專利名稱：一種納米量子能改性纖維及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種合成纖維及其制備方法，具體的，本發明涉及一種納米量子能改性纖維及其制備方法。
背景技術：
滌綸是世界產量最大，應用最廣泛的合成纖維品種，目前滌綸占世界合成纖維產量的60%以上。大量用于衣料、床上用品、各種裝飾布料、國防軍工特殊織物等紡織品以及其他工業用纖維制品，如過濾材料、絕緣材料、輪胎簾子線、傳送帶等。近年來，隨著國內經濟持續快速增長和國內居民消費能力的不斷提高，國內地區滌綸短纖維的需求量也不斷增 長。中國滌綸系列產品產能以驚人的速度增長著，滌綸纖維產能的迅速增長，使得中國正逐漸發展成為世界滌綸類產品的重要加工基地。滌綸纖維是所有紡織纖維中加工總量最多的化纖品種，開發差別化品種，提高產品附加值，提高企業經濟效益，對整個化纖工業的影響至關重要；產品差別化是滌綸的發展方向，而中國的滌綸纖維生產企業也正是沿著這個方向發展。因此滌綸行業還有很大的開發潛力。本申請的發明人致力于將礦石的特殊功能性方面的特點引人到滌綸纖維的合成中，以研究開發出具有特殊功能的改性纖維。
發明內容
本發明的目的是為了滿足人們對越來越重視紡織材料功能性方面的需要，不斷開發功能性的聚酯纖維，我們通過對自然資源中的一些具有良好功能性的礦石進行篩選，最終確定了五色礦石作為本發明的納米材料的原料，并對傳統的聚酯纖維進行改性。為了實現上述目的，本發明提供了以下技術方案本發明第一方面，提供一種納米量子能改性纖維，所述改性纖維的組分為納米量子能母粒 l-2wt%滌綸切片98_99wt% ；所述納米量子能母粒成分為納米量子能礦石粉 10% 16wt%PET80% 85.5wt%助劑；所述助劑為偶聯劑7.5% 17.5wt%分散劑2.5% 12.5wt%抗氧劑O. 01 % O. lwt%。上述偶聯劑為3-氨丙基三乙氧基硅烷偶聯劑；上述分散劑為亞甲基雙奈磺酸鈉；上述抗氧劑為三(2，4 一二叔丁基苯基)亞磷酸酯。
上述納米量子能母粒直徑為50_80nm。上述改性纖維具有螺旋式卷曲的三維結構。上述改性纖維橫截面為六面體。本發明的第二發明，提供上述納米量子能改性纖維的制備方法，所述制備方法包括以下步驟配料-混合-干燥-紡絲-卷繞-絡桶-集束-拉伸-熱定型-切斷-打包。上述紡絲及后處理工藝參數為紡絲速度1000m/min，熔融溫度280°C，FR-I轉速1500r/min, FR-2 轉速 l500r/min，SR 轉速 l800r/min，DF-3 蒸汽壓力 I. 3MPa, HF 蒸汽壓力
I.25MPa，總牽伸倍數4. 05。上述紡絲步驟中，采用的噴絲設備的噴絲孔為六邊形的異形截面。
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上述紡絲步驟中，凝固浴時增加三維定型裝置。上述納米量子能母粒的制備方法為(a)將五色礦石在1000°C -1200°C高溫下反復煅燒2_3次，粉碎至50_80nm，獲得礦石粉；(b)在礦石粉中加入水和酵素，發酵60天，再將發酵的礦石粉經納米粉碎，獲得納米量子能礦石粉；(c)對步驟(b)獲得的納米量子能礦石粉進行真空干燥1-1. 5小時；(d)將經步驟(C)處理的納米量子能礦石粉、PET、助劑按照比例混熔造粒，獲得納米量子能母粒。上述步驟(a)中粉碎分二步進行，先用粉碎機初步粉碎五色礦石；再用NNM6高效納米砂磨機進行二次粉碎。上述步驟(b)中，發酵時，礦石粉為75wt%，酵素為5wt%，水為20%;發酵溫度為25°C，濕度為60%。上述步驟(C)中，在120°C的溫度下，對納米量子能礦石粉進行真空干燥。上述步驟(d)中，混熔造粒時，將所有物料高速混合15-20分鐘后出料，再將其投入雙螺桿擠出機熔融共擠，水冷，切粒，干燥，獲得納米量子能母粒。上述步驟(d)中，雙螺桿擠出機1-8區各區溫度分別控制為200°C，215°C，235°C，255 °C, 260°C, 270 °C, 270 °C, 255 °C ;螺桿壓力0. 12Mpa ;螺桿轉速1100r/min ;喂料轉速750r/min ;切粒機轉速1200r/min ;水浴溫度20°C -30°C ;干燥溫度 80°C _100°C。上述步驟(d)中，混熔造粒時，將所有物料高速混合15-20分鐘后出料，再將其投入雙螺桿擠出機熔融共擠，水冷，切粒，干燥，獲得納米量子能母粒。上述五色礦石購自韓國QUANTUM ENERGY公司；規格Si0260%，K20 2%,Fe2038%,Al20325%，其他5%，直徑在0. l-5cm之間。與現有技術相比，本發明的有益效果是選擇新型礦石材料，通過納米處理、發酵，使其礦石的特點可適用于開發功能性纖維，并通過分散處理，使得納米顆粒均勻分散在載體中，通過高速攪拌，混合，熔融，擠出，即可得到納米量子能母粒，并熔融紡絲，工藝無污染，經濟環保。