專利名稱：一種可紡性良好的遠(yuǎn)紅外纖維及制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種功能纖維，具體說是遠(yuǎn)紅外纖維及制造方法。
由于遠(yuǎn)紅外纖維除了具有常規(guī)纖維的作用外，已被物理學(xué)和醫(yī)學(xué)研究證實(shí)尚有對(duì)人體的保健治療作用，因此成為化學(xué)纖維制造和紡織品的研究開發(fā)熱點(diǎn)。
遠(yuǎn)紅外纖維國(guó)內(nèi)外已見多項(xiàng)專利申請(qǐng)，如特開平1-24837號(hào)專利，介紹了在化學(xué)纖維中添加遠(yuǎn)紅外微能放射性粉末的構(gòu)想；CN1052712A號(hào)專利報(bào)導(dǎo)了在上述專利基礎(chǔ)上更換其它相似添加物的遠(yuǎn)紅外微能放射合成纖維的構(gòu)想；CN1081475A也公開了在“基料中添加遠(yuǎn)紅外陶瓷粉料”制成的合成纖維。但它們都回避了做為纖維必備的基本性質(zhì)——可紡性。也就是說，簡(jiǎn)單地給出在聚合物中添加遠(yuǎn)紅外放射物質(zhì)及其含量或粒徑，并不能在工業(yè)意義上將此混合物紡成纖維，或說制成有推廣實(shí)用價(jià)值的遠(yuǎn)紅外纖維。
本發(fā)明的目的就在于制造出一種具有良好可紡性的遠(yuǎn)紅外纖維，并且紡絲順利、紡紗容易，針、機(jī)織簡(jiǎn)便，具有實(shí)用價(jià)值。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的在常規(guī)成纖聚合物中除添加具有高效常溫遠(yuǎn)紅外發(fā)射作用的遠(yuǎn)紅外陶瓷粉外，還特別添加有助紡劑，同時(shí)還對(duì)遠(yuǎn)紅外陶瓷粉的平均顆粒直徑及顆粒直徑分布有嚴(yán)格的控制，即要求遠(yuǎn)紅外陶瓷粉的平均顆粒直徑在0.02～2μm之間，最好是在0.5～1μm之間，并且直徑在2μm以上的顆粒的總重量應(yīng)小于添加的遠(yuǎn)紅外陶瓷粉重量的10％，最好是小于5％。因?yàn)轭w粒直徑大于2μm的遠(yuǎn)紅外陶瓷粉，在紡絲中容易堵塞噴絲孔，造成斷絲，使紡絲困難。
由于受遠(yuǎn)紅外陶瓷粉的加工方法和工藝條件的限制，通常方法制得的遠(yuǎn)紅外陶瓷粉的顆粒直徑分布較寬，如果不加選擇地直接使用就會(huì)影響成纖聚合物與遠(yuǎn)紅外陶瓷粉混合物的可紡性，尤其是直徑在2μm以上的顆粒的多少，更會(huì)直接影響纖維的可紡性?，F(xiàn)已公開的發(fā)明中對(duì)此沒有述及。
為了使混有遠(yuǎn)紅外陶瓷粉的成纖聚合物具有良好的可紡性，本發(fā)明中使用助紡劑對(duì)遠(yuǎn)紅外陶瓷粉的表面進(jìn)行了處理，其目的是為了改善成纖聚合物分子鏈與遠(yuǎn)紅外陶瓷粉顆粒之間的混溶性。所謂的助紡劑是指鈦酸酯系列、硅烷系列、硬脂酸酯系列和聚乙烯臘等物質(zhì)中的至少兩種，其中鈦酸酯系列包括異丙基三異硬脂酸鈦酸酯、異丙基異硬脂?；?甲基丙烯基鈦酸酯等，硅烷系列包括雙-(r-三乙氧基硅基丙基)四硫、r-琉基三甲氧基硅烷、r-甲基丙烯酰基三甲氧基硅烷、r-縮水甘油氧基三甲氧基硅烷和r-氨丙基三乙氧基硅烷，硬脂酸酯系列包括硬脂酸、甘油單硬脂酸酯和甘油三硬脂酸酯等。助紡劑添加量為遠(yuǎn)紅外陶瓷粉重量的1～10％，較好的是2～9％，最好是4～8％為宜。助紡劑用量過小起不到應(yīng)有的效果，而用量過大，則會(huì)造成助紡劑的浪費(fèi)和可紡性下降。
