專利名稱：一種蓄熱調(diào)溫纖維的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及功能性纖維的制備，具體涉及一種具有熱能存儲和釋放的蓄熱調(diào)溫纖維的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)和工業(yè)的全球化，人們生活水平的不斷提高，人們對于服裝的要求也越來越高。更多的人想擁有一件不但外形美觀、穿著舒適并且具有一定功能性的新型服裝。在這種背景下具有蓄熱能力的調(diào)溫纖維應(yīng)運(yùn)而生。調(diào)溫纖維及其紡織品具有雙向溫度調(diào)節(jié)作用，其主要目的是改善紡織品的舒適性，它是將相變蓄熱材料等與纖維和紡織品制造技術(shù)相結(jié)合開發(fā)出的高新技術(shù)產(chǎn)品。符合服裝領(lǐng)域要求的相變材料以固-液相變居多。相變材料在外界溫度較高的情況下吸收熱量變成液體，當(dāng)外界溫度降低以后又能將熱量釋放出來變成固體。在相變材料處在液態(tài)時有較強(qiáng)的流動性，因此在使用中需做成微膠囊封裝或使用中空纖維法等特殊加工工藝。目前制備調(diào)溫纖維的方法主要有中空纖維法、表面涂覆或共混微膠囊法、皮芯復(fù)合紡絲和靜電紡絲法等。但是這些方法均存在其局限，如中空纖維法纖維制得的調(diào)溫纖維偏粗，特殊生產(chǎn)工藝難以工業(yè)化；皮芯紡絲對皮層聚合物的密封性要求很高，否則相變材料會從纖維中不斷滲透流失，影響穿著，且儲熱能力下降并最終影響其應(yīng)用；微膠囊技術(shù)制備相變材料對設(shè)備、技術(shù)、工藝要求都十分嚴(yán)格，而且成本較高，產(chǎn)品價格昂貴，且因耐熱性和強(qiáng)度不夠，目前只應(yīng)用于濕法紡絲工藝，生產(chǎn)流程復(fù)雜，只能適用于粘膠和腈綸等小纖維品種；靜電紡絲只適用于短絲或無紡布，工藝還不十分成熟。綜上所述的各種局限性問題，限制了蓄熱調(diào)溫纖維的工業(yè)化生產(chǎn)。因此，需要一種工藝簡單、操作方便的方法來制備蓄熱調(diào)溫纖維，使其生產(chǎn)早日實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，滿足日益增長的消費(fèi)需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種蓄熱調(diào)溫纖維的制備方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中工藝復(fù)雜，生產(chǎn)條件苛刻，產(chǎn)品纖維蓄熱能力不持久，難以工業(yè)化等問題。為解決上述問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種蓄熱調(diào)溫纖維的制備方法，以過氧化物為引發(fā)劑，通過反應(yīng)性擠出的方法將相變單體接枝到成纖聚合物基體上，直接得到蓄熱調(diào)溫纖維產(chǎn)品；所述反應(yīng)性擠出的方法是將引發(fā)劑、相變單體、成纖聚合物混合后在螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行反應(yīng)性擠出。所述相變單體、成纖聚合物和引發(fā)劑按質(zhì)量比G 20) 100 (0.3 5)混合均勻。所述過氧化物類引發(fā)劑為過氧化二異丙苯、過氧化苯甲酰等過氧化物中的一種或幾種的組合。過氧化物類引發(fā)劑在較高溫度下分解產(chǎn)生自由基，奪取成纖聚合物大分子上的H原子，在大分子鏈上產(chǎn)生活性中心，相變單體在大分子活性中心上發(fā)生接枝反應(yīng)。所述相變單體為聚乙二醇丙烯酸酯，按公開號為CN102093552的專利公開的方法制備。所述成纖聚合物為聚丙烯、聚酯、聚酰胺等可用于熔融紡絲工藝的聚合物中的一種。本發(fā)明中，優(yōu)選的成纖聚合物為聚丙烯。本發(fā)明中，相變單體與成纖聚合物的接枝反應(yīng)以及蓄熱調(diào)溫纖維的熔融紡制，是在原料擠出成形的過程中同時完成。如此大大簡化了傳統(tǒng)纖維紡制的工藝步驟，同時制備出的蓄熱調(diào)溫纖維具備優(yōu)良的蓄熱功能。此外，本發(fā)明還可以通過反應(yīng)性擠出將相變單體與成纖聚合物接枝后先鑄帶、切粒制成改性母粒，再通過熔融共混進(jìn)行紡絲。本發(fā)明中，根據(jù)成纖聚合物的不同，螺桿擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)以及熔融紡絲工藝參數(shù)也有所不同，但均為本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識，在此不做贅述。