CN107299405B - 一种中空速热保暖纤维素纤维的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种中空速热保暖纤维素纤维的制备方法，包括速热浆料的制备，加入致空剂和缓成型剂，共混纺丝，本发明制备的纤维经后处理、烘干得到中空速热纤维素纤维，中空度为20‑50%，将普通纤维素纤维和中空速热保暖纤维素纤维进行保暖性能对比测试，参照光吸收保温性能试验方法（BQE A 036‑2011），发现按本技术方案制备的速热保暖纤维素纤维比普通粘胶纤维在光照射10min内温度高5~15℃，灭灯10min内高4~7℃。
Description
技术领域
本发明涉及一种中空速热保暖纤维素纤维及其制备方法，具体地说，涉及一种以纤维素纤维为基体，将具有发热、保暖功能的浆料添加到纺丝液中，经湿法纺丝制备成的具有中空结构、速热保暖功能的保健纤维，属于纺织技术领域。
背景技术
传统的保暖服装外观厚重，蓬松臃肿，不仅缺乏美感，而且不利于身体的活动。随着人们生活水平的提高和科技的进步，人们对服装的要求越来越高，不仅舒适，而且要美观大方。保暖是服装的主要功能之一，轻便、保暖效果好的衣料不仅能抵抗寒冷，而且满足了人们对美的追求，因此需求量越来越大。
保暖纤维分积极保暖和消极保暖两种。消极保暖纤维只能单纯阻止或减少人体热量散失，轻便的消极保暖纤维以中空纤维为主，中空层能储存部分静止空气，阻隔外界的寒冷。积极保暖纤维是将具有能吸收外界电能、化学能、生物能、太阳能等的功能性材料添加到纤维中。目前关于保暖纤维的研究较多，但将积极保暖和消极保暖结合起来的具有双重保暖效果的纤维素纤维研究较少。
中国发明专利CN 102660792 B提供了一种溶剂法制备阳光蓄热保暖纤维的工艺，中国发明专利公开号为“CN 101580969”提供了一种粘胶法制备蓄热保暖纤维的方法。这两个专利都是将碳化锆加入到纤维素溶液中，进行共混湿法纺丝。虽然具有保暖效果，但需要在特定的条件下吸收热量，纳米碳化锆粉体能吸收波长小于2μm的高能射线，而且反射波长大于2μm的低能射线，太阳光照射下会发热，不能储存热量。
中国发明专利CN 104389043 B提供了一种中空聚己内酰胺保暖发热纤维及其加工方法，是将聚己内酰胺发热母粒与聚己内酰胺切片进行共混纺丝，制备出的中空发热聚己内酰胺预取向丝进行蓬松卷曲性加工制备出最终的保暖纤维。虽然该纤维具有较好的保暖性，但属于合成纤维，吸湿透气性差，穿着不舒适。中国发明专利CN 101089256 A提供了一种中空纤维素纤维的制备方法，虽然制备的中空度比较高，但该纤维只能有消极保暖效果，不能进行主动发热保暖。
发明内容
本发明要解决的问题是针对以上研究现状和技术的不足，提供一种中空速热保暖纤维的制备方法，以浆粕为主要原料，通过对速热材料进行分散、研磨等工序制备成均匀的浆料，经纺前注射***添加到纤维素溶液中，通过湿法纺丝工艺制备出中空速热保暖纤维素纤维，以实现以下发明目的：
（1）本发明制备的纤维，中空度达20-50%；
（2）本发明制备速热保暖纤维素纤维比普通粘胶纤维在光照射10min内温度高5~15℃，灭灯10min内高4~7℃。
本发明采取的技术方案如下：
所述的中空速热保暖纤维素纤维，是以常规工艺制备纤维素溶液，纤维素溶液中加入致空剂及缓成型剂，通过纺前注射体统添加过滤、脱泡后的速热浆料，经湿法纺丝，纤维在凝固浴中生成中空结构，再经后处理、烘干制备出中空速热纤维。
所述速热材料选自具有能发射远红外线功能的材料、元素周期表Ⅳ族过渡金属元素化合物材料，可优选为托玛琳、碳化锆、碳化钛、石墨烯；
所述的速热材料可为上述速热材料的一种或多种的混合物，纤维素溶液中的添加量为有效含量对甲种纤维素的0.5～3wt %；
