CN110331465A - 一种皮芯结构的防红外线凉爽改性锦纶长丝的制备方法 - Google Patents

一种皮芯结构的防红外线凉爽改性锦纶长丝的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种皮芯结构的防红外线凉爽改性锦纶长丝的制备方法，包括以下步骤：(1)第一聚酰胺粉体与防红外粉体充分混合，再熔融共混挤出造粒，制得改性防红外聚酰胺母粒；(2)第二聚酰胺粉体与导热粉体充分混合，再熔融共混挤出造粒，制得改性导热聚酰胺母粒；(3)改性防红外聚酰胺母粒熔融成为第一聚酰胺熔体，再将第一聚酰胺熔体输送到纺丝装置的皮芯型复合组件中作为芯层组份；(4)改性导热聚酰胺母粒熔融成为第二聚酰胺熔体，再将第一聚酰胺熔体输送到纺丝装置的皮芯型复合组件中作为皮层组份；(5)将芯层组份和皮层组份通过皮芯型复合纺丝组件挤出成型获得初生丝，再经后处理得到皮芯结构的防红外线凉爽改性锦纶长丝。

Description

一种皮芯结构的防红外线凉爽改性锦纶长丝的制备方法
技术领域
本发明专利涉及聚酰胺制备领域，特别是一种皮芯结构的防红外线凉爽改性锦纶长丝的制备方法。
背景技术
太阳光，主要包含紫外线(小于380nm)、可见光(380～760nm)和红外线(760～2500nm)，其辐射热分别占太阳辐射总能量的7％、50％和43％。炎炎夏季，太阳光中大量的红外线能轻易穿透大气烟雾、粉尘及轻薄织物等，使皮肤温度升高，毛细血管扩张、充血，增加表皮水分蒸发等，直接对皮肤造成不良影响，如红色丘疹、皮肤过早衰老和色素紊乱。而波长较短的紫外线则会令皮肤失去光泽、老化并晒黑，若长期暴露于紫外线，甚至诱发皮肤癌。另外，红外线还会增强紫外线对皮肤的损害作用，加速皮肤衰老过程及皮肤癌患病几率。
目前，市售防晒服饰注意力主要放在紫外防护功能研发上，技术已十分成熟。中国专利“防晒抗菌纺织面料”(公开号：CN106884250A)公开了一种经纱为防晒抗菌纤维混纺纱，纬纱为亚麻和维纶混纺纱的梭织面料，通过高密织造达到永久防紫外功能。中国专利“一种真丝面料的防晒整理工艺”(公开号：CN106436303A)提供一种真丝面料的防晒整理工艺，其操作简单，只需要一次整理，处理后的真丝面料抗紫外线能力超强。
现有防晒技术大多针对紫外线的防护，忽略红外线防护；防红外技术尚未成熟，仅少量用于军方防红外探测；防红外功能整理的效果不够持久，且穿着不够凉爽。与紫外线防护技术相比，可见光及红外线的防护技术十分欠缺，亟待研究及开发一种防红外线隔热凉爽纤维。
发明内容
本发明所要解决的主要技术问题：现有防晒技术中，大多针对紫外线的防护，红外线防护性能薄弱甚至全无。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种皮芯结构的防红外线凉爽改性锦纶长丝的制备方法，该长丝具有皮芯结构，兼具高指数防红外线隔热与凉爽功能，效果永久。具体技术方案如下：
一种皮芯结构的防红外线凉爽改性锦纶长丝的制备方法，包括以下步骤：
(1)第一聚酰胺粉体与防红外粉体充分混合，再熔融共混挤出造粒，制得改性防红外聚酰胺母粒；
(2)第二聚酰胺粉体与导热粉体充分混合，再熔融共混挤出造粒，制得改性导热聚酰胺母粒；
(3)改性防红外聚酰胺母粒熔融成为第一聚酰胺熔体，再将第一聚酰胺熔体输送到纺丝装置的皮芯型复合组件中作为芯层组份；
(4)改性导热聚酰胺母粒熔融成为第二聚酰胺熔体，再将第一聚酰胺熔体输送到纺丝装置的皮芯型复合组件中作为皮层组份；
(5)将芯层组份和皮层组份通过皮芯型复合纺丝组件挤出成型获得初生丝，再经后处理得到皮芯结构的防红外线凉爽改性锦纶长丝。
在一些实施例中，第一聚酰胺切片进行深冷处理、粉碎和过筛，获得第一聚酰胺粉体；第一聚酰胺切片为聚酰胺6切片，切片粘度2.8～3.2dL/g，熔点220～230℃；第一聚酰胺粉体粒径大小150～300目。
