CN107841800A - 一种功能复合纤维新材料的生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种功能复合纤维新材料的生产工艺，包括以下步骤：S1：制备改性聚丙烯腈，所述改性聚丙烯腈包括以下重量份的原料：聚丙烯腈100～200份，金属丝10～30份，壳聚糖5～8份，二氧化硅10～25份；S2：制备改性聚丙烯腈纤维胶体溶液；S3：制备聚酯纤维胶体溶液；S4：制备复合纤维；S5：复合纤维的孔状处理，将上述制备的复合纤维置于氢氧化钠的乙醇溶液中浸泡，待浸泡结束后对复合纤维进行清洗和烘干操作，即得功能复合纤维新材料。本发明提出的功能复合纤维新材料的生产工艺简单，完善，制备的复合纤维新材料具有防辐射、抗菌、吸湿的性能，应用范围广，适于工业化生产。

Description

一种功能复合纤维新材料的生产工艺
技术领域
本发明涉及材料制备技术领域，尤其涉及一种功能复合纤维新材料的生产工艺。
背景技术
现如今的服饰多采用纤维制备而成，既具有装饰美观的作用，又具有防晒吸湿的作用。服饰的种类较繁杂，根据穿着的场合不同可分为运动型，休闲型和商务型，根据季节的不同又可分为春季，夏季，秋季和冬季。对于炎热的夏天和运动型的服饰，人们服饰的材质要求较高，因为炎热的夏季和运动过后，人们身体的温度较高，会产生大量的汗液，如果服饰的吸湿和排汗效果不好则会造成服饰贴覆在身体上，使穿着者感觉不适。而且对于科技高速发展的今天，电子产品的使用频率较高，比如电视、电脑和手机，但这些电子产品长期使用会产生一定的辐射，而传统的服饰防辐射的能力较差，只有专业的防辐射服才具备一定的防辐射能力，但这种专业的防辐射服的种类较少，成本较高，制备工艺较复杂。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种功能复合纤维新材料的生产工艺。
一种功能复合纤维新材料的生产工艺，包括以下步骤：
S1：制备改性聚丙烯腈，所述改性聚丙烯腈包括以下重量份的原料：聚丙烯腈100～200份，金属丝10～30份，壳聚糖5～8份，二氧化硅10～25份，其制备方法包括以下步骤：第一步，称取相应重量份的聚丙烯腈置于装有溶剂的反应瓶中，以100～200r/min的转速进行搅拌，待聚丙烯腈全部溶解后向反应瓶中加入相应重量份的金属丝，壳聚糖和二氧化硅，继续以100～200r/min的转速搅拌5～10min，搅拌结束后将溶液浓缩，得改性聚丙烯腈浓缩液，第二步，将上述改性聚丙烯腈浓缩液加入到模具中，再经保压、冷却和挤出成型即得改性聚丙烯腈；
S2：制备改性聚丙烯腈纤维胶体溶液，将上述改性聚丙烯腈进行切片处理，并加入到螺旋杆挤出机中，设置熔融挤出温度为180～220℃，挤出速度为25～35r/min，经螺旋杆挤出机的挤出即得改性聚丙烯腈纤维胶体溶液；
S3：制备聚酯纤维胶体溶液，将聚酯进行切片处理，并加入到第二螺旋杆挤出机中，设置熔融温度为280～310℃，挤出速度为25～35r/min，经螺旋杆挤出机的挤出即得聚酯纤维胶体溶液；
S4：制备复合纤维，上述改性聚丙烯腈纤维胶体溶液和聚酯纤维胶体溶液经计量泵按照比例进入喷丝头，并通过喷丝头上的小孔喷出，再经冷却、拉伸和定型即得复合纤维；
S5：复合纤维的孔状处理，将上述制备的复合纤维置于氢氧化钠的乙醇溶液中浸泡20～30min，并将温度升至40～50℃，待浸泡结束后对复合纤维进行清洗和烘干操作，即得功能复合纤维新材料。
优选的，所述改性聚丙烯腈包括以下重量份的原料：聚丙烯腈120～180份，金属丝15～25份，壳聚糖6～8份，二氧化硅15～25份。
优选的，所述S1步骤中的溶剂为二甲基甲酰胺或二甲基亚砜中的一种。
优选的，所述金属丝为银丝、镁丝或铝丝中的一种。
优选的，所述S4步骤中计量泵中改性聚丙烯腈纤维胶体溶液和聚酯纤维胶体溶液的比例为2～4：3。
