CN109930233A - 一种长效高弹负离子纤维 - Google Patents

Abstract

本发明涉及功能性纤维领域，尤其涉及一种长效高弹负离子纤维。其制备原料包括：聚对苯二甲酸乙二醇酯100份，改性植物粉体5～16份，改性矿物粉体4～11份，增韧剂3～6份、润滑剂0.5～1.2份和抗氧剂0.6～1.2份。本发明通过添加改性植物粉体和改性矿物粉体，使纤维具备良好且长效的负离子产生能力；改性植物粉体和改性矿物粉体还能够进一步对纤维的力学性能进行进一步的改善和提升；原料成本较低，且在一定程度上实现了废物回收利用，更加绿色环保；选用天然成分物质，对人体更加友好，不存在毒害风险。

Description

一种长效高弹负离子纤维

技术领域

本发明涉及功能性纤维领域，尤其涉及一种长效高弹负离子纤维。

背景技术

随着人民日常生活水平的提高，传统的纺织纤维已经无法满足民众对织物多样化的需求了。随着纺织品行业技术的不断革新和发展，逐渐出现了一些更加符合民众所向往的健康生活的纺织制品，如一些具备特殊功能性的纺织纤维。如负离子纤维，即是近年来兴起的一种具备特殊功能性的纺织纤维。

顾名思义，负离子纤维是一种具有负离子释放功能的纤维，由该纤维所释放产生的负离子对改善空气质量、环境具有明显的作用。据研究表明，将一张面积为一平方米、品质优良的负离子纤维织布放置在容积一立方米检测环境中，静置一段时间后检测环境中的负离子浓度是正常空气中的四十倍以上。高浓度度负离子可以进入到生物体中，对生物体中过多的自由基进行祛除，能够在一定程度上起到预防疾病、延缓衰老等保健作用，并且高浓度的负离子还具有净化空气、杀菌和除臭等多种多样的作用，对人体和环境极为友好。

但目前虽然运用负离子转换器技术和纳子富勒烯负离子释放器技术可以人工生产活性高、传播距离远的小粒径负离子，但其用于纺织制品、制备负离子纤维时却存在着成本高、工艺复杂等问题，所制得的负离子纤维性能稳定性差。

为解决此类问题，技术人员从多方面进行了改进。如中国专利局于2012年1月11日公开的负离子阻燃抗菌纤维及其制备方法的发明专利发明专利授权，授权公开号为CN101586267B，其质量百分比及其组分为92％～99％聚酯纤维、0.6％～6.4％复合阻燃剂、0.1％～1.6％抗菌粉体和0.1％～1.6％负离子发生剂。通过添加添加负离子发生剂使其具备负离子释放效果，所用的负离子发生剂为电气石。电气石是一种常用的负离子发生剂。其虽然具有较良好的产生负离子的效果，但其价格高昂，制备成本较高。又如中国专利局于2017年6月16日公开的负离子抗菌聚酯纤维的制造方法、聚酯纤维、面料及服装的发明专利申请，申请公开号为CN106854778A，其方法包括：提供负离子粉体；将所述负离子粉体与抗菌剂、偶联剂、聚乙烯蜡混合，获得复配负离子抗菌剂；将所述复配负离子抗菌剂与所述聚酯切片熔融共混，获得共混负离子抗菌聚酯母粒；将所述共混负离子抗菌聚酯母粒作为皮层，聚对苯二甲酸乙二醇酯切片和/或聚对苯二甲酸1.3丙二醇酯切片作为芯层，纺制成皮芯复合结构的负离子抗菌聚酯纤维。该技术方案中所用的负离子粉体为有机锗经过处理后所制得。有机锗在该方案说明书中提及具有恒久的负离子释放能力，并且具有一定的保健作用，但是另一方面，有研究表明其具有一定的肾脏毒性，并且有足够证据表明，其可导致肾衰等一系列不良反应，甚至可能致命。因此其使用效果不稳定，使用时存在锗中毒的风险。

