不对称变形，进而可以防止纤维轴向的通孔结构尺寸和轴向的表面开口尺寸变差；相邻喷丝微孔221的第二缺口d2可以错开一定的距离，防止形成的容器功能纤维时相邻纤维丝间的粘连。根据形成纤维的聚合物熔体的特性，喷丝微孔221外接圆直径与环形宽度之比可以为2～30∶1，喷丝微孔221外接圆直径与第一缺 口d1的长度之比为0.5～30∶1，第一缺口d1与第二缺口d2的几何中心间最长与最短距离之比为1～30∶1，一方面可以使容器功能纤维拥有较大的容器功能，另一方面保证了容器功能纤维的强度，使其具有可纺性。进一步地，喷丝微孔221的轮廓线可以是圆形、椭圆形或多边形。 

第二步：将直径为D₉₀的功能性物质填充到通孔中； 

本发明提供的具体实施方式，均采用上油或助剂的工艺将功能性物质填充到通孔中。将功能性物质与油剂或其他助剂混合在一起，通过油嘴上油或油轮上油的方式，将功能性物质填充到通孔中。优选地，使用含有1～20wt％功能性物质的油剂和/或助剂进行填充。为了改善功能性物质在油剂中的分散，可以采用表面活性剂对功能性物质颗粒进行预分散，或者在功能性物质和油剂混合的过程中采用超声波辅助分散。可以理解的是，本领域技术人员完全可以根据具体的工艺要求，采用其他的填充工艺，在这里就不再赘述了。 

第三步：拉伸和/或扭转纤维本体，使得通孔在纤维本体表面上的开口宽度由D2缩小为D1，D1小于直径D₉₀，使得功能性物质封装在通孔中。优选地，通孔在纤维本体表面上的开口在纺丝熔融后的宽度D2为0.05～10μm，经过拉伸或扭转后的宽度D1为0.01～5μm，而功能性物质的直径D₉₀为0.02～7μm。 

图2示出了本发明提供的功能性纤维在拉伸或扭转之前的横截面图，由于功能性物质1的直径D₉₀小于纺丝熔融后开口5的宽度D2，经过上油或助剂工艺进入孔道7中；图3示出了本发明提供的功能性纤维在拉伸或扭转之后的横截面图，通过牵伸或扭转进行“收口”，使通孔7在纤维表面的开口宽度变为D1，功能性物质颗粒被“封装”在“笼形”纤维通孔7中。 

本发明的功能性纤维制备方法具有通用性，适用于采用熔融纺丝的纤维品种；方法简便并能满足熔融纺丝工艺，不需格外增加复杂工序和添置设备。 

本发明还提供了一种由上述功能性纤维编织的织物，例如，采用抗菌功能性物质制成的功能性纤维，可以编织成抗菌面料及其他织物。 

实施例1 

将干燥后的聚酯切片用螺杆加热挤压熔融，螺杆温度：280℃，转速100转/分。熔体送入纺丝箱体各纺丝位，由计量泵精确计量和过滤后，从喷丝板中喷出。喷丝孔的直径为100μm。熔体细流喷出后经冷却气流冷却凝固成丝条。纤维截面有1个孔，孔在纤维表面开口大小为40～60μm，即喷丝板异形孔的进料缺口设置在40～60μm。采用平均粒径为20～30μm的银离子类抗菌剂为功能性物质，经超声波振荡分散后配制含量为10wt％功能性物质的纺丝机油。凝固成形的丝条经给湿上油后，以500米/分左右的速度卷绕在筒管上。待油剂充分浸润到纤维孔内后，卷绕丝在热拉伸机上拉伸倍数4.0条件下，孔在纤维表面开口大小变为10～15μm，得到抗菌功能性长丝。 

含银离子抗菌剂的抗菌功能性PET平纹织物和不含抗菌剂的PET平纹织物，采用GB/T20944.2-2007《纺织品抗菌性能的评价-第2部分：吸收法》。评价结果如表一： 

