CN106637478B - 一种涤纶基智能调温纤维及其制造方法 - Google Patents

一种涤纶基智能调温纤维及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及智能调温纤维领域，具体的说是一种涤纶基智能调温纤维及其制造方法。包括聚酯纤维，相变材料胶囊体，相变材料胶囊囊壁，其特征是：所述相变材料胶囊体与相变材料胶囊囊壁的质量分数分别为55‑60%和40‑45%，所述相变材料胶囊体内部由如下质量分数的材料组成：低熔点石蜡70%、高纯度活性炭粉末20%和分散剂10%，其中石蜡熔点为25‑35℃，高纯度活性炭粉末的纯度为95%以上，分散剂为乳化分散机；所述囊壁由聚砜酰胺材料制成，所述聚砜酰胺材料的热收缩率≤1%。本发明同现有技术相比，将聚砜酰胺材料用于智能调温纤维胶囊体的囊壁中，智能调温纤维胶囊体30min的热收缩率小于1%，获得的涤纶基智能纤维材料具有优良可纺性及焓值。

Description

一种涤纶基智能调温纤维及其制造方法
技术领域
本发明涉及智能调温纤维领域，具体的说是一种涤纶基智能调温纤维及其制造方法。
背景技术
智能调温纤维是将相变蓄热材料技术与纤维制造技术相结合开发出的一种高技术产品。含有相变材料的纺织品在外界环境温度升高时，相变材料吸收热量，从固态变为液态，降低了体表温度。相反，当外界环境温度降低时，相变材料放出热量，从液态变为固态，减少了人体向周围放出的热量，以保持人体正常体温，为人体提供舒适的“衣内微气候”环境，使人体始终处于一种舒适的状态。这类纤维材料可主动地、智能地控制周围的温度，故称为智能调温纤维。这种纤维大都具有双向温度调节和适应性，可以在温度振荡环境中反复循环使用。
由于相变材料的都是低熔点易燃材料，在加工过程中，尤其是在与基体材料结合的时候，对基体材料的温度有一定的要求。若基体材料的温度过高，将相变材料胶囊体囊壁破坏，相变材料会发生熔融甚至燃烧，不仅无法加工纤维，更可能引起火灾事故，造成重大损失。所以，现在市场上的智能调温纤维产品都是黏胶基、腈纶基、loycell基等材料，相变材料与基体材料结合过程中不会出现过高的温度，影响胶囊体的形态，从而保证了纤维的顺利成型和生产。涤纶纤维的熔融温度在270℃左右，普通的相变材料及其胶囊在该温度情况下会发生碳化、熔融、收缩等情况，使胶囊体的囊壁破裂，导致内部相变材料外泄并燃烧，所以，在智能调温纤维中尚没有涤纶基的纤维产品。
发明内容
本发明为克服现有技术的不足，设计一种将聚砜酰胺材料用于智能调温纤维胶囊体的囊壁中，从而获得具有优良可纺性及焓值的涤纶基智能调温纤维材料。
为实现上述目的，设计一种涤纶基智能调温纤维，包括聚酯纤维，相变材料胶囊体，相变材料胶囊囊壁，其特征是：所述相变材料胶囊体与相变材料胶囊囊壁的质量分数分别为55-60%和40-45%，所述相变材料胶囊体内部由如下质量分数的材料组成：低熔点石蜡70%、高纯度活性炭粉末20%和分散剂10%，其中石蜡熔点为25-35℃，高纯度活性炭粉末的纯度为95%以上，高纯度活性炭粉末的细度为100-300目，分散剂为乳化分散机；所述囊壁由聚砜酰胺材料制成，所述聚砜酰胺材料的热收缩率≤1%。
所述分散剂由OP-10和海藻酸钠组成。
一种涤纶基智能调温纤维的制备方法，其特征是包括如下步骤：1）胶囊制备；2）聚酯纤维切片；3）将箱变材料胶囊和切片的聚酯纤维共混；4）干燥；5）熔融；6）纺丝；7）卷绕；8）拉伸；9）卷曲；10）定型；11）切断并最终形成纤维。
所述相变材料胶囊与聚酯纤维切片共混时，相变材料胶囊的重量比为6%-15%，其余为聚酯纤维。
