CN114277475A - 一种具有调温功能花灰纱及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有调温功能花灰纱及其制备方法，所述花灰纱以含聚合物、相变材料、导热材料的原料，通过静电纺结合棉纺工艺获得。本发明得到的花灰纱具有良好的导热及调温效果。
Description
技术领域
本发明属于功能性纱线技术领域，特别涉及一种具有调温功能花灰纱及其制备方法。
背景技术
随着生活水平的日益提升，人们对于服饰的美观性要求大大提高，花灰效果的纱线因此深受消费者的喜爱，与此同时，也有越来越多的消费者关注纺织品的功能性，尤其是在季节交替温度大幅改变的情况下，有良好热舒适性的纺织品获得了更多的青睐。
由于传统的花灰纱制备方法涉及染色和复合纺纱两道工序，该工艺生产效率低、容易导致纱线强力下降并且想要在此基础上对纱线施加热调节的功能需要额外的工艺，此举更是降低了工厂的生产效率，从而提高了生产成品，无法满足企业的利益需求，因此需要研发出一种既能缩短纺纱工艺流程同时又能使纱线具有热调节性能的工艺流程。通过静电纺技术制备彩色纳米纤维，再将彩色纳米纤维与棉纤维混合是一种新型的花灰纱制备工艺，该工艺是具有设备简单、操作容易、材料来源广泛、工艺过程不破坏材料本体等优点，但该工艺无法实现纱线的调温作用，而纱线的调温功能主要是由相变材料来实现，相变材料属于绿色环保型材料，通过本身的相转变来稳定材料周围温度，使纺织品的热舒适性得到了一定的提高，从而达到调温效果，使人体感到舒适。传统的相变材料与纺织材料相结合的制备方法主要是以纺丝法、微胶囊法、中空纤维填充法以及后整理四种方法为主，但以上方法制得的纺织品存在相变效果不显著、操作难度高且不稳定以及功能效果耐久性差等缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种具有调温功能花灰纱的制备方法。
本发明的一种花灰纱，所述花灰纱以含聚合物、相变材料、导热材料的原料，通过静电纺结合棉纺工艺获得。
所述聚合物为聚丙烯腈PAN。
所述原料中还含有染料，染料为阳离子染料。
所述相变材料为正十四醇；导热材料为纳米碳化硅；相变材料和导热材料的质量比为 5-10:1-1.5。
本发明的一种所述花灰纱的制备方法，包括：
(1)将聚合物、相变材料、导热材料、染料、溶剂混合，得到纺丝液；
(2)进行棉纺工序，在梳棉工序的同时，将步骤(1)中的纺丝液静电纺并直接负载在棉网上，梳棉后得到的复合棉条再经过精梳、并条、粗纱、细纱，得到花灰纱。
上述制备方法的优选方式如下：
所述步骤(1)中纺丝液中聚合物的浓度为8～15wt％；所述溶剂为N，N-二甲基甲酰胺。
所述步骤(1)中纺丝液中相变材料的质量百分浓度为5-10％，纺丝液中导热材料的质量百分浓度为1-1.5％；纺丝液中染料的质量百分浓度为3-5％。
所述步骤(2)中静电纺具体工艺参数为：静电纺丝施加电压为20-30KV，纺丝喷头为球形喷头，接收距离15-20cm，纺丝温度为20-25℃，环境相对湿度为40-50％。
所述步骤(2)中静电纺得到亚微米级相变纤维；亚微米级相变纤维与棉网的质量配比为 1:20-1：25。
本发明的一种所述花灰纱在调温材料中的应用。
有益效果
(1)本发明通过将传统纺纱工艺与静电纺丝技术相结合，实现了新型调温花灰纱的制备方式，克服了原有工艺流程过长、损伤纱线、工艺效率低等缺陷，得到一款性能优于传统花灰纱的成品。
(2)相变材料与染料同时施加到棉网上，缩短了工艺流程，进而减轻了对纤维及纱线的损伤，同时也降低了生产成本。
(3)加入相变材料的同时，通过加入导热材料，进一步提升了花灰纱的调温能力。
(4)发明人惊喜的发现，本发明采用的相变材料正十四醇和导热材料纳米碳化硅，具有协同复配作用，极大的提高了纱线性能。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图；
图2为本发明实施例1中复合纱线的扫描电镜图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
一、原料来源：
聚丙烯腈(PAN，分子量83.134)，上海国药集团化学试剂有限公司；
N,N-二甲基甲酰胺(DMF，纯度99.0％)，上海凌峰化学试剂有限公司；
正十四醇(14-醇)，纯度大于98％，国药集团药业股份有限公司；
纳米碳化硅(纯度99.5％，粒径30±5nm)，上海麦克林生化科技有限公司；
阳离子染料RC-3R规格为3.5％(OWF)，上海易势化工有限公司提供。