在一些实施例中，防红外粉体选自纳米二氧化硅粉体、纳米碳粉体、钨钒锡锑氧化物粉体中的一种或多种共混而成。
在一些实施例中，防红外粉体粒径大小50～100nm。
在一些实施例中，防红外粉体与第一聚酰胺粉体按质量比8:92～12:88混合。
在一些实施例中，第二聚酰胺切片进行深冷处理、粉碎和过筛，获得第二聚酰胺粉体；第二聚酰胺切片为聚酰胺6切片，切片粘度2.4～2.7dL/g，熔点205～215℃；第二聚酰胺粉体粒径大小150～300目。
在一些实施例中，导热粉体选自纳米玉石粉体、纳米氮化铝、云母纳米粉体中的一种或多种共混而成。
在一些实施例中，导热粉体粒径大小5～10nm。
在一些实施例中，导热粉体与第二聚酰胺粉体按质量比3:97～5:95混合。
在一些实施例中，芯层组份和皮层组份以质量比1:1～2:3通过皮芯型复合纺丝组件均匀挤出成型。
本发明的有益效果是：
(1)本发明的皮芯结构芯层赋予纤维良好的防红外线隔热性能，皮层赋予纤维优良的导热系数，接触凉爽；
(2)本发明控制皮层、芯层功能粉体含量，兼顾纤维可纺性、力学性能及防红外凉爽功能。
附图说明
图1为本发明一个较佳实施例中的皮芯结构的防红外线凉爽改性锦纶长丝的制备工艺流程简图。
具体实施方式
本发明提供一种皮芯结构的防红外线凉爽改性锦纶长丝的制备方法，采用同心圆皮芯纺丝组件纺丝，其芯层包含红外反射粉体，红外反射粉体由纳米二氧化硅粉体、纳米碳粉体、钨钒锡锑氧化物粉体一种或多种共混而成，占芯层质量比为3％～5％；皮层包含导热粉体，导热粉体由纳米玉石粉体、纳米氮化铝、云母纳米粉体一种或多种共混而成，占皮层质量比2％～3％。制备方法包括以下步骤：
步骤一
将高粘度聚酰胺切片进行深冷处理、粉碎和过筛，获得150～300目的聚酰胺粉体。优选地，高粘度聚酰胺切片为聚酰胺6切片，切片粘度2.8～3.2dL/g，熔点220～230℃。聚酰胺6切片俗称锦纶6切片、尼龙6切片。
步骤二
防红外粉体:聚酰胺粉体按质量比8:92～12:88的比例，将防红外粉体加入到步骤一中制得的聚酰胺粉体中并高速混合，所用混合机转速为400～500rpm，混合温度为80～90℃，混合时间为0.5～1h。然后再通过双螺杆挤出机进行熔融共混挤出造粒，制得改性防红外聚酰胺母粒。
优选地，防红外粉体选自纳米二氧化硅粉体、纳米碳粉体、钨钒锡锑氧化物粉体一种或多种共混而成，防红外粉体粒径大小50～100nm。
步骤三
将中粘度低熔点聚酰胺切片进行深冷处理、粉碎和过筛，获得150～300目的聚酰胺粉体。优选地，中粘度低熔点聚酰胺切片为聚酰胺6切片，切片粘度2.4～2.7dL/g，熔点205～215℃。
步骤四
导热粉体:聚酰胺粉体按质量比3:97～5:95的比例，将导热粉体加入到步骤三中制得的聚酰胺粉体中并高速混合，所用混合机转速为400～500rpm，混合温度为80～90℃，混合时间为0.5～1h。然后再通过双螺杆挤出机进行熔融共混挤出造粒，制得改性导热聚酰胺母粒。
优选地，导热粉体选自纳米玉石粉体、纳米氮化铝、云母纳米粉体一种或多种共混而成，导热粉体粒径大小5～10nm。
步骤五
将改性防红外聚酰胺母粒作为原料A，进入第一螺杆挤出机中，熔融挤压成为聚酰胺熔体，再将该聚酰胺熔体输送到纺丝箱体中，经过预过滤器，并均匀分配到皮芯型复合组件中去，获得芯层组份。第一螺杆挤出机的熔融挤压过程设有五段加热区，设定温度为240℃～255℃，纺丝箱的纺丝温度为250℃～270℃。
步骤六
将改性导热聚酰胺母粒作为原料B，进入第二螺杆挤出机中，熔融挤压成为聚酰胺熔体，再将该聚酰胺熔体输送到纺丝箱体中，经过预过滤器，并均匀分配到皮芯型复合组件中去，获得皮层组份。第二螺杆挤出机的熔融挤压过程设有五段加热区，设定温度为160℃～230℃，纺丝箱的纺丝温度为230℃～250℃。
步骤七
