一种中空蓄热保温聚乳酸纤维及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种中空蓄热保温聚乳酸纤维，是由以下重量百分含量的组分制成：蓄热保温母粒5～10％和纤维级左旋聚乳酸切片90～95％；所述蓄热保温母粒是由以下重量百分含量的组分制成：蓄热保温粉体10～15％和纤维级左旋聚乳酸粉体85～90％；所述蓄热保温粉体是由以下重量百分含量的组分制成：碳化锆粉体4～7％、二氧化硅粉体0.5～1％和偶联剂粉体92～95.5％。本发明专利技术的中空蓄热保温聚乳酸纤维的制备方法中，选择碳化锆纳米粉体和二氧化硅纳米粉体配合使用，可解决碳化锆材料对喷丝板微孔的磨损；选用偶联剂粉体对碳化锆粉体表面直接改性，可免除用偶联剂液体对粉体表面改性的繁杂工序。杂工序。杂工序。

【技术实现步骤摘要】
一种中空蓄热保温聚乳酸纤维及其制备方法


[0001]本专利技术属于聚乳酸纤维制备
，具体涉及一种中空蓄热保温聚乳酸纤维及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚乳酸纤维是目前世界公认的一种原料来源可再生、纤维在一定条件下可完全生物降解的绿色环保纤维。自2020年以来，全球各国纷纷出台“禁塑令”后，使全球聚乳酸切片和纤维供不应求，进一步促进和推动了全球聚乳酸纤维产业链的发展。但与目前世界上生产量最大、应用领域广泛、原料来自石油的聚酯(PET)纤维相比，聚乳酸纤维尚属于一种新型纤维，如何在保持聚乳酸纤维可生物降解优势的同时，进一步研发聚乳酸纤维新品种，扩大聚乳酸纤维的应用领域是做强做大聚乳酸纤维产业链的关键。
[0003]单一的纵向空腔管道形状的聚乳酸纤维，是借助中空喷丝板纺丝和冷却赋予纤维纵向管道空腔，利用管道空腔中静止空气传热慢的原理使纤维具有一定的保温效果，但纤维的这种保温是一种被动的保温，尚不能满足用户的需求，为此，有用户提出，能否在不影响聚乳酸纤维纺丝可纺性和保持聚乳酸纤维纵向空腔形状的基础上，提高纤维的蓄热保温功能，这是目前亟待解决的技术问题。
[0004]物理学研究表明，化学元素周期表中第Ⅳ族过度金属元素的碳化物具有高效吸收可见光、反射红外线和储能等特性，尤其是碳化锆在吸收2μm以下的光线后，通过热转换可将能源储存在材料中，同时它还具有全反射超过2μm红外线波长的特性。据研究，从人体皮肤里辐射出来的红外线，波长约为3～50μm，其中6～14μm波长段的远红外线约占人体整个红外线辐射能量的60％，人体既是远红外线的发射体，又是远红外线的接受体。故用碳化锆材料对聚乳酸纤维改性可赋予聚乳酸纤维蓄热保温功能。此外，采用添加相变胶囊材料对纤维改性，理论上也可以赋予纤维蓄热保暖功能，但对于熔融纺而言，由于螺杆对熔体挤压剪切时会导致胶囊破损以及胶囊的耐温性差等原因，目前采用熔融纺前添加相变胶囊材料对纤维改性的方法尚不可行。故选用碳化锆材料对聚乳酸纤维改性赋予纤维蓄热保温功能有可行性，但碳化锆材料硬度高，对喷丝板微孔有磨损，需就碳化锆粉体粒径、添加量等对聚乳酸纤维纺丝的可纺性、蓄热保温效果等进行综合研究，并解决相关问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种中空蓄热保温聚乳酸纤维，以蓄热保温母粒和纤维级左旋聚乳酸切片经单独干燥、计量后共混，使用异形喷丝板纺丝，原丝经后牵伸而生产出横截面为中空形状的蓄热保温聚乳酸纤维。用该纤维产品制作的面料或絮片兼具被动保温和蓄热保温功能，可提高聚乳酸纤维的应用领域。
[0006]本专利技术的第二个目的是提供一种所述中空蓄热保温聚乳酸纤维的制备方法。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0008]本专利技术的第一方面，提供了一种中空蓄热保温聚乳酸纤维，是由以下重量百分含
量的组分制成：蓄热保温母粒5～10％和纤维级左旋聚乳酸切片90～95％；
[0009]所述蓄热保温母粒是由以下重量百分含量的组分制成：蓄热保温粉体10～15％和纤维级左旋聚乳酸粉体85～90％；
[0010]所述蓄热保温粉体是由以下重量百分含量的组分制成：碳化锆粉体4～7％、二氧化硅粉体0.5～1％和偶联剂粉体92～95.5％。
[0011]优选的，所述中空蓄热保温聚乳酸纤维，是由以下重量百分含量的组分制成：蓄热保温母粒5～7％和纤维级左旋聚乳酸切片93～95％；
[0012]所述蓄热保温母粒是由以下重量百分含量的组分制成：蓄热保温粉体10～13％和纤维级左旋聚乳酸粉体87～90％；
[0013]所述蓄热保温粉体是由以下重量百分含量的组分制成：碳化锆粉体4～6％、二氧化硅粉体0.5～0.8％和偶联剂93.2～95.5％。
[0014]所述中空蓄热保温聚乳酸纤维是由以下重量百分含量的组分制成：蓄热保温母粒5.5％和纤维级左旋聚乳酸切片94.5％。