实施例1
(1)称取聚丙烯腈(PAN)粉末溶于DMF中，得到12wt％的纺丝液；
(2)在PAN纺丝液中缓慢加入正十四醇和纳米碳化硅，使正十四醇的质量分数为5％，纳米碳化硅的质量分数为1％；
(3)在纺丝液中加入染料，得到质量分数为3％的有色纺丝液；
(4)将得到的纺丝液密封标记，室温下搅拌纺丝液8h，搅拌速度为2000r/h；
(5)将原棉短纤维配棉，之后进行开清棉工序，制成均匀的棉卷。开清棉后棉卷含杂率控制在1％以下，棉卷不均匀率控制在1％以下，将开清棉后的棉卷进行梳棉工序，在梳棉的同时，进行混合纺丝溶液的静电纺丝。将制备的纺丝液加入到静电纺丝发生器的储液器中，再将静电纺丝喷头置于梳棉机下，所述的静电纺丝设备为球形静电纺丝喷头，其中，静电纺丝施加电压为20kV，接收距离20cm，纺丝温度为25℃，纺丝环境湿度为60％。
(6)将步骤(4)中梳棉后得到的复合棉条再经过精梳、2～3道并条、粗纱、细纱工序制成纱线。
实施例2
(1)称取适当聚丙烯腈(PAN)粉末溶于DMF中，得到12wt％的纺丝液；
(2)在PAN纺丝液中缓慢加入适当正十四醇和纳米碳化硅，使正十四醇的质量分数为 10％，纳米碳化硅的质量分数为1％；
(3)在纺丝液中缓慢加入染料，使得染料浓度为3％，得到有色纺丝液；
(4)将得到的纺丝液密封标记，室温下搅拌纺丝液8h，搅拌速度为2000r/h；
(5)将原棉短纤维配棉，之后进行开清棉工序，制成均匀的棉卷。开清棉后棉卷含杂率控制在1％以下，棉卷不均匀率控制在1％以下，将开清棉后的棉卷进行梳棉工序，在梳棉的同时，进行混合纺丝溶液的静电纺丝。将制备的纺丝液加入到静电纺丝发生器的储液器中，再将静电纺丝喷头置于梳棉机下，所述的静电纺丝设备为球形静电纺丝喷头，其中，静电纺丝施加电压为20kV，接收距离20cm，纺丝温度为25℃，纺丝环境湿度为60％
(6)将步骤(4)中梳棉后得到的复合棉条再经过精梳、2～3道并条、粗纱、细纱工序制成纱线。
对比例1
与实施例1的制备方法相同，区别仅在于步骤(2)中在PAN纺丝液中缓慢加入正十四醇，使正十四醇的质量分数为5％。
对比例2
与实施例1的制备方法相同，区别仅在于步骤(2)中在PAN纺丝液中缓慢加入纳米碳化硅，纳米碳化硅的质量分数为1％。
表1为实施例1-2和对比例1-2的DSC曲线具体参数。
(注：Tm(onset)表示相变起始温度；△Hm表示升温焓值；Tc1(onset)表示高温峰的相变起始温度；Tc2(onset) 表示低温峰的相变起始温度；△Hc表示降温总焓值)。
Claims (10)
1.一种花灰纱，其特征在于，所述花灰纱以含聚合物、相变材料、导热材料的原料，通过静电纺结合棉纺工艺获得。
2.根据权利要求1所述花灰纱，其特征在于，所述聚合物为聚丙烯腈PAN。
3.根据权利要求1所述花灰纱，其特征在于，所述原料中还含有染料，染料为阳离子染料。
4.根据权利要求1所述花灰纱，其特征在于，所述相变材料为正十四醇；导热材料为纳米碳化硅；相变材料和导热材料的质量比为5-10:1-1.5。
5.一种权利要求1所述花灰纱的制备方法，包括：
(1)将聚合物、相变材料、导热材料、染料、溶剂混合，得到纺丝液；
(2)进行棉纺工序，在梳棉工序的同时，将步骤(1)中的纺丝液静电纺并直接负载在棉网上，梳棉后得到的复合棉条再经过精梳、并条、粗纱、细纱，得到花灰纱。
6.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中纺丝液中聚合物的浓度为8～15wt％；所述溶剂为N，N-二甲基甲酰胺。
7.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中纺丝液中相变材料的质量百分浓度为5-10％，纺丝液中导热材料的质量百分浓度为1-1.5％；纺丝液中染料的质量百分浓度为3-5％。
8.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中静电纺具体工艺参数为：静电纺丝施加电压为20-30KV，纺丝喷头为球形喷头，接收距离15-20cm，纺丝温度为20-25℃，环境相对湿度为30-50％。
9.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中静电纺得到亚微米级相变纤维；所述亚微米级相变纤维与棉网的质量配比为1:20-1：25。
10.一种权利要求1所述花灰纱在调温材料中的应用。
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