例如，成纖聚合物為聚丙烯的時候，螺桿擠出機(jī)擠出溫度為165°C 190°C，螺桿轉(zhuǎn)速20 50r/min.；成纖聚合物為聚酰胺(PA-66)或聚酯(PET)時溫度約為270 300°C。本發(fā)明解決技術(shù)問題的技術(shù)方案是設(shè)計(jì)一種制備蓄熱調(diào)溫纖維的生產(chǎn)方法，該方法是通過反應(yīng)性擠出的方法將相變材料固定在成纖聚合物上，即相變材料與成纖聚合物的接枝反應(yīng)在螺桿擠出機(jī)內(nèi)完成，通過反應(yīng)性擠出實(shí)現(xiàn)對普通熔融紡絲品種的蓄熱調(diào)溫改性。本發(fā)明方法制備的該調(diào)溫纖維中相變材料與纖維基體產(chǎn)生接枝鍵合，固定能力大幅度提尚。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明設(shè)計(jì)的蓄熱調(diào)溫纖維及生產(chǎn)方法具有以下特點(diǎn)第一，相變材料同成纖聚合物在引發(fā)劑的作用下發(fā)生接枝反應(yīng)，同傳統(tǒng)調(diào)溫纖維相比，本發(fā)明設(shè)計(jì)的蓄熱調(diào)溫纖維中的相變材料與成纖聚合物之間不再是單純的物理束縛，而是在原有物理束縛的基礎(chǔ)上加入了化學(xué)鍵束縛(相變材料與成纖聚合物發(fā)生了化學(xué)接枝)，有效的解決了相變材料在使用過程中泄露的問題。第二，相變材料與成纖聚合物之間的接枝反應(yīng)在螺桿擠出機(jī)中完成，通過普通熔融紡絲的方法制備蓄熱調(diào)溫纖維。本發(fā)明提供了熔融紡絲制備調(diào)溫纖維的新路徑，紡絲原料的接枝反應(yīng)與紡絲加工過程同時完成，這就很大程度的簡化了整個生產(chǎn)過程，生產(chǎn)設(shè)備簡單，生產(chǎn)工藝簡便，有效的降低了生產(chǎn)成本，因此具有廣泛的應(yīng)用前景。


圖1為PP-g-PEGA調(diào)溫纖維的DSC曲線；圖2為該調(diào)溫纖維的表面和斷面SEM圖片。
具體實(shí)施例方式下面的實(shí)施例可以使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。實(shí)施例1聚乙二醇丙烯酸酯的制備以分子量為4000的聚乙二醇為原料，按照公開號為 CN102093552的專利公開的方法制備丙烯酸聚乙二醇酯。
蓄熱調(diào)溫纖維的制備聚丙烯(PP)為成纖聚合物，過氧化二異丙苯(DCP)為引發(fā)劑，聚乙二醇丙烯酸酯(PEGA)為相變材料，按質(zhì)量比PP DCP PEGA = 4 100 0.6， 在80°C下將原料進(jìn)行預(yù)混合10分鐘，使得原料均勻混合；將混合好的物料加入螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行反應(yīng)性擠出，同時熔融紡制得到蓄熱調(diào)溫纖維產(chǎn)品。本實(shí)施例中選用銷釘型單螺桿擠出機(jī)，直徑Φ為25mm，長徑比L/D為25 ；熔融擠出工藝參數(shù)溫度165°C 190°C ；螺桿轉(zhuǎn)速20 50r/min。以下各實(shí)施例參數(shù)相同。本實(shí)施例的產(chǎn)品纖維經(jīng)DSC-60A型差示熱量掃描儀測試，該蓄熱調(diào)溫纖維的相變焓達(dá)5. 10J/g ；經(jīng)LLY-06型電子單纖維強(qiáng)力儀測試調(diào)溫纖維的斷裂強(qiáng)度3. 94CN/dtex。實(shí)施例2丙烯酸聚乙二醇酯的制備同實(shí)施例1聚丙烯(PP)為成纖聚合物，過氧化二異丙苯(DCP)為引發(fā)劑，聚乙二醇丙烯酸酯 (PEGA)為相變材料，按質(zhì)量比PP DCP PEGA = 8 100 0. 5，在80°C下進(jìn)行預(yù)混合10 分鐘，使得各物質(zhì)均勻混合；將混合好的物料加入螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行反應(yīng)性擠出，同時熔融紡制得到蓄熱調(diào)溫纖維產(chǎn)品。圖1為PP-g-PEGA調(diào)溫纖維的DSC曲線，從圖中看出該纖維的相變焓為6. 93J/g。 該調(diào)溫纖維中加入的PEGA量為8%，理論上純PEGA的相變焓值在168J/g，通過計(jì)算得到調(diào)溫纖維的理論焓值為13. 4J/g，調(diào)溫纖維保留了理論焓值的50%。圖2為該調(diào)溫纖維的表面和斷面SEM圖片。從同種可以看出調(diào)溫纖維的直徑在 20 μ m左右，纖維表面光滑均勻沒有分相。纖維斷面致密均勻，說明實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)PEGA與PP 因大部分進(jìn)行接枝反應(yīng)，具有良好的相容性，不存在分相結(jié)構(gòu)。