此外，现有的负离子纤维及其纺织品普遍存在无法长效保持负离子释放、弹性性能较差的缺陷。

发明内容

为解决现有的负离子纤维弹性较差、无法长效保持负离子产生性能，并且制备成本较高等问题，本发明提供了一种长效高弹负离子纤维。其首先要实现具备良好地长效产生负离子的目的，并在此基础上降低成本、提高负离子纤维包括弹性在内的各项力学性能。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种长效高弹负离子纤维，所述长效高弹负离子纤维的制备原料包括以下重量份数的物质：聚对苯二甲酸乙二醇酯100份，改性植物粉体5～16份和改性矿物粉体4～11份。

以聚对苯二甲酸乙二醇酯作为原料主体，加以改性植物粉体和改性矿物粉体，使得所制得的纤维体具有在空气中产生负离子的能力。且改性植物粉体和改性矿物粉体均是天然原料经过改性后，使其具备负离子释放能力或者对其释放负离子的能力进行强化，使所制得的纤维具备良好且长效的负离子释放能力。并且，以植物和矿物作为原料制备改性植物粉体和改性矿物粉体，成分更加天然环保，不会如有机锗等人工合成物质存在较强的潜在毒性。

作为优选，所述长效高弹负离子纤维的制备原料还包括以下重量份数的物质：增韧剂3～6份、润滑剂0.5～1.2份和抗氧剂0.6～1.2份。

增韧剂、润滑剂和抗氧剂均可选用现有复合纺丝工艺中所常用的材料。通过增韧剂能够进一步提高材料的断裂伸长率，具有更高的韧性。润滑剂的添加可进一步提高所制得纤维的光滑性，避免了由于改性矿物粉体的添加造成纤维表面粗糙的问题发生。抗氧剂能够提高纤维的抗氧化能力，提高其使用寿命。

作为优选，增韧剂为E-MA-GMA，所述润滑剂为PE蜡或硅酮粉，所述抗氧化剂为抗氧剂1010或抗氧剂1076。

采用E-MA-GMA作为增韧剂，可使得使聚对苯二甲酸乙二醇酯产生特殊的丝状连接物，通过丝状连接物进行连接，以实现大幅度提高纤维的强韧性，并可在一定程度上提高其弹性和柔软性；PE蜡或硅酮粉能够使得纤维表面更加平整，提高纤维表面的光滑性，且硅酮粉与改性植物粉体和改性矿物粉体还能够产生良好的配合效果；抗氧剂1010和抗氧剂1076为较常用且适合于配合聚对苯二甲酸乙二醇酯的抗氧剂。

作为优选，所述改性植物粉体由以下方法制备：

a1)对植物纤维材料进行超微粉碎处理，分级过筛后得到植物预粉体；

a2)将植物预粉体置于碱水中进行浸渍处理，浸渍后干燥即得到改性植物粉体。

通过碱水预处理后使得植物纤维材料具备一定释放负离子的能力，并且由于植物纤维材料本身具有天然环保特性和良好的力学性能，使得所制备得到的改性植物粉体能够作为一种优异的掺杂纤维成分使用，并且能够与聚对苯二甲酸乙二醇酯产生良好的配合效果。

作为优选，所述植物纤维材料为凤梨麻纤维。

凤梨麻是一种力学性能非常优异的天然植物纤维材料，本身即具有抗菌防臭性能和良好的吸附性能，还具有易降解的优点。是一种健康绿色的天然材料。且凤梨麻具有纵向裂纹，表面粗糙度高，并且具有丰富的三维网状结构，进而具有极高的比表面积，因而其还具有良好的毛细效应、吸附性和透气性。因而其在改性过程中，碱水对其产生的效果也更加优异，由于其丰富的三维网状结构在经过碱水改性后能够形成更加优异地产生负离子的效果。并且，凤梨麻一直是作为一种农业废料，在很多情况下由于凤梨种植者不知其用途，大多对其进行焚烧火填埋处理，如此一来，不但产生了资源浪费，还对自然环境造成了较大的污染。因而本发明对凤梨麻的利用也是一种废物回收利用。