所述的速热材料先要制备成质量分数为8～20%的浆料，制备方法为：在充分搅拌条件下，在去离子水中加入分散剂，然后慢慢加入纳米级的速热粉体，加入消泡剂，在1500～3000rpm下分散10～30分钟，加入研磨机研磨至浆料粒径D90＜2μm；
所述的速热浆料的分散剂可优选为十二烷基苯磺酸钠、六偏磷酸钠、聚乙二醇，硅烷偶联剂中的一种，加入量为浆料的0.5～1.5wt%；
为保持速热浆料的稳定性，在分散***中添加增稠剂，添加量为浆料的0.5～1.5wt%，可优选为海藻酸钠、微晶纤维素。
所述消泡剂的添加量为浆料的3-4.5‰。
所述的中空纤维的制备方法为：在纤维素溶液中添加致空剂，添加量为甲种纤维素的5～10wt%，在溶解的纤维素溶液中添加缓成型剂，添加量为甲种纤维素的2～3wt%；
所述致空剂优选为碳酸钠、碳酸氢钠，缓成型剂优选为聚乙二醇、脂肪胺；
所述制备方法，包括共混纺丝，对制备的速热浆料用滤机过滤，脱泡后通过纺前注射***添加到纺丝胶中，速热浆料的添加量为速热材料的有效含量对甲种纤维素的0.5-3.0 wt%；
所述纺丝，凝固浴温度28-40℃，硫酸90-95g/l，硫酸钠320-330g/l，硫酸锌35-40g/l。
本发明将具有消极保暖效果的中空结构跟添加发热材料制暖的积极发热方式两者结合起来，不仅加入发热材料，而且做成中空的，中空结构能包含大量的静止空气，不仅能隔断外界的寒冷，而且更加轻盈，能增加保暖效果。
由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
（1）本发明制备的纤维经后处理、烘干得到中空速热纤维素纤维，中空度为20-50%，将普通纤维素纤维和中空速热保暖纤维素纤维进行保暖性能对比测试，参照光吸收保温性能试验方法（BQE A 036-2011），发现按本技术方案制备的速热保暖纤维素纤维比普通粘胶纤维在光照射10min内温度高10~15℃，灭灯10min内高4~7℃。
（2）通过本发明制备的中空速热纤维素纤维，添加了能积极发热的材料，还具有中空结构，因此有积极保暖和消极保暖两种效果，能极大的提高纤维的保暖性能。中空结构使衣料更加轻盈，保暖，透气性好，染色性好，提高了纺织品的服用性能。
本发明制备的速热浆料添加量少，分散性好，不沉淀，粒度小，方便添加到纤维素溶液中，发热效果明显。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
实施例1一种中空速热保暖纤维素纤维的制备方法
包括以下步骤：
（1）速热浆料的制备：
在充分搅拌条件下，在去离子水中加入0.5wt%的十二烷基苯磺酸钠，分散均匀后缓慢加入0.5wt%的海藻酸钠，然后慢慢加入8wt%纳米级的碳化锆，加入3‰wt%的消泡剂，在1500rpm下分散30分钟，加入研磨机研磨5小时，用激光粒度分布仪检测浆料粒径D90=1.564μm。
上述缓慢、慢慢的判断标准为缓慢加入，看见结团了就等搅开再继续加入。
上述分散剂、增稠剂、消泡剂、速热材料的添加量是相对于浆料计算的。
（2）加入致空剂和缓成型剂
以常规工艺制备纤维素溶液，在黄化后的纤维素溶液中加入对甲种纤维素5wt%的碳酸钠，加入脂肪胺作为缓成型剂，加入量为对甲种纤维素的0.5wt%。
（3）共混纺丝
对制备的速热浆料用滤机过滤，脱泡后通过纺前注射***添加到纺丝胶中，添加量为有效含量对甲种纤维素的0.5 wt%。
制备的纤维经后处理、烘干得到中空度为26%，比普通纤维素纤维光照10min温度高10℃，灭灯10min高4℃的中空速热纤维素纤维。
实施例2一种中空速热保暖纤维素纤维的制备方法
包括以下步骤：
（1）速热浆料的制备
在充分搅拌条件下，在去离子水中加入1.0wt%的聚乙二醇，分散均匀后缓慢加入1.0wt%的微晶纤维素，然后慢慢加入10wt%纳米级的石墨烯、5wt%纳米级的碳化钛，加入3.5‰wt%的消泡剂，在2000rpm下分散40分钟，加入研磨机研磨8小时，用激光粒度分布仪检测浆料粒径D90=1.428μm。