遠(yuǎn)紅外陶瓷粉與助紡劑間的混合有多種方式，既可以采用將助紡劑直接加入到遠(yuǎn)紅外陶瓷粉中然后攪拌均勻的方法，也可以采用將助紡劑先溶入分散劑后，再與遠(yuǎn)紅外陶瓷粉混合的方法。后一種方法的優(yōu)點(diǎn)是可以保證助紡劑均勻地包覆在遠(yuǎn)紅外陶瓷粉顆粒的表面，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的最好是采用后一種方法。所說的分散劑是丙酮和乙醇等常規(guī)的低沸點(diǎn)的有機(jī)溶劑，所以要使用低沸點(diǎn)的有機(jī)溶劑做分散劑，是為了使分散劑能夠在攪拌過程中，很方便地通過揮發(fā)除去，而不必對(duì)混合物進(jìn)行加熱。
本發(fā)明中成纖聚合物與遠(yuǎn)紅外陶瓷粉間的混合方式視聚合物的種類而定，對(duì)于加聚物通常采用螺桿熔融混煉法，而對(duì)于縮聚物則多采用在可聚合單體中加入遠(yuǎn)紅外陶瓷粉后聚合的方法，來實(shí)現(xiàn)這一混合過程。
本發(fā)明中所用的成纖聚合物可以是任何具有足夠高的分子量的線性熱塑性聚合物，如聚乙烯、聚丙烯、聚己內(nèi)酰胺、聚己二酸癸二胺、聚己二酸己二胺和聚對(duì)苯二甲酸乙二酯等及以上述聚合物為主要成分的共聚物等。
組成遠(yuǎn)紅外陶瓷粉的是氧化鐵、氧化鋁、莫來石、堇青石、氧化鋯、氧化鈦、氧化鎂、氧化硅、氧化鉻、氧化鎳、碳化硼、氮化硼、四氮化三硅等常溫下遠(yuǎn)紅外發(fā)射率較高的物質(zhì)中的至少一種。
纖維中遠(yuǎn)紅外陶瓷粉的含量較好的是占纖維重量的1～60％，最好是占2～50％，遠(yuǎn)紅外陶瓷粉的含量低于1％，則纖維很難具有本發(fā)明目的的性能，而含量大于50％，則會(huì)造成纖維可紡性的下降，使纖維性能劣化。
本發(fā)明的遠(yuǎn)紅外纖維既可以采用常規(guī)的方法，也可以采用非常規(guī)的方法在與普通化學(xué)纖維成形條件相似的工藝條件下紡絲。
以本發(fā)明的方法紡絲時(shí)，成纖聚合物與遠(yuǎn)紅外陶瓷粉混合物的可紡性明顯改善，噴絲板的正常使用時(shí)間較普通的遠(yuǎn)紅外纖維紡絲方法長(zhǎng)一倍以上，具有較好的工業(yè)化生產(chǎn)價(jià)值。
下面以實(shí)施例更具體地描述本發(fā)明，本發(fā)明的范圍不受實(shí)施例的限制。
實(shí)施例1將0.8份異丙基三異硬脂酸鈦酸酯和0.4份r-氨丙基三乙氧基硅烷溶入20毫升丙酮，加入到平均粒徑為1微米，直徑在2μm以上的顆粒占總重量的5％的氧化鋁、莫來石、氧化鎂和堇青石(重量比30∶30∶20∶20)混合物30份中，在密閉高速混合器中，先攪拌20分鐘；然后加入熔融指數(shù)24的聚丙烯68.8份，再次高速攪拌，在φ30雙螺桿混煉擠出機(jī)上220℃溫度下熔融混煉一次制成切粒，切粒經(jīng)真空干燥后用于紡絲。