优选的，所述氢氧化钠的乙醇溶液的浓度为0.2～0.5mol/L。
本发明提出的功能复合纤维新材料的生产工艺简单，完善，适用于工业化生产，该生产工艺是先制备改性聚丙烯腈纤维胶体溶液和聚酯纤维胶体溶液，再通过简单的复合、纺丝、拉伸和定型制备出功能复合纤维新材料，并且在改性聚丙烯腈原料中加入金属丝，使得复合纤维新材料既具备防辐射功能，又不增加生产的复杂性，而且壳聚糖的加入还可以提高复合纤维新材料的抗菌能力，二氧化硅的加入则增加了改性聚丙烯腈的韧性和拉伸性能；在生产过程中将制备的复合纤维进行氢氧化钠的乙醇溶液处理，使复合纤维生成多孔结构，显著提高复合纤维材料的吸湿能力，使复合纤维材料广泛应用于服饰之中，尤其是夏季服饰和运动型服饰中，能快速吸汗，使人穿着舒适。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例一
本发明提出的一种功能复合纤维新材料的生产工艺，包括以下步骤：
S1：制备改性聚丙烯腈，所述改性聚丙烯腈包括以下重量份的原料：聚丙烯腈150份，银丝20份，壳聚糖7份，二氧化硅20份，其制备方法包括以下步骤：第一步，称取相应重量份的聚丙烯腈置于装有溶剂的反应瓶中，以150r/min的转速进行搅拌，待聚丙烯腈全部溶解后向反应瓶中加入相应重量份的银丝，壳聚糖和二氧化硅，继续以150r/min的转速搅拌7min，搅拌结束后将溶液浓缩，得改性聚丙烯腈浓缩液，第二步，将上述改性聚丙烯腈浓缩液加入到模具中，再经保压、冷却和挤出成型即得改性聚丙烯腈；
S2：制备改性聚丙烯腈纤维胶体溶液，将上述改性聚丙烯腈进行切片处理，并加入到螺旋杆挤出机中，设置熔融挤出温度为200℃，挤出速度为30r/min，经螺旋杆挤出机的挤出即得改性聚丙烯腈纤维胶体溶液；
S3：制备聚酯纤维胶体溶液，将聚酯进行切片处理，并加入到第二螺旋杆挤出机中，设置熔融温度为300℃，挤出速度为30r/min，经螺旋杆挤出机的挤出即得聚酯纤维胶体溶液；
S4：制备复合纤维，上述改性聚丙烯腈纤维胶体溶液和聚酯纤维胶体溶液经计量泵按照改性聚丙烯腈纤维胶体溶液和聚酯纤维胶体溶液的比例为1：1进入喷丝头，并通过喷丝头上的小孔喷出，再经冷却、拉伸和定型即得复合纤维；
S5：复合纤维的孔状处理，将上述制备的复合纤维置于0.3mol/L氢氧化钠的乙醇溶液中浸泡25min，并将温度升至45℃，待浸泡结束后对复合纤维进行清洗和烘干操作，即得功能复合纤维新材料。
实施例二
本发明提出的一种功能复合纤维新材料的生产工艺，包括以下步骤：
S1：制备改性聚丙烯腈，所述改性聚丙烯腈包括以下重量份的原料：聚丙烯腈100份，镁丝10份，壳聚糖8份，二氧化硅10份，其制备方法包括以下步骤：第一步，称取相应重量份的聚丙烯腈置于装有溶剂的反应瓶中，以100r/min的转速进行搅拌，待聚丙烯腈全部溶解后向反应瓶中加入相应重量份的镁丝，壳聚糖和二氧化硅，继续以100r/min的转速搅拌10min，搅拌结束后将溶液浓缩，得改性聚丙烯腈浓缩液，第二步，将上述改性聚丙烯腈浓缩液加入到模具中，再经保压、冷却和挤出成型即得改性聚丙烯腈；
S2：制备改性聚丙烯腈纤维胶体溶液，将上述改性聚丙烯腈进行切片处理，并加入到螺旋杆挤出机中，设置熔融挤出温度为180℃，挤出速度为35r/min，经螺旋杆挤出机的挤出即得改性聚丙烯腈纤维胶体溶液；
S3：制备聚酯纤维胶体溶液，将聚酯进行切片处理，并加入到第二螺旋杆挤出机中，设置熔融温度为280℃，挤出速度为25r/min，经螺旋杆挤出机的挤出即得聚酯纤维胶体溶液；
S4：制备复合纤维，上述改性聚丙烯腈纤维胶体溶液和聚酯纤维胶体溶液经计量泵按照改性聚丙烯腈纤维胶体溶液和聚酯纤维胶体溶液的比例为2：3进入喷丝头，并通过喷丝头上的小孔喷出，再经冷却、拉伸和定型即得复合纤维；