将芯层组份和皮层组份通过皮芯型复合纺丝组件以质量比1:1～2:3均匀挤出成型，获得初生丝，并经过侧吹风冷却成型、上油，加热牵伸、交络和卷绕，得到防红外线凉爽改性锦纶预取向丝。
优选地，侧吹风冷却的风速为1.0～1.5m/s，侧吹风冷却的温度为15～20℃，侧吹风冷却的相对湿度为60～65％，纺丝速度为3500～4000m/min。加热牵伸为两次热辊牵伸，第一热辊牵伸的温度为55～70℃，速度800～1200m/min；第二热辊牵伸的温度80～110℃；卷绕速度为2500～3900m/min。
步骤八
将步骤七获得的预取向丝通过后道加工处理，形成皮芯结构的防红外线凉爽改性锦纶DTY长丝。术语DTY指拉伸变形丝，是在加弹机器上进行连续或同时拉伸、经过加捻器变形加工后的成品丝。
后道加工处理具体为：预取向丝依次经第一冷盘和止捻器处理后，转移至热箱进行加热，再经冷却板冷却后进行加捻，再依次经第二冷盘和第三冷盘进行牵伸，再依次经过上油和卷绕，制得皮芯结构的防红外线凉爽改性锦纶DTY长丝。
防红外线凉爽改性锦纶DTY长丝的加捻捻度20～30捻/10cm，卷绕速度500～700m/min，细度为20D～40D。此处D表示纤维的纤度——又称“旦数”或“旦尼尔”(denier)，是指在公定回潮率下，9000米纱线或纤维所具有重量的克数，它同样是定长制单位，克重越大纱线或纤维越粗，常用来表示化纤长丝、真丝等。例如，70D表示在公定回潮率下，9000米纱线或纤维所具有重量为90克。
实施例1
步骤(1)：将高粘度聚酰胺6切片进行深冷处理、粉碎和过筛，获得150目的聚酰胺粉体。聚酰胺6切片粘度3.0dL/g，熔点225℃。
步骤(2)：粒径大小50nm的二氧化硅与步骤(1)所得聚酰胺粉体按质量比10:90比例高速混合，然后再通过双螺杆挤出机进行熔融共混挤出造粒，制得改性防红外聚酰胺母粒。混合机转速为400rpm，混合温度为90℃，混合时间为0.5h。
步骤(3)：将中粘度低熔点聚酰胺切片进行深冷处理、粉碎和过筛，获得150目的聚酰胺粉体。聚酰胺切片为聚酰胺6切片，切片粘度2.4dL/g，熔点215℃。
步骤(4)：加入粒径大小5nm的氮化铝与步骤(3)所得聚酰胺粉体按质量比5:95比例高速混合，然后再通过双螺杆挤出机进行熔融共混挤出造粒，制得改性导热聚酰胺母粒。混合机转速为400rpm，混合温度为90℃，混合时间为0.5h。
步骤(5)：将改性防红外聚酰胺母粒作为原料A，进入第一螺杆挤出机中，熔融挤压成为聚酰胺熔体，再将该聚酰胺熔体输送到纺丝箱体中，经过预过滤器，并均匀分配到皮芯型复合组件中去，获得芯层组份。第一螺杆挤出机的熔融挤压过程设有五段加热区，五区螺杆的加热温度分别为240℃、250℃、252℃、255℃、255℃，纺丝箱的纺丝温度为250℃。
步骤(6)：将改性导热聚酰胺母粒作为原料B，进入第二螺杆挤出机中，熔融挤压成为聚酰胺熔体，再将该聚酰胺熔体输送到纺丝箱体中，经过预过滤器，并均匀分配到皮芯型复合组件中去，获得皮层组份。第二螺杆挤出机的熔融挤压过程设有五段加热区，五区螺杆的加热温度分别为180℃、210℃、215℃、220℃、225℃，纺丝箱的纺丝温度为245℃。
步骤(7)：将芯层组份和皮层组份通过皮芯型复合纺丝组件以质量比1:1均匀挤出成型，获得初生丝，并经过侧吹风冷却成型、上油，加热牵伸、交络和卷绕，得到预取向丝。侧吹风冷却的风速为1.5m/s，侧吹风冷却的温度为15℃，侧吹风冷却的相对湿度为60％，纺丝速度为3500m/min；牵伸为两次热辊牵伸，第一热辊牵伸的温度为70℃，速度800m/min；第二热辊牵伸的温度110℃；卷绕速度为3900m/min，得到防红外线凉爽改性锦纶预取向丝。
步骤(8)：将步骤(7)所获预取向丝通过后道加工处理，形成皮芯结构的防红外线凉爽改性锦纶DTY长丝。后道加工为：预取向丝依次经第一冷盘和止捻器处理后后，转移至热箱进行加热，再经冷却板冷却后进行加捻，捻度为20捻/10cm，再依次经第二冷盘和第三冷盘进行牵伸，再依次经过上油和卷绕，卷绕速度500m/min，制得防红外线凉爽改性锦纶DTY长丝，细度为40D/34F。
