一種滌綸基智能調溫纖維及其製造方法與流程
2023-11-12 05:42:07
本發明涉及智能調溫纖維領域，具體的說是一種滌綸基智能調溫纖維及其製造方法。
背景技術：
智能調溫纖維是將相變蓄熱材料技術與纖維製造技術相結合開發出的一種高技術產品。含有相變材料的紡織品在外界環境溫度升高時，相變材料吸收熱量，從固態變為液態，降低了體表溫度。相反，當外界環境溫度降低時，相變材料放出熱量，從液態變為固態，減少了人體向周圍放出的熱量，以保持人體正常體溫，為人體提供舒適的「衣內微氣候」環境，使人體始終處於一種舒適的狀態。這類纖維材料可主動地、智能地控制周圍的溫度，故稱為智能調溫纖維。這種纖維大都具有雙向溫度調節和適應性，可以在溫度振蕩環境中反覆循環使用。
由於相變材料的都是低熔點易燃材料，在加工過程中，尤其是在與基體材料結合的時候，對基體材料的溫度有一定的要求。若基體材料的溫度過高，將相變材料膠囊體囊壁破壞，相變材料會發生熔融甚至燃燒，不僅無法加工纖維，更可能引起火災事故，造成重大損失。所以，現在市場上的智能調溫纖維產品都是黏膠基、腈綸基、loycell基等材料，相變材料與基體材料結合過程中不會出現過高的溫度，影響膠囊體的形態，從而保證了纖維的順利成型和生產。滌綸纖維的熔融溫度在270℃左右，普通的相變材料及其膠囊在該溫度情況下會發生碳化、熔融、收縮等情況，使膠囊體的囊壁破裂，導致內部相變材料外洩並燃燒，所以，在智能調溫纖維中尚沒有滌綸基的纖維產品。
技術實現要素：
本發明為克服現有技術的不足，設計一種將聚碸醯胺材料用於智能調溫纖維膠囊體的囊壁中，從而獲得具有優良可紡性及焓值的滌綸基智能調溫纖維材料。
為實現上述目的，設計一種滌綸基智能調溫纖維，包括聚酯纖維，相變材料膠囊體，相變材料膠囊囊壁，其特徵是：所述相變材料膠囊體與相變材料膠囊囊壁的質量分數分別為55-60%和40-45%，所述相變材料膠囊體內部由如下質量分數的材料組成：低熔點石蠟70%、高純度活性炭粉末20%和分散劑10%，其中石蠟熔點為25-35℃，高純度活性炭粉末的純度為95%以上，高純度活性炭粉末的細度為100-300目，分散劑為乳化分散機；所述囊壁由聚碸醯胺材料製成，所述聚碸醯胺材料的熱收縮率≤1%。
所述分散劑由OP-10和海藻酸鈉組成。
一種滌綸基智能調溫纖維的製備方法，其特徵是包括如下步驟：1）膠囊製備；2）聚酯纖維切片；3）將箱變材料膠囊和切片的聚酯纖維共混；4）乾燥；5）熔融；6）紡絲；7）卷繞；8）拉伸；9）捲曲；10）定型；11）切斷並最終形成纖維。
所述相變材料膠囊與聚酯纖維切片共混時，相變材料膠囊的重量比為6%-15%，其餘為聚酯纖維。
所述乾燥為真空乾燥，乾燥時間8-10小時。
所述紡絲溫度為260-280℃，紡絲速度為1100-1400m/min。
所述膠囊製備包括如下步驟：1）將石蠟熔融，與高純度活性炭粉末和分散劑混合均勻，造粒；2）將製成的微粒投入到聚碸醯胺與DMAC的混合溶液中得到初步混合溶液，放置5min；3）向靜置後的初步混合溶液中滴入溫度在20℃以下的10%濃度的DMAC溶液，滴入速度為0.01m/s，此時聚碸醯胺在相變材料表面析出，並形成囊壁包覆層；4）分離；5）收集；6）清洗；7）乾燥並獲得完整相變材料膠囊。