本發明選用的礦石原料經發酵后，功能較多，擴大了量子能改性纖維的適用范圍。該納米量子能改性纖維工藝簡單，適用于工業化生產，且成本較低，清潔無污染，符合環保要求。本發明所制備的量子能改性纖維相對于普通滌綸纖維，不僅可以常溫染色，節能減排，還賦予纖維新的功能性(I)天然溫度調節功能；(2)遠紅外釋放功能；(3)抗菌除臭功能；(4)突出的吸濕排汗功能。用該纖維制成的面料具有易染色、光澤好等特點，可廣泛用于家紡領域，服裝領域，裝飾領域等。異形截面改善了纖維的光澤，是特別為紡紗織造設計的；而三維卷曲結構則增加纖維的蓬松的感覺，特別適合作為填充料。
圖I是噴絲孔異形截面示意圖。
圖2是螺旋式卷曲的三維結構纖維示意圖。
具體實施例方式實施例I納米量子能母粒的制備工藝
(I)納米量子能礦石粉的制備。將一種五色礦石(韓國QUANTUM ENERGY公司；規格SiO2 60%, K2O 2%，Fe2038%，Al20325%，其他 5%，直徑在 O. l_5cm 之間)在 1200。。高溫下反復煅燒2-3次，每次2小時，去除礦石中的無效成分，通過普通的粉碎機初步粉碎礦石，再用干法粉碎設備-NNM6高效納米砂磨機進行二次粉碎，使得納米五色礦石粉粒徑在50-80nm。將制備得到的納米五色礦石粉在恒溫恒濕條件下混入水和發酵用酵素進行發酵處理60日后，干燥后納米粉碎30分鐘制得納米量子能礦石粉。其發酵工藝如下
H2O20%
發酵用醇素5%
礦石粉75%
yg t-if
濕度60%(2)真空干燥，在120°C的溫度下，對納米量子能礦石粉進行真空干燥I. 5小時；(3)混熔造粒，將下述物料高速混合20分鐘后出料，再將其投入雙螺桿擠出機熔融共擠，水冷，切粒，干燥，得到納米量子能母粒；熔融造粒工藝參數為雙螺桿擠出機1-8區各區溫度分別控制為 200。。，215。。，2350C ,255°C, 260°C，270°C，270°C，255°C ;螺桿壓力
O.12Mpa ;螺桿轉速1100r/min ;喂料轉速750r/min ;切粒機轉速1200r/min ;水浴溫度200C ;干燥溫度100°C。本方案所采用的納米量子能母粒的配方為按照重量百分比包括以下幾種成分納米量子能礦石粉 IOwt %PET85wt %助劑5wt%所述的納米量子能礦石粉為五色礦石經特殊工藝制作的納米粉，平均粒徑在50nm-80nm ;所述的助劑包括占納米量子能礦石粉質量百分比的下列成分所述助劑為
偶聯劑7.5 17.5wt%分散劑2.5 12.5wt%抗氧劑O. 01 O. Iwt % ；所述的偶聯劑為3-氨丙基三乙氧基硅烷偶聯劑；所述的分散劑為亞甲基雙萘磺酸鈉；所述的抗氧劑為三(2，4 一二叔丁基苯基)亞磷酸酯。實施例2納米量子能改性纖維的制備工藝配料配比為實施例I的納米量子能母粒 l-2wt%滌綸切片98_99wt%發明人通過大量實驗研究得出上述比例；如果納米量子能母粒的比例過大會增加 產品成本，以及對紡絲設備造成堵塞、磨損等不利影響，降低效率和產品品質；而比例過低會使得產品的功能性降低或達不到設計的功能性指標。工藝流程配料-混合-干燥-紡絲-卷繞-絡桶-集束-拉伸-熱定型-切斷-打包。將配好的物料在混合機中均勻混合，再加入紡絲機中拉絲。主要紡絲及后處理工藝參數紡絲速度1000m/min，熔融溫度280°C，FR-1(第一牽伸輥)轉速1500r/min，FR-2(第二牽伸輥)轉速1500r/min，SR (卷繞輥)轉速1800r/min，DF-3 (第三拉伸機)蒸汽壓力1.3MPa，HF (定型輥)蒸汽壓力I. 25MPa，總牽伸倍數4. 05。在紡絲步驟中，有以下優選方案(I)在噴絲設備中，把噴絲孔改成異形截面(如圖I所示)，從而使得到的纖維也為異形截面，最終改善了纖維的光澤度。(2)還可以在傳統的紡絲凝固浴中加上三維定型裝置，從而使得到的纖維并不是二維的單向細長的普通長絲，而是具有螺旋式卷曲的三維結構(如圖2所示)。以上對本發明的描述并不用于限制本發明的范圍。對于本領域的普通技術人員來說，可以根據本發明提供的技術方案做出各種相應的改變，這些改變都應屬于本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種納米量子能改性纖維，其特征在于，所述改性纖維的組分為 納米量子能母粒 l-2wt% 滌綸切片98-99wt% ； 所述納米量子能母粒成分為 納米量子能礦石粉 10% 16wt% PET80% 85. 5wt%助劑； 所述助劑為 偶聯劑7.5% 17.5wt% 分散劑2.5% 12.5wt% 抗氧劑O. 01 % O. lwt%。
2.如權利要求I所述所述納米量子能改性纖維，其特征在于，所述偶聯劑為3-氨丙基三乙氧基硅烷偶聯劑；所述分散劑為亞甲基雙奈