(1)纤维力学性能：
所得防红外线凉爽改性锦纶DTY长丝的断裂强度为4.18cN/dtex，断裂伸长率为27.80％，卷曲收缩率为63.19％，卷曲稳定性为62.68％。
(2)接触凉感测试
以该DTY长丝不加捻直接上机以1/1平纹织造成尼丝纺面料，再经常规整理工艺，对其进行接触凉感测试。按GB/T 35263检测方法进行第三方接触凉感检测，接触凉感系数平均值为0.275J/(cm2·s)，符合国标要求，具有接触凉感性能。
(3)全波段防晒测试
以该DTY长丝不加捻直接上机以1/1平纹织造成尼丝纺面料，再经常规整理工艺，对其进行防紫外、防红外测试。本发明采用U-4100型紫外光可见光近红外光分光光度仪进行测试。
表1全波段防晒测试结果
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种皮芯结构的防红外线凉爽改性锦纶长丝的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)第一聚酰胺粉体与防红外粉体充分混合，再熔融共混挤出造粒，制得改性防红外聚酰胺母粒；
(2)第二聚酰胺粉体与导热粉体充分混合，再熔融共混挤出造粒，制得改性导热聚酰胺母粒；
(3)所述改性防红外聚酰胺母粒熔融成为第一聚酰胺熔体，再将所述第一聚酰胺熔体输送到纺丝装置的皮芯型复合组件中作为芯层组份；
(4)所述改性导热聚酰胺母粒熔融成为第二聚酰胺熔体，再将所述第一聚酰胺熔体输送到纺丝装置的皮芯型复合组件中作为皮层组份；
(5)将所述芯层组份和所述皮层组份通过所述皮芯型复合纺丝组件挤出成型获得初生丝，再经后处理得到皮芯结构的防红外线凉爽改性锦纶长丝。
2.根据权利要求1所述一种皮芯结构的防红外线凉爽改性锦纶长丝的制备方法，其特征在于，第一聚酰胺切片进行深冷处理、粉碎和过筛，获得所述第一聚酰胺粉体；所述第一聚酰胺切片为聚酰胺6切片，切片粘度2.8～3.2dL/g，熔点220～230℃；所述第一聚酰胺粉体粒径大小150～300目。
3.根据权利要求1所述一种皮芯结构的防红外线凉爽改性锦纶长丝的制备方法，其特征在于，所述防红外粉体选自纳米二氧化硅粉体、纳米碳粉体、钨钒锡锑氧化物粉体中的一种或多种共混而成。
4.根据权利要求1所述一种皮芯结构的防红外线凉爽改性锦纶长丝的制备方法，其特征在于，所述防红外粉体粒径大小50～100nm。
5.根据权利要求1所述一种皮芯结构的防红外线凉爽改性锦纶长丝的制备方法，其特征在于，所述防红外粉体与所述第一聚酰胺粉体按质量比8:92～12:88混合。
6.根据权利要求1所述一种皮芯结构的防红外线凉爽改性锦纶长丝的制备方法，其特征在于，第二聚酰胺切片进行深冷处理、粉碎和过筛，获得所述第二聚酰胺粉体；所述第二聚酰胺切片为聚酰胺6切片，切片粘度2.4～2.7dL/g，熔点205～215℃；所述第二聚酰胺粉体粒径大小150～300目。
7.根据权利要求1所述一种皮芯结构的防红外线凉爽改性锦纶长丝的制备方法，其特征在于，所述导热粉体选自纳米玉石粉体、纳米氮化铝、云母纳米粉体中的一种或多种共混而成。
8.根据权利要求1所述一种皮芯结构的防红外线凉爽改性锦纶长丝的制备方法，其特征在于，所述导热粉体粒径大小5～10nm。
9.根据权利要求1所述一种皮芯结构的防红外线凉爽改性锦纶长丝的制备方法，其特征在于，所述导热粉体与所述第二聚酰胺粉体按质量比3:97～5:95混合。
10.根据权利要求1所述一种皮芯结构的防红外线凉爽改性锦纶长丝的制备方法，其特征在于，所述芯层组份和所述皮层组份以质量比1:1～2:3通过皮芯型复合纺丝组件均匀挤出成型。
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