所述干燥为真空干燥，干燥时间8-10小时。
所述纺丝温度为260-280℃，纺丝速度为1100-1400m/min。
所述胶囊制备包括如下步骤：1）将石蜡熔融，与高纯度活性炭粉末和分散剂混合均匀，造粒；2）将制成的微粒投入到聚砜酰胺与DMAC的混合溶液中得到初步混合溶液，放置5min；3）向静置后的初步混合溶液中滴入温度在20℃以下的10%浓度的DMAC溶液，滴入速度为0.01m/s，此时聚砜酰胺在相变材料表面析出，并形成囊壁包覆层；4）分离；5）收集；6）清洗；7）干燥并获得完整相变材料胶囊。
所述聚砜酰胺与DMAC的混合溶液中聚砜酰胺的质量分数为3.5%。
所述清洗时先将完成收集工序的相变材料胶囊体移入到清洗设备中，清洗设备下方开有入水口，以一定的速度注入清水，设备上方开有出水口，入水速度控制在相变材料胶囊体在清洗设备中慢速移动但运动轨迹不超过水深1/2处，以保证相变材料胶囊体运动状态下水量完全置换一次为一次清洗，清水洗涤两次后，采用蒸馏水洗涤一次。
本发明同现有技术相比，将聚砜酰胺材料用于智能调温纤维胶囊体的囊壁中，由于聚砜酰胺材料的长期使用温度是250℃，分解温度在450℃左右，所以智能调温纤维胶囊体在300℃情况下，30min的热收缩率小于1%，同时，对相变材料的百分比例和基体材料的优化选配，获得的涤纶基智能纤维材料具有优良可纺性及焓值。
具体实施方式
实施例一：制作1.5D*51MM及38MM智能调温涤纶短纤维。
加工流程如下：1）胶囊制备；2）聚酯纤维切片；3）将相变材料胶囊和切片的聚酯纤维共混；4）干燥；5）熔融；6）纺丝；7）卷绕；8）拉伸；9）卷曲；10）定型；11）切断并最终形成纤维。
相变材料胶囊的制备：取质量分数如下的材料低熔点石蜡70%，高纯度活性炭粉末20%，分散剂10%，将石蜡熔融，与其他材料均匀混合，造粒；将制成的微粒投入到3.5%的聚砜酰胺与DMAC溶液中, 放置5min，滴入20℃以下的10%的DMAC水溶液，滴入速度为0.01m/s，经DMAC水溶液作用，聚砜酰胺在相变材料表面析出，形成囊壁包覆层，经分离、收集、清洗、干燥，获得完整相变材料胶囊体。
纤维制备：将质量分数6%的上述胶囊体与PET切片混合，干燥8小时，将干燥后的混合物熔融，熔融温度在260℃-270℃，在常规涤纶纺丝设备上纺丝，卷绕、拉伸、卷曲、定型，制得1.5D细度的涤纶丝，并按照51mm和38mm的长度切断。
此时，制得的智能调温涤纶纤维中相变材料的凝固放热焓值为15.7J/g，熔融吸热焓值为14.3J/g。
实施例二：制作5D*76MM及102MM智能调温涤纶短纤维。
加工流程如下：1）胶囊制备；2）聚酯纤维切片；3）将箱变材料胶囊和切片的聚酯纤维共混；4）干燥；5）熔融；6）纺丝；7）卷绕；8）拉伸；9）卷曲；10）定型；11）切断并最终形成纤维。
相变材料胶囊的制备：取低熔点石蜡70%，高纯度活性炭粉末20%，分散剂10%，将石蜡熔融，与其他材料均匀混合，造粒；将制成的微粒投入到0.5%的聚砜酰胺与DMAC溶液中,放置30min，滴入20℃以下的50%的DMAC水溶液，滴入速度为0.1m/s，经DMAC水溶液作用，聚砜酰胺在相变材料表面析出，形成囊壁包覆层，经分离、收集、清洗、干燥，获得完整相变材料胶囊体。
纤维制备：将质量分数15%的上述胶囊体与PET切片混合，干燥10小时，将干燥后的混合物熔融，熔融温度在270℃-280℃，在常规涤纶纺丝设备上纺丝，卷绕、拉伸、卷曲、定型，制得5D细度的涤纶丝，并按照76mm和102mm的长度切断。
此时，制得的智能调温涤纶纤维中相变材料的凝固放热焓值为36.3J/g，熔融吸热焓值为28.4J/g。