表一 

说明与不含抗菌剂的PET平纹织物相比，含银离子抗菌剂的抗菌功能性PET平纹织物具有很好的抗菌效果。 

实施例2 

将干燥后的聚酯切片用螺杆加热挤压熔融，螺杆温度：280℃，转速100转/分。熔体送入纺丝箱体各纺丝位，由计量泵精确计量和过滤后，从喷丝板中喷出。喷丝孔的直径为100μm。熔体细流喷出后经冷却气流冷却凝固成丝条。纤维截面有3个孔，孔在纤维表面开口大小为20～30μm，即喷丝板异形孔的进料缺口设置在20～30μm。采用平均粒径为10～15μm的TiO₂抗病毒、除臭功能性物质，经超声波振荡分散后配制含量为10wt％功能性物质的纺丝机油。凝固成形的丝条经过一个机油浴缸后，纤维在机油浴缸内的停留时间为10秒，以100米/分左右的速度卷绕在筒管上。待油剂充分浸润到纤维孔内后，卷绕丝在热拉伸机上拉伸倍数4条件下，孔在纤维表面开口大小变为5～6μm，得到抗病毒功能性长丝。 

含TiO₂抗菌剂的抗菌功能性PET平纹织物和不含抗菌剂的PET平纹织物，采用GB/T20944.2-2007《纺织品抗菌性能的评价-第2部分：吸收法》。评价结果如表二： 

表二 

说明与不含抗菌剂的PET平纹织物相比，含TiO₂抗菌剂的抗菌功能性PET平纹织物具有很好的抗菌效果。 

实施例3 

将干燥后的聚酯切片用螺杆加热挤压熔融，螺杆温度：280℃，转速100转/分。熔体送入纺丝箱体各纺丝位，由计量泵精确计量和过滤后，从喷丝板中喷出。喷丝孔的直径为150μm。熔体细流喷出后经冷却气流冷却凝固成丝条。纤维截面有2个孔，且孔在纤维表面开口大小为30～50μm，即喷丝板异形孔的进料缺口设置在30～50μm。采用平均粒径为15～20μm的电气石类负离子粉为功能性物质，经表面改性分散后配制含量为12wt％功能性物质的纺丝机油。在纺制长丝时，丝条经给湿上油，纤维油剂含量占纤维质量的10％。油剂充分浸润到纤维孔内后，卷绕丝在热拉伸机上拉伸倍数4.0条件下得到长丝，使孔在纤维表面开口大小变为8～12μm。再经卷曲、热定形、切断等工序得到成品短纤。 

1m³封闭箱体内，温度20±2℃、相对湿度60±2.5％下，样品量250mm×250mm，采用机械臂平行摩擦5min激发纺织品产生负离子，采用符合《空气离子测量仪通用规程》的离子测试仪测量，电气石类负离子粉纤维负离子数量为8630/cm³，普通纤维负离子数量为30/cm³。 

实施例4 

将聚丙烯树脂加入螺杆挤出机，在270℃加热熔融，通过计量泵由喷丝头挤出，在空气中冷却成纤。纤维直径为25μm，截面有9个孔，孔在纤维表面开口大小为0.1～0.2μm，即喷丝板异形孔的进料缺口设置在0.1～0.2μm。采用表面改性的平均粒径为0.08～0.1μm的纳米锐钛矿TiO₂粒子，经分散后加入纺丝油剂中配制含10wt％功能性物质的纺丝机油。在纺制长丝时，丝条经给湿上油，纤维油剂含量占纤维质量的5％。油剂充分浸润到纤维孔内后，卷绕丝在热拉伸机拉伸作用下，孔在纤维表面开口大小变为0.03～0.05μm，得到功能性长丝。长丝再经卷曲、热定形、切断等工序得到短纤。制备的长丝和短纤，在紫外光照射下具有光催化功能，能分解甲醛、苯系有机物等室内污染物。 

在温度20±2℃、相对湿度60±2.5％下，5m³密封舱，2m²样品量，2支40w日光灯，进行24小时甲醛及VOC分解实验，初始甲醛浓度3.23mg/m³，初始TVOC浓度10.12mg/m³。24小时后，含纳米锐钛矿TiO₂粒子的功能织物存在的情况下，甲醛浓度下降至0.76mg/m³，TVOC浓度下降至3.32mg/m³；普通织物存在的情况下，甲醛浓度为2.98mg/m³，TVOC浓度为10.10mg/m³。说明含纳米锐钛矿TiO₂粒子的纤维具有很好的分解甲醛及VOC作用。 

实施例5 

将干燥后聚苯硫醚树脂加入螺杆挤出机，在330℃加热熔融，通过计量泵由喷丝头挤出，在空气中冷却成纤。纤维直径为100μm，截面有9个孔，孔在纤维表面开口大小为4～6μm，即喷丝板异形孔的进料缺口设置在4～6μm。采用平均粒径为2～3μm的Co/MnO_x催化剂粒子功能性物质，经分散后加入纺丝油剂中配制含1wt％，功能性物质的纺丝机油。在纺制长丝时，丝条经给湿上油，纤维油剂含量占纤维质量的10％。油剂充分浸润到纤维孔内后，卷绕丝在105℃，4倍热拉伸条件下，孔在纤维表面开口大小变为1～1.5μm，得到功能性长丝。长丝再经卷曲、热定形、切断等工序得到短纤。制备的长丝和短纤，在NH₃和空气存在下，具有分解烟气中的NO_x污染物作用。 