經(jīng)LLY-06型電子單纖維強(qiáng)力儀測試調(diào)溫纖維的斷裂強(qiáng)度4. 93CN/dtex0該蓄熱調(diào)溫纖維經(jīng)過進(jìn)一步拉伸和定型處理后，可用于加工成各種紡織品。實(shí)施例3丙烯酸聚乙二醇酯的制備同實(shí)施例1聚丙烯(PP)為成纖聚合物，過氧化二異丙苯(DCP)為引發(fā)劑，聚乙二醇丙烯酸酯 (PEGA)為相變材料，按質(zhì)量比PP DCP PEGA =15 100 1. 0，在80°C下進(jìn)行預(yù)混合 10分鐘，使得各物質(zhì)均勻混合；將混合好的物料加入螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行反應(yīng)性擠出，同時熔融紡制得到蓄熱調(diào)溫纖維產(chǎn)品。本實(shí)施例的產(chǎn)品纖維經(jīng)DSC-60A型差示熱量掃描儀測試，該蓄熱調(diào)溫纖維的相變焓達(dá)12. 15J/g ；經(jīng)LLY-06型電子單纖維強(qiáng)力儀測試調(diào)溫纖維的斷裂強(qiáng)度4. 98CN/dtex。實(shí)施例4丙烯酸聚乙二醇酯的制備同實(shí)施例1聚丙烯(PP)為成纖聚合物，過氧化二異丙苯(DCP)為引發(fā)劑，聚乙二醇丙烯酸酯 (PEGA)為相變材料，按質(zhì)量比PP DCP PEGA = 20 100 1. 5，在80°C下進(jìn)行預(yù)混合 10分鐘，使得各物質(zhì)均勻混合；將混合好的物料加入螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行反應(yīng)性擠出，同時熔融紡制得到蓄熱調(diào)溫纖維產(chǎn)品。本實(shí)施例的產(chǎn)品纖維經(jīng)DSC-60A型差示熱量掃描儀測試，該蓄熱調(diào)溫纖維的相變焓達(dá)15. 22J/g ；經(jīng)LLY-06型電子單纖維強(qiáng)力儀測試調(diào)溫纖維的斷裂強(qiáng)度3. 85CN/dtex。
權(quán)利要求
1.一種蓄熱調(diào)溫纖維的制備方法，以過氧化物為引發(fā)劑，通過反應(yīng)性擠出的方法將相變單體接枝到成纖聚合物基體上，直接得到蓄熱調(diào)溫纖維產(chǎn)品；所述反應(yīng)性擠出的方法是將引發(fā)劑、相變單體、成纖聚合物混勻后在螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行擠出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄熱調(diào)溫纖維的制備方法，其特征在于所述相變單體、成纖聚合物和引發(fā)劑按質(zhì)量比4 20 100 0.3 5混合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的蓄熱調(diào)溫纖維的制備方法，其特征在于所述引發(fā)劑為過氧化二異丙苯、過氧化苯甲酰中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的蓄熱調(diào)溫纖維的制備方法，其特征在于所述引發(fā)劑為過氧化二異丙苯。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的蓄熱調(diào)溫纖維的制備方法，其特征在于所述相變單體為聚乙二醇丙烯酸酯。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的蓄熱調(diào)溫纖維的制備方法，其特征在于所述成纖聚合物為聚丙烯、聚酯、聚酰胺中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的蓄熱調(diào)溫纖維的制備方法，其特征在于所述成纖聚合物為聚丙烯。
全文摘要
一種蓄熱調(diào)溫纖維的制備方法，以過氧化物為引發(fā)劑，通過反應(yīng)性擠出的方法將相變單體接枝到成纖聚合物基體上，直接得到蓄熱調(diào)溫纖維產(chǎn)品。本發(fā)明提供了熔融紡絲制備調(diào)溫纖維的新路徑，紡絲原料的接枝反應(yīng)與紡絲加工過程同時完成，這就很大程度的簡化了整個生產(chǎn)過程，生產(chǎn)設(shè)備簡單，生產(chǎn)工藝簡便，有效的降低了生產(chǎn)成本，因此具有廣泛的應(yīng)用前景。
文檔編號D01F6/96GK102505179SQ20111031033
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月13日
發(fā)明者劉輝, 孫狄克, 張鴻, 房艷萍, 楊淑瑞, 王倩倩, 王曉磊 申請人:大連工業(yè)大學(xué)