Claims (8)

1.一种涤纶基智能调温纤维，包括聚酯纤维，相变材料胶囊体，相变材料胶囊囊壁，其特征是：所述相变材料胶囊体与相变材料胶囊囊壁的质量分数分别为55-60%和40-45%，所述相变材料胶囊体内部由如下质量分数的材料组成：低熔点石蜡70%、高纯度活性炭粉末20%和分散剂10%，其中石蜡熔点为25-35℃，高纯度活性炭粉末的纯度为95%以上，高纯度活性炭粉末的细度为100-300目，分散剂为乳化分散剂 ；所述囊壁由聚砜酰胺材料制成，所述聚砜酰胺材料的热收缩率≤1%。
2.如权利要求1所述的一种涤纶基智能调温纤维，其特征是：所述分散剂由OP-10和海藻酸钠组成。
3.一种涤纶基智能调温纤维的制备方法，其特征是包括如下步骤：1）胶囊制备；2）聚酯纤维切片；3）将相变材料胶囊和切片的聚酯纤维共混；4）干燥；5）熔融；6）纺丝；7）卷绕；8）拉伸；9）卷曲；10）定型；11）切断并最终形成纤维；所述胶囊制备包括如下步骤：S1，将石蜡熔融，与高纯度活性炭粉末和分散剂混合均匀，造粒；S2，将制成的微粒投入到聚砜酰胺与DMAC的混合溶液中得到初步混合溶液，放置5min；S3，向静置后的初步混合溶液中滴入温度在20℃以下的10%浓度的DMAC溶液，滴入速度为0.01m/s，此时聚砜酰胺在相变材料表面析出，并形成囊壁包覆层；S4，分离；S5，收集；S6，清洗；S7，干燥并获得完整相变材料胶囊。
4.如权利要求3所述一种涤纶基智能调温纤维的制备方法，其特征是：所述相变材料胶囊与聚酯纤维切片共混时，相变材料胶囊的重量比为6%-15%，其余为聚酯纤维。
5.如权利要求3所述一种涤纶基智能调温纤维的制备方法，其特征是：所述干燥为真空干燥，干燥时间8-10小时。
6.如权利要求3所述一种涤纶基智能调温纤维的制备方法，其特征是：所述纺丝温度为260-280℃，纺丝速度为1100-1400m/min。
7.如权利要求3所述一种涤纶基智能调温纤维的制备方法，其特征是：所述聚砜酰胺与DMAC的混合溶液中聚砜酰胺的质量分数为3.5%。
8.如权利要求3所述的一种涤纶基智能调温纤维的制备方法，其特征是：所述清洗时先将完成收集工序的相变材料胶囊移入到清洗设备中，清洗设备下方开有入水口，以一定的速度注入清水，设备上方开有出水口，入水速度控制在相变材料胶囊在清洗设备中慢速移动但运动轨迹不超过水深1/2处，以保证相变材料胶囊运动状态下水量完全置换一次为一次清洗，清水洗涤两次后，采用蒸馏水洗涤一次。
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