上述干燥切粒在260℃的φ45單螺桿擠出機(jī)中，以160g/Min的泵供量，在φ160(孔數(shù)為300孔，孔徑為0.35mm)的噴絲板上熔融紡絲，卷繞速度為800米/Min，卷繞絲纖度為6.6dTex。噴絲板正常時(shí)間平均在30小時(shí)左右，斷絲根數(shù)小于2根/小時(shí)。集束成為20萬分特的大絲束后在65～68℃的水浴中拉伸2.3倍，再在110℃蒸汽浴中拉伸1.74倍，經(jīng)常規(guī)卷曲和干燥處理后切斷為36mm短纖維。成品纖維的纖度為1.64dTex，纖維常溫拉伸斷裂強(qiáng)度2.7CN/dTex，斷裂伸長(zhǎng)為32％。
該纖維可用常規(guī)的加工條件，經(jīng)紡紗后加工成針織布、機(jī)織布或加工成非織造布等。
實(shí)施例2在實(shí)施例1制成的干燥切粒30份中，加入熔融指數(shù)為24的聚丙烯70份，混合均勻后，投入到φ45螺桿擠出機(jī)中，265℃下使用八個(gè)位的φ60(24孔，直徑0.35)噴絲板，以102.49/Min的泵供量熔融紡成1.6dTex丙綸低彈長(zhǎng)絲。噴絲板正常使用時(shí)間為42小時(shí)，斷絲根數(shù)小于1根/小時(shí)。單纖維的拉伸斷裂強(qiáng)度為2.9CN/dTex，斷裂伸長(zhǎng)31％，彈性回復(fù)率為14％。該纖維可用常規(guī)的工藝加工成針織內(nèi)衣和襪子等。
實(shí)施例3在平均粒徑為0.05微米，直徑在2μm以上的顆粒重量占總重量的3％的氧化鈦、氧化鎂和氧化鋯(重量比為49∶21∶30)的混合物10份中，加入0.5份r-甲基丙烯酰基三甲氧基硅烷和0.3份硬脂酸，溶入10毫升乙醇中制成的溶液，加入到上述氧化鈦、氧化鎂和氧化鋯的混合物粉末中，在密閉高速混合器中，以高速攪拌混合均勻。然后在混合物粉末中加入乙二醇60份，低速攪拌后制成混合液。
在縮聚反應(yīng)釜中加入195份對(duì)苯二甲酸二甲酯和144份乙二醇及全部上述混合液，再加入0.09份醋酸鋅粉末作為催化劑，攪拌下在180～200℃下進(jìn)行酯交換反應(yīng)3.5～4小時(shí)，而后升溫至230～240℃繼續(xù)反應(yīng)1.5～2小時(shí)，加入0.078份三氧化二銻和0.05份亞磷酸三苯酯，攪拌升溫至250～260℃，并減壓至釜內(nèi)壓力為5～6KPa蒸餾至無液體餾出，再升溫至270～285℃，減壓至釜內(nèi)壓力為60～70Pa，保持1.5～2小時(shí)。加壓擠入水中注條、切斷，真空干燥至含水率達(dá)0.02％以下后，投入到φ60螺桿擠出機(jī)中，在285℃下使用八個(gè)位的φ60(24孔，直徑0.30)噴絲板，以204.8g/Min的泵供量熔融紡成3.2dTex滌綸低彈長(zhǎng)絲。噴絲板正常使用時(shí)間為28小時(shí)，斷絲根數(shù)小于2根/小時(shí)。單纖維的拉伸斷裂強(qiáng)度為2.6CN/dTex，斷裂伸長(zhǎng)30.8％，彈性回復(fù)率18％。該纖維可用常規(guī)工藝加工成各種紡織品。
比較例1在平均粒徑為1μm，顆粒直徑在3μm以上的顆粒重量占總重量的5％的氧化鋁15份，與熔融指數(shù)為20的聚丙烯粉末混合后，直接投入到溫度為260℃的螺桿中，使用與實(shí)施例1中相同的噴絲板和卷繞速度紡絲，斷絲根數(shù)大于100根/小時(shí)，卷繞困難。單板使用時(shí)間為6小時(shí)，卷繞絲表面粗糙，無法進(jìn)行常規(guī)的紡織加工。