作为优选，所述碱水为0.4～0.8mol/L的氢氧化钠水溶液。

浓度过高的氢氧化钠水溶液会对凤梨麻纤维造成不可逆的损伤，二浓度过低则无法造成良好的改性效果。在该浓度范围内既能够保证凤梨麻纤维不受损伤，又能够起到良好的改性效果。

作为优选，所述改性矿物粉体由以下方法制备：

b1)对页岩进行超微粉碎处理，分级过筛后得到矿物预粉体；

b2)配制溶胶浸渍液，将矿物预粉体置于溶胶浸渍液中超声震荡后取出烘干，得到改性矿物粉体。

页岩是一种常见、成本较为低廉的矿物材料。溶胶浸渍液内含有大量带电的胶体粒子，因此通过溶胶浸渍液对其进行适当的改性处理后，能够制备得到本身具备微电场、能够产生负离子改性矿物粉体。

作为优选，所述页岩为硅质页岩。

硅质页岩通常二氧化硅含量≥85wt％，并且其中含有较多的蛋白石。由于其成分特征，导致其较之普通页岩而言，硅质页岩中的磷石英均呈细小鳞片状集合体，并组成一个绒球体，这些球体的外侧套着一层方石英，一些单独的蛋白石球周边也包覆着方石英壳，其外径在0.1～0.3μm的范围内。由于这种特殊结构，使得硅质页岩中存在大量毛孔状微孔隙，并且其由于单个矿物晶体很小，其整体较为松散、硬度较低，更容易进行超微粉碎处理，且掺杂后不会导致纤维***硬、降低力学性能。相较于常规负离子纤维所用的电气石矿物，其还具有价格低廉的优点。

作为优选，所述溶胶浸渍液为含有可溶性铜盐、水合肼和保护剂，其中可溶性铜盐的浓度为1.1～2.5mmol/L，水合肼浓度为65～95mmol/L。

该配方的溶胶浸渍液中带电胶体粒子分散均匀程度高、胶体粒子粒径较小，更容易通过浸渍将带电胶体粒子附着、沉积在页岩上，产生较好的沉积效果。且该溶胶浸渍液在空气中能够长时间保持稳定，具备一定的抗热震性能，临界胶束浓度较高。

作为优选，所述保护剂为聚乙烯吡咯烷酮或十二烷基苯磺酸钠，采用聚乙烯吡咯烷酮为保护剂时其浓度为0.05～0.12mmol/L，采用十二烷基苯磺酸钠作为保护剂时其浓度为0.02～0.45mmol/L。

以聚乙烯吡咯烷酮作为保护剂时，能够使得带电胶体粒子的尺寸均一性高，而采用十二烷基苯磺酸钠作为保护剂时，在保持带电胶体粒子具有较高均一性的粒径外，还能够进一步减小带电胶体粒子的平均尺寸。

作为优选，所述长效高弹负离子纤维通过将物料混合后采用熔体纺丝的方法进行制备。

熔体纺丝的方法十分简洁高效、且技术成熟，用于本发明纤维的制备具有良好的效果。

本发明的有益效果是：

1)本发明通过添加改性植物粉体和改性矿物粉体，使纤维具备良好且长效的负离子产生能力；

2)改性植物粉体和改性矿物粉体还能够进一步对纤维的力学性能进行进一步的改善和提升；

3)原料成本较低，且在一定程度上实现了废物回收利用，更加绿色环保；

4)选用天然成分物质，对人体更加友好，不存在毒害风险。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作出进一步清楚详细的描述说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一分部的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