所述聚碸醯胺與DMAC的混合溶液中聚碸醯胺的質量分數為3.5%。
所述清洗時先將完成收集工序的相變材料膠囊體移入到清洗設備中，清洗設備下方開有入水口，以一定的速度注入清水，設備上方開有出水口，入水速度控制在相變材料膠囊體在清洗設備中慢速移動但運動軌跡不超過水深1/2處，以保證相變材料膠囊體運動狀態下水量完全置換一次為一次清洗，清水洗滌兩次後，採用蒸餾水洗滌一次。
本發明同現有技術相比，將聚碸醯胺材料用於智能調溫纖維膠囊體的囊壁中，由於聚碸醯胺材料的長期使用溫度是250℃，分解溫度在450℃左右，所以智能調溫纖維膠囊體在300℃情況下，30min的熱收縮率小於1%，同時，對相變材料的百分比例和基體材料的優化選配，獲得的滌綸基智能纖維材料具有優良可紡性及焓值。
具體實施方式
實施例一：製作1.5D*51MM及38MM智能調溫滌綸短纖維。
加工流程如下：1）膠囊製備；2）聚酯纖維切片；3）將相變材料膠囊和切片的聚酯纖維共混；4）乾燥；5）熔融；6）紡絲；7）卷繞；8）拉伸；9）捲曲；10）定型；11）切斷並最終形成纖維。
相變材料膠囊的製備：取質量分數如下的材料低熔點石蠟70%，高純度活性炭粉末20%，分散劑10%，將石蠟熔融，與其他材料均勻混合，造粒；將製成的微粒投入到3.5%的聚碸醯胺與DMAC溶液中, 放置5min，滴入20℃以下的10%的DMAC水溶液，滴入速度為0.01m/s，經DMAC水溶液作用，聚碸醯胺在相變材料表面析出，形成囊壁包覆層，經分離、收集、清洗、乾燥，獲得完整相變材料膠囊體。
纖維製備：將質量分數6%的上述膠囊體與PET切片混合，乾燥8小時，將乾燥後的混合物熔融，熔融溫度在260℃-270℃，在常規滌綸紡絲設備上紡絲，卷繞、拉伸、捲曲、定型，製得1.5D細度的滌綸絲，並按照51mm和38mm的長度切斷。
此時，製得的智能調溫滌綸纖維中相變材料的凝固放熱焓值為15.7J/g，熔融吸熱焓值為14.3J/g。
實施例二：製作5D*76MM及102MM智能調溫滌綸短纖維。
加工流程如下：1）膠囊製備；2）聚酯纖維切片；3）將箱變材料膠囊和切片的聚酯纖維共混；4）乾燥；5）熔融；6）紡絲；7）卷繞；8）拉伸；9）捲曲；10）定型；11）切斷並最終形成纖維。
相變材料膠囊的製備：取低熔點石蠟70%，高純度活性炭粉末20%，分散劑10%，將石蠟熔融，與其他材料均勻混合，造粒；將製成的微粒投入到0.5%的聚碸醯胺與DMAC溶液中, 放置30min，滴入20℃以下的50%的DMAC水溶液，滴入速度為0.1m/s，經DMAC水溶液作用，聚碸醯胺在相變材料表面析出，形成囊壁包覆層，經分離、收集、清洗、乾燥，獲得完整相變材料膠囊體。
纖維製備：將質量分數15%的上述膠囊體與PET切片混合，乾燥10小時，將乾燥後的混合物熔融，熔融溫度在270℃-280℃，在常規滌綸紡絲設備上紡絲，卷繞、拉伸、捲曲、定型，製得5D細度的滌綸絲，並按照76mm和102mm的長度切斷。
此時，製得的智能調溫滌綸纖維中相變材料的凝固放熱焓值為36.3J/g，熔融吸熱焓值為28.4J/g。