含有15％重量比Co/MnOx催化剂的PPS功能短纤维，采用针刺法制得克重为400g/m²的无纺布功能织物，厚度为2mm。另采用不含催化剂的PPS短纤维制得PPS无纺布。取称两种无纺布10克，采用相同评价方法评价：无纺布装入2cm的固定床反应器，在100℃温度下，以200ml/min的流速通入气氛，气氛中含有412ppmNO、188ppmNO₂、5％O₂、600ppmNH₃和约95％的N₂，测量反应器出口的NO和NO₂浓度。含功能性物质的PPS无纺布的反应器出口NO和NO₂浓度为50和0ppm。普通PPS无纺布的反应器出口NO和NO₂浓度为412和188ppm，说明含Co/MnOx催化剂的PPS功能短纤维能够很好的分解NO_x污染物。 

实施例6 

将干燥后尼龙6切片加入螺杆挤出机，在260℃加热熔融，通过计量泵由喷丝头挤出，在空气中冷却成纤。纤维直径为90μm，截面有3个孔，孔在纤维表面开口大小为0.4～0.6μm，即喷丝板异形孔的进料缺口设置在0.4～0.6μm。采用平均粒径为0.2～0.3μm的导电活性炭粒子，经分散后加入纺丝油剂中配制含20wt％功能性物质的纺丝机油。在纺制长丝时，丝条经给湿上油，纤维油剂含量占纤维质量的8％。油剂充分浸润到纤维孔内后，卷绕丝在60℃，4倍热 拉条件下，孔在纤维表面开口大小变为0.1～0.15μm，得到功能性长丝。长丝再经卷曲、热定形、切断等工序得到短纤。制备的长丝和短纤具有抗静电功能。 

含导电活性炭粒子的PET纤维和普通纤维制得平纹织物，按照GB/T12703.2-2009《纺织品静电性能的评定第2部分电荷面密度》方法测试静电性能。含导电活性炭粒子的PET纤维导电纤维织物为1.6μc/m²，普通织物大于20μc/m²。 

实施例7 

将干燥后聚氨酯切片加入螺杆挤出机，在210℃加热熔融，通过计量泵由喷丝头挤出，在空气中冷却成纤。纤维直径为100μm，截面有3个孔，孔在纤维表面开口大小为0.4～0.6μm，即喷丝板异形孔的进料缺口设置在0.4～0.6μm。采用平均粒径为0.2～0.3μm的导电活性炭粒子，经分散后加入纺丝油剂中配制含5wt％，功能性物质的纺丝机油。在纺制长丝时，丝条经给湿上油，纤维油剂含量占纤维质量的5％。油剂充分浸润到纤维孔内后，卷绕丝在60℃，4倍热拉条件下，孔在纤维表面开口大小变为0.1～0.15μm，得到功能性长丝。长丝再经卷曲、热定形、切断等工序得到短纤。制备的长丝和短纤具有抗静电功能。 

含导电活性炭粒子的PET纤维和普通纤维制得平纹织物，按照GB/T12703.2-2009《纺织品静电性能的评定第2部分电荷面密度》方法测试静电性能。含导电活性炭粒子的PET纤维导电纤维织物为1.6μc/m²，普通织物大于20μc/m²。 

实施例8 

将干燥后聚乳酸切片加入螺杆挤出机，在200℃加热熔融，通过计量泵由喷丝头挤出，在空气中冷却成纤。纤维直径为80μm，截面有2个孔，孔在纤维表面开口大小为0.4～0.6μm，即喷丝板异形孔的进料缺口设置在0.4～0.6μm。采用平均粒径为0.2～0.3μm的导电活性炭粒子，经分散后加入纺丝油剂中配制含15wt％功能性物质的纺丝机油。在纺制长丝时，丝条经给湿上油，纤维油剂含量占纤维质量的5％。油剂充分浸润到纤维孔内后，卷绕丝在80℃，4倍热拉条件下，孔在纤维表面开口大小变为0.1～0.15μm，得到功能性长丝。长丝再经卷曲、热定形、切断等工序得到短纤。制备的长丝和短纤具有抗静电功能。 