[0015]所述中空蓄热保温聚乳酸纤维是由以下重量百分含量的组分制成：蓄热保温母粒7％和纤维级左旋聚乳酸切片93％。
[0016]所述蓄热保温母粒是由以下重量百分含量的组分制成：蓄热保温粉体10％和纤维级左旋聚乳酸粉体90％。
[0017]所述蓄热保温母粒是由以下重量百分含量的组分制成：蓄热保温粉体13％和纤维级左旋聚乳酸粉体87％。
[0018]所述蓄热保温粉体是由以下重量百分含量的组分制成：碳化锆粉体4％、二氧化硅粉体0.5％和偶联剂95.5％。
[0019]所述蓄热保温粉体是由以下重量百分含量的组分制成：碳化锆粉体5％、二氧化硅粉体0.6％和偶联剂94.4％。
[0020]所述蓄热保温粉体是由以下重量百分含量的组分制成：碳化锆粉体6％、二氧化硅粉体0.8％和偶联剂93.2％。
[0021]所述碳化锆粉体选用气相法制备的粉体，平均粒径是20～40nm，优选是20nm。碳化锆粉体具有吸收光线、储热和全反射人体辐射红外线的特性。选择碳化锆粉体平均粒径是20～40nm，优选20nm可以既达到增强聚乳酸纤维蓄热保温的效果，同时又减少粉体的添加量和降低碳化锆对喷丝板微孔的磨损。
[0022]所述二氧化硅粉体选用疏水性气相二氧化硅粉体，平均粒径是20～40nm，优选20nm。借助二氧化硅的平滑性，解决碳化锆粉体与喷丝板微孔摩擦时对微孔的磨损，同时二氧化硅粉体兼具反射红外线的特性。
[0023]所述偶联剂粉体选自3
‑
缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷偶联剂粉体、新烷氧基三钛酸酯偶联剂粉体、异丙基三钛酸酯偶联剂粉体中的至少一种，以上这三种偶联剂均为粉体偶联剂，用粉体偶联剂可免除液体偶联剂对粉体修饰、分散、抽滤、烘干等繁杂工序。
[0024]所述纤维级左旋聚乳酸粉体是将纤维级左旋聚乳酸切片通过机械粉碎得到，尺寸为100nm～300nm。在母粒的制备过程中，功能粉体与聚乳酸粉体混合的均匀性优于功能粉体与聚乳酸切片的混合。
[0025]本专利技术的第二方面，提供了一种所述中空蓄热保温聚乳酸纤维的制备方法，包括
以下步骤：
[0026]将碳化锆粉体、二氧化硅粉体和偶联剂粉体混合，经搅拌、分散得到蓄热保温粉体；
[0027]再将上述蓄热保温粉体与纤维级左旋聚乳酸粉体共混，经干燥、螺杆挤压熔融、挤出、水槽冷却、拉条、切粒和干燥后制成蓄热保温母粒；
[0028]将上述制备的蓄热保温母粒与纤维级左旋聚乳酸切片经单独干燥、失重式注射机分别计量共混，经螺杆挤压熔融、异形喷丝板纺丝、环吹风冷却、卷绕、落桶；集束、牵伸、紧张热定型、叠丝、上油、卷曲、切断和成包工序，得到所述中空蓄热保温聚乳酸纤维。
[0029]所述蓄热保温母粒与纤维级左旋聚乳酸切片经单独干燥，干燥时的最高温度为120℃，干燥时间12～16h。
[0030]所述异形喷丝板选自3C中空喷丝板或四T中空喷丝板中的一种。
[0031]所述异形喷丝板纺丝的温度为230～250℃，纺速为950～1100m/本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中空蓄热保温聚乳酸纤维，其特征在于，是由以下重量百分含量的组分制成：蓄热保温母粒5～10％和纤维级左旋聚乳酸切片90～95％；所述蓄热保温母粒是由以下重量百分含量的组分制成：蓄热保温粉体10～15％和纤维级左旋聚乳酸粉体85～90％；所述蓄热保温粉体是由以下重量百分含量的组分制成：碳化锆粉体4～7％、二氧化硅粉体0.5～1％和偶联剂粉体92～95.5％。2.根据权利要求1所述的中空蓄热保温聚乳酸纤维，其特征在于，所述中空蓄热保温聚乳酸纤维，是由以下重量百分含量的组分制成：蓄热保温母粒5～7％和纤维级左旋聚乳酸切片93～95％；所述蓄热保温母粒是由以下重量百分含量的组分制成：蓄热保温粉体10～13％和纤维级左旋聚乳酸粉体87～90％；所述蓄热保温粉体是由以下重量百分含量的组分制成：碳化锆粉体4～6％、二氧化硅粉体0.5～0.8％和偶联剂93.2～95.5％。3.根据权利要求1或2所述的中空蓄热保温聚乳酸纤维，其特征在于，所述碳化锆粉体选用气相法制备的粉体，平均粒径是20～40nm。4.根据权利要求1或2所述的中空蓄热保温聚乳酸纤维，其特征在于，所述二氧化硅粉体选用疏水性气相二氧化硅粉体，平均粒径是20～40nm。5.根据权利要求1或2所述的中空蓄热保温聚乳酸纤维，其特征在于，所述偶联剂粉体选自3
‑
缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷偶联剂粉体、新烷氧基三钛酸酯偶联剂粉体、异丙基三钛酸酯偶联剂粉体中的至少一种。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：王佳欢，李忠，李东华，陈辉华，陆育明，冯忠耀，王缘，杨卫忠，顾惠琴，周永华，
申请(专利权)人：上海德福伦化纤有限公司，
类型：发明
国别省市：