上述缓慢、慢慢的判断标准为缓慢加入，看见结团了就等搅开再继续加入。
上述分散剂、增稠剂、消泡剂、速热材料的添加量是相对于浆料计算的。
（2）加入致空剂和缓成型剂
以常规工艺制备纤维素溶液，在黄化后的纤维素溶液中加入对甲种纤维素8wt%的碳酸钠，加入聚乙二醇作为缓成型剂，加入量为对甲种纤维素的1.0wt%。
（3）共混纺丝
对制备的速热浆料用滤机过滤，脱泡后通过纺前注射***添加到纺丝胶中，添加量为有效含量对甲种纤维的1.0wt%。
制备的纤维经后处理、烘干得到中空度为38%，比普通纤维素纤维光照10min温度高12℃，灭灯10min高5℃。
实施例3一种中空速热保暖纤维素纤维的制备方法
包括以下步骤：
（1）速热浆料的制备
在充分搅拌条件下，在去离子水中加入1.5wt%的六偏磷酸钠，分散均匀后缓慢加入1.5wt%的微晶纤维素，然后慢慢加入10wt%纳米级的碳化锆、10wt%纳米级的碳化钛，加入4.5‰wt%的消泡剂，在3000rpm下分散60分钟，加入研磨机研磨8小时，用激光粒度分布仪检测浆料粒径D90=1.822μm。
上述缓慢、慢慢的判断标准为缓慢加入，看见结团了就等搅开再继续加入。
上述分散剂、增稠剂、消泡剂、速热材料的添加量是相对于浆料计算的。
（2）加入致空剂和缓成型剂
以常规工艺制备纤维素溶液，在黄化后的纤维素溶液中加入对纤维素10wt%的碳酸氢钠，加入1.5 wt%的聚乙二醇作为缓成型剂。
（3）共混纺丝
对制备的速热浆料用滤机过滤，脱泡后通过纺前注射***添加到纺丝胶中，添加量为有效含量对甲种纤维的3.0wt%。
制备的纤维经后处理、烘干得到中空度为46%，比普通纤维素纤维光照10min温度高15℃，灭灯10min高7℃。
除非特殊说明，本发明所述的百分数，均为质量百分数，所述的比例，均为质量比例。
最后应说明的是：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，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (1)
1.一种中空速热保暖纤维素纤维的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）速热浆料的制备
在充分搅拌条件下，在去离子水中加入分散剂，分散均匀后缓慢加入增稠剂，然后慢慢加入纳米级的速热材料粉体，加入消泡剂，在1500～3000rpm下分散10～30分钟，加入研磨机研磨至浆料粒径D90＜2μm，制备成质量分数为8～20%的浆料；
所述速热材料，为托玛琳、碳化锆、碳化钛、石墨烯中的一种或多种；
所述分散剂为十二烷基苯磺酸钠、六偏磷酸钠、聚乙二醇、硅烷偶联剂中的一种，所述分散剂的加入量为浆料的0.5～1.5wt%；
所述消泡剂的添加量为浆料的3-4.5‰；
所述增稠剂的添加量为浆料的0.5～1.5wt%；
所述增稠剂为海藻酸钠、微晶纤维素中的一种；
（2）加入致空剂和缓成型剂
在纤维素溶液中添加致空剂，添加量为甲种纤维素的5～10wt%，在溶解的纤维素溶液中添加缓成型剂，添加量为甲种纤维素的2～3wt%；所述致空剂为碳酸钠、碳酸氢钠中的一种；所述缓成型剂为聚乙二醇、脂肪胺中的一种；
（3）共混纺丝
将制备的速热浆料添加到纺丝胶中，进行共混纺丝；速热浆料的添加量为速热材料的有效含量对甲种纤维素的0.5-3.0 wt%；
所述共混纺丝，凝固浴温度28-40℃，硫酸90-95g/L，硫酸钠320-330g/L，硫酸锌35-40g/L。
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