S5：复合纤维的孔状处理，将上述制备的复合纤维置于0.2mol/L氢氧化钠的乙醇溶液中浸泡20min，并将温度升至50℃，待浸泡结束后对复合纤维进行清洗和烘干操作，即得功能复合纤维新材料。
实施例三
本发明提出的一种功能复合纤维新材料的生产工艺，包括以下步骤：
S1：制备改性聚丙烯腈，所述改性聚丙烯腈包括以下重量份的原料：聚丙烯腈200份，铝丝30份，壳聚糖5份，二氧化硅25份，其制备方法包括以下步骤：第一步，称取相应重量份的聚丙烯腈置于装有溶剂的反应瓶中，以200r/min的转速进行搅拌，待聚丙烯腈全部溶解后向反应瓶中加入相应重量份的铝丝，壳聚糖和二氧化硅，继续以200r/min的转速搅拌5min，搅拌结束后将溶液浓缩，得改性聚丙烯腈浓缩液，第二步，将上述改性聚丙烯腈浓缩液加入到模具中，再经保压、冷却和挤出成型即得改性聚丙烯腈；
S2：制备改性聚丙烯腈纤维胶体溶液，将上述改性聚丙烯腈进行切片处理，并加入到螺旋杆挤出机中，设置熔融挤出温度为220℃，挤出速度为25r/min，经螺旋杆挤出机的挤出即得改性聚丙烯腈纤维胶体溶液；
S3：制备聚酯纤维胶体溶液，将聚酯进行切片处理，并加入到第二螺旋杆挤出机中，设置熔融温度为310℃，挤出速度为35r/min，经螺旋杆挤出机的挤出即得聚酯纤维胶体溶液；
S4：制备复合纤维，上述改性聚丙烯腈纤维胶体溶液和聚酯纤维胶体溶液经计量泵按照改性聚丙烯腈纤维胶体溶液和聚酯纤维胶体溶液的比例为4：3进入喷丝头，并通过喷丝头上的小孔喷出，再经冷却、拉伸和定型即得复合纤维；
S5：复合纤维的孔状处理，将上述制备的复合纤维置于0.5mol/L氢氧化钠的乙醇溶液中浸泡30min，并将温度升至40℃，待浸泡结束后对复合纤维进行清洗和烘干操作，即得功能复合纤维新材料。
实施例四
本发明提出的一种功能复合纤维新材料的生产工艺，包括以下步骤：
S1：制备改性聚丙烯腈，所述改性聚丙烯腈包括以下重量份的原料：聚丙烯腈150份，银丝30份，壳聚糖8份，二氧化硅15份，其制备方法包括以下步骤：第一步，称取相应重量份的聚丙烯腈置于装有溶剂的反应瓶中，以150r/min的转速进行搅拌，待聚丙烯腈全部溶解后向反应瓶中加入相应重量份的银丝，壳聚糖和二氧化硅，继续以150r/min的转速搅拌8min，搅拌结束后将溶液浓缩，得改性聚丙烯腈浓缩液，第二步，将上述改性聚丙烯腈浓缩液加入到模具中，再经保压、冷却和挤出成型即得改性聚丙烯腈；
S2：制备改性聚丙烯腈纤维胶体溶液，将上述改性聚丙烯腈进行切片处理，并加入到螺旋杆挤出机中，设置熔融挤出温度为200℃，挤出速度为25r/min，经螺旋杆挤出机的挤出即得改性聚丙烯腈纤维胶体溶液；
S3：制备聚酯纤维胶体溶液，将聚酯进行切片处理，并加入到第二螺旋杆挤出机中，设置熔融温度为300℃，挤出速度为35r/min，经螺旋杆挤出机的挤出即得聚酯纤维胶体溶液；
S4：制备复合纤维，上述改性聚丙烯腈纤维胶体溶液和聚酯纤维胶体溶液经计量泵按照改性聚丙烯腈纤维胶体溶液和聚酯纤维胶体溶液的比例为2：3进入喷丝头，并通过喷丝头上的小孔喷出，再经冷却、拉伸和定型即得复合纤维；
S5：复合纤维的孔状处理，将上述制备的复合纤维置于0.5mol/L氢氧化钠的乙醇溶液中浸泡30min，并将温度升至45℃，待浸泡结束后对复合纤维进行清洗和烘干操作，即得功能复合纤维新材料。
将上述实施例一～四制备的功能复合纤维新材料进行防辐射实验，实验结果如下：
实施例一 实施例二 实施例三 实施例四
10MH屏蔽率 99.99941% 99.99902% 99.99935% 99.99944%
30MHz屏蔽率 99.99938% 99.99895% 99.99928% 99.99941%
50MHz屏蔽率 99.99929% 99.99891% 99.99917% 99.99936%
100MHz屏蔽率 99.99724% 99.99685% 99.99706% 99.99728%