实施例1～5

制备改性植物粉体：

a1)对植物纤维材料进行超微粉碎处理，分级过筛后得到植物预粉体；

a2)将植物预粉体置于氢氧化钠水溶液中进行浸渍处理，浸渍后干燥即得到改性植物粉体。

其中，实施例1～5的具体制备参数如下表表1所示。

表1实施例1～5的具体制备参数

实施例6～10

改性矿物粉体的制备：

b1)对页岩进行超微粉碎处理，分级过筛后得到矿物预粉体；

b2)配制溶胶浸渍液，将矿物预粉体置于溶胶浸渍液中超声震荡后取出烘干，得到改性矿物粉体。

其中，实施例6～10的具体制备参数如下表表2所示。

表2实施例6～10的具体制备参数

实施例11～15

将原料聚对苯二甲酸乙二醇酯、改性植物粉体、改性矿物粉体、增韧剂、润滑剂和抗氧剂混合，通过熔体纺丝的方法制备长效高弹负离子纤维。

其中，实施例11～15所用原料重量份及种类按照下表表3所示。

表3原料成分及重量份

通过表3选用原料及所记载的配比，通过熔体纺丝制备得到长效高弹负离子纤维后，对长效高弹负离子纤维进行性能检测。检测结果如下表表4所示，所有测量结果均取二十次有效测试数据平均值。其中，负离子产生个数按照GB/T 30128-2013进行测试。

表4长效高弹负离子纤维性能检测结果

其中负离子产生个数检测分别在常温环境中静置3h和31d后进行检测，检测结果显示其具有非常优异且能够长久保持的负离子产生性能。此外，其压缩回弹率及其强度都较高，力学性能优良，具备非常良好的使用效果。

Claims (10)

1.一种长效高弹负离子纤维，其特征在于，所述长效高弹负离子纤维的制备原料包括以下重量份数的物质：聚对苯二甲酸乙二醇酯100份，改性植物粉体5～16份和改性矿物粉体4～11份。

2.根据权利要求1所述的一种长效高弹负离子纤维，其特征在于，所述长效高弹负离子纤维的制备原料还包括以下重量份数的物质：增韧剂3～6份、润滑剂0.5～1.2份和抗氧剂0.6～1.2份。

3.根据权利要求1或2所述的一种长效高弹负离子纤维，其特征在于，所述改性植物粉体由以下方法制备：

a1)对植物纤维材料进行超微粉碎处理，分级过筛后得到植物预粉体；

a2)将植物预粉体置于碱水中进行浸渍处理，浸渍后干燥即得到改性植物粉体。

4.根据权利要求3所述的一种长效高弹负离子纤维，其特征在于，所述植物纤维材料为凤梨麻纤维。

5.根据权利要求3所述的一种长效高弹负离子纤维，其特征在于，所述碱水为0.4～0.8mol/L的氢氧化钠水溶液。

6.根据权利要求1或2所述的一种长效高弹负离子纤维，其特征在于，所述改性矿物粉体由以下方法制备：

b1)对页岩进行超微粉碎处理，分级过筛后得到矿物预粉体；

b2)配制溶胶浸渍液，将矿物预粉体置于溶胶浸渍液中超声震荡后取出烘干，得到改性矿物粉体。

7.根据权利要求6所述的一种长效高弹负离子纤维，其特征在于，所述页岩为硅质页岩。

8.根据权利要求6所述的一种长效高弹负离子纤维，其特征在于，所述溶胶浸渍液为含有可溶性铜盐、水合肼和保护剂，其中可溶性铜盐的浓度为1.1～2.5mmol/L，水合肼浓度为65～95mmol/L。

9.根据权利要求8所述的一种长效高弹负离子纤维，其特征在于，所述保护剂为聚乙烯吡咯烷酮或十二烷基苯磺酸钠，采用聚乙烯吡咯烷酮为保护剂时其浓度为0.05～0.12mmol/L，采用十二烷基苯磺酸钠作为保护剂时其浓度为0.02～0.45mmol/L。

10.根据权利要求1或2所述的一种长效高弹负离子纤维，其特征在于，所述长效高弹负离子纤维通过将物料混合后采用熔体纺丝的方法进行制备。