比較例2將0.04份異丙基三異硬脂酸鈦酸酯和0.04份硬脂酸單甘油酯溶入10毫升丙酮中制成均勻溶液，然后加入到平均粒徑為5μm，顆粒直徑在10μm以上的顆粒重量占總重量的10％的氮化硼和氧化硅(重量比為50∶50)的混合物10份中，混合均勻后，再加入熔融指數(shù)18的聚丙烯89.92份，高速攪拌，在φ30雙螺桿混煉擠出機(jī)上，220℃溫度下熔融混煉一次制成切粒，切粒經(jīng)真空干燥后用于紡絲。在與實(shí)施例1中相同的工藝和條件下熔融紡絲。單板使用時(shí)間為3小時(shí)，斷絲根數(shù)大于90根/小時(shí)。
權(quán)利要求
1.一種由成纖聚合物添加遠(yuǎn)紅外陶瓷粉制成的纖維，其特征是還添加有助紡劑，遠(yuǎn)紅外陶瓷粉的平均顆粒直徑在0.02～2μm之間，最好是在0.05～1μm之間，并且顆粒直徑在2μm以上顆粒的重量應(yīng)小于粉末總重量的10％，最好是小于5％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)紅外纖維，其特征是所述的助紡劑是指鈦酸酯系列、硅烷系列、硬脂酸酯系列和聚乙烯臘等物質(zhì)中的至少兩種，其中鈦酸酯系列包括異丙基三異硬脂酸鈦酸酯、異丙基異硬脂?；?甲基丙烯基鈦酸酯等，硅烷系列包括雙-(r-三乙氧基硅基丙基)四硫、r-琉基三甲氧基硅烷、r-甲基丙烯?；籽趸柰?、r-縮水甘油氧基三甲氧基硅烷和r-氨丙基三乙氧基硅烷，硬脂酸酯系列包括硬脂酸、甘油單硬脂酸酯、甘油三硬脂酸酯等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的遠(yuǎn)紅外纖維，其特征是所說的助紡劑添加量為遠(yuǎn)紅外陶瓷粉重量的2～9％，最好是4～8％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2和3所述的遠(yuǎn)紅外纖維，其特征是以助紡劑處理遠(yuǎn)紅外陶瓷粉的表面，即先將助紡劑溶入分散劑后，再與遠(yuǎn)紅外陶瓷粉混合，使助紡劑均勻地包覆在遠(yuǎn)紅外陶瓷粉顆粒的表面，以改善成纖聚合物分子鏈與遠(yuǎn)紅外陶瓷粉顆粒之間的混溶性。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種遠(yuǎn)紅外纖維。其特征是以成纖聚合物添加平均顆粒直徑在0.0.5～1μm之間，并且顆粒直徑大于2μm的顆粒的重量小于粉末總重量的5％的遠(yuǎn)紅外陶瓷粉，并添加遠(yuǎn)紅外陶瓷粉重量的4～8％的助紡劑來制取可紡性良好的遠(yuǎn)紅外纖維。所得纖維采用常規(guī)方法可制成各種遠(yuǎn)紅外保健用品。
文檔編號(hào)D01F6/64GK1123850SQ94118759
公開日1996年6月5日 申請(qǐng)日期1994年12月3日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月3日
發(fā)明者段謹(jǐn)源, 張興祥, 齊魯, 印瑞斌, 王學(xué)晨, 李和玉 申請(qǐng)人:天津紡織工學(xué)院