1000MHz屏蔽率 99.99567% 99.99418% 99.99527% 99.99574%
上述实验结果表明，根据本发明的生产工艺生产的功能复合纤维新材料均具有优异的防辐射能力，尤其是针对50MHz以下频率的辐射具有较好的屏蔽效果，还可以看出金属丝量的增加可以显著提高复合纤维新材料的防辐射能力，且加入银丝的复合纤维屏蔽效果较加入镁丝和铝丝的效果好。
按照GB/T21655.1-2008标准对上述实施例一～四制备的功能复合纤维新材料进行滴水扩散实验，实验结果如下：
实施例一 实施例二 实施例三 实施例四
吸收1ml水所需时间 0.6s 0.8s 0.7s 0.8s
吸收5ml水所需时间 2.3s 3.1s 2.6s 2.9s
吸收10ml水所需时间 3.4s 4.0s 3.8s 4.2s
上述实验表明，根据本发明的生产工艺生产的功能复合纤维新材料的吸水效果相当，均可快速吸水，且实施例一的吸水效果最好。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种功能复合纤维新材料的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1：制备改性聚丙烯腈，所述改性聚丙烯腈包括以下重量份的原料：聚丙烯腈100～200份，金属丝10～30份，壳聚糖5～8份，二氧化硅10～25份，其制备方法包括以下步骤：第一步，称取相应重量份的聚丙烯腈置于装有溶剂的反应瓶中，以100～200r/min的转速进行搅拌，待聚丙烯腈全部溶解后向反应瓶中加入相应重量份的金属丝，壳聚糖和二氧化硅，继续以100～200r/min的转速搅拌5～10min，搅拌结束后将溶液浓缩，得改性聚丙烯腈浓缩液，第二步，将上述改性聚丙烯腈浓缩液加入到模具中，再经保压、冷却和挤出成型即得改性聚丙烯腈；
S2：制备改性聚丙烯腈纤维胶体溶液，将上述改性聚丙烯腈进行切片处理，并加入到螺旋杆挤出机中，设置熔融挤出温度为180～220℃，挤出速度为25～35r/min，经螺旋杆挤出机的挤出即得改性聚丙烯腈纤维胶体溶液；
S3：制备聚酯纤维胶体溶液，将聚酯进行切片处理，并加入到第二螺旋杆挤出机中，设置熔融温度为280～310℃，挤出速度为25～35r/min，经螺旋杆挤出机的挤出即得聚酯纤维胶体溶液；
S4：制备复合纤维，上述改性聚丙烯腈纤维胶体溶液和聚酯纤维胶体溶液经计量泵按照比例进入喷丝头，并通过喷丝头上的小孔喷出，再经冷却、拉伸和定型即得复合纤维；
S5：复合纤维的孔状处理，将上述制备的复合纤维置于氢氧化钠的乙醇溶液中浸泡20～30min，并将温度升至40～50℃，待浸泡结束后对复合纤维进行清洗和烘干操作，即得功能复合纤维新材料。
2.根据权利要求1所述的一种功能复合纤维新材料的生产工艺，其特征在于，所述改性聚丙烯腈包括以下重量份的原料：聚丙烯腈120～180份，金属丝15～25份，壳聚糖6～8份，二氧化硅15～25份。
3.根据权利要求1所述的一种功能复合纤维新材料的生产工艺，其特征在于，所述S1步骤中的溶剂为二甲基甲酰胺或二甲基亚砜中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种功能复合纤维新材料的生产工艺，其特征在于，所述金属丝为银丝、镁丝或铝丝中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种功能复合纤维新材料的生产工艺，其特征在于，所述S4步骤中计量泵中改性聚丙烯腈纤维胶体溶液和聚酯纤维胶体溶液的比例为2～4：3。
6.根据权利要求1所述的一种功能复合纤维新材料的生产工艺，其特征在于，所述氢氧化钠的乙醇溶液的浓度为0.2～0.5mol/L。
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