含导电活性炭粒子的PET纤维和普通纤维制得平纹织物，按照GB/T12703.2-2009《纺织品静电性能的评定第2部分电荷面密度》方法测试静电性能。含导电活性炭粒子的PET纤维导电纤维织物为1.6μc/m²，普通织物大于20μc/m²。 

本发明还提供了一种由上述功能性纤维编织的织物，例如以具有消臭和抗菌功能性物质的“笼形”功能纤维为原料纺制的运动袜，由于具有“多维”通孔结构，汗液能快速渗入“多维通孔”中，强化了吸湿排汗功能，体感因细旦、异形截面和表面孔而变得更好。同时“多维通孔”内的消臭、抗菌功能性物质在汗液渗入孔道后迅速作用，分解异物和抑制细菌生长，使产品更具穿着舒适性。 

本发明提供的功能性纤维，第一，具有非常大的比表面积和大孔隙率，能够容纳更多功能性物质；第二，由于功能性物质是采用“封装”形式，不是传统技术的包埋或者通过粘黏及整理剂固定在纤维表面，使得在同样的功能性物质负载量的条件下，具有更高的功能活性和更好的效果。第三，“笼形”特殊结构不会影响光、热、电子和反应物等进入纤维孔道内， 这将显著强化扩散、流动、传质、能量交换和多物场偶合作用；第四，纤维本体结构与功能性物质一体化，进一步地强化了功能效果和处理效率，使纤维应用的领域得到进一步拓展。 

另外，制备该功能性纤维的方法简单、易行，不需要特殊的工艺处理，适于工业上的大规模生产。 

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (11)

1.一种功能性纤维，包括纤维本体，其特征在于，所述功能性纤维进一步包括：

通孔，沿轴向设置在所述纤维本体内并在其表面形成开口，开口宽度为D1；

功能性物质，具有直径D₉₀并填充在所述通孔中；

其中，所述开口宽度D1小于所述直径D₉₀。

2.根据权利要求1所述的功能性纤维，其特征在于，所述纤维本体由热塑性聚合物制成，所述热塑性聚合物选自聚酯、聚丙烯、聚酰胺、聚氨酯、聚乳酸、聚苯硫醚组成的组中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的功能性纤维，其特征在于，所述功能性物质具有分子、微胶囊或颗粒状，选自由具有产生负氧离子、抗紫外线辐射、激发远红外线、抗静电、抗菌、抗病毒、除臭、消除有机污染物、脱色、消除NO_x及SO_x功能的金属、半导体氧化物、复合半导体氧化物、有机物、无机盐、金属氧化物、复合金属氧化物、组成的组中的一种或多种。

4.根据权利要求3所述的功能性纤维，其特征在于，所述有机物包括高分子聚合物。

5.根据权利要求1所述的功能性纤维，其特征在于，所述通孔是通过制备容器功能纤维的喷丝板(10)制成，所述喷丝板(10)上设置有喷丝孔道(20)，所述喷丝孔道(20)的喷丝端的端壁上形成有喷丝孔(22)，其特征在于，所述喷丝孔(22)由一个或多个喷丝微孔(221)组成，所述喷丝微孔(221)是由一条或多条喷丝微孔段(222)围成的环形，所述喷丝微孔段(222)的末端之间至少形成一个用于形成容器功能纤维轴向表面开口的第一缺口(d1)。

6.根据权利要求5所述的功能性纤维，其特征在于，所述喷丝微孔(221)为多个，成一行、两行或环形排列，且所述第一缺口(d1)在每个所述喷丝微孔(221)中的位置设置为朝向由该多个喷丝微孔(221)形成的几何图形的外侧。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的功能性纤维，其特征在于，所述功能性纤维为长丝或短纤。

8.一种权利要求1-7中任一项所述功能性纤维的制备方法，其特征在于，包括：

在所述功能性纤维的纤维本体上沿轴向设置通孔，所述通孔在所述纤维本体的表面形成宽度为D2的开口；

将具有直径D₉₀的功能性物质填充到所述通孔中，所述直径D₉₀小于所述开口宽度D2；以及

拉伸和/或扭转所述纤维本体，使得所述开口宽度由D2缩小为D1。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述宽度D2为0.05～10μm，所述宽度D1为0.01～5μm。

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，采用上油或上助剂工艺将所述功能性物质填充到所述通孔中。

11.一种织物，其特征在于，由权利要求1-7中任一项所述功能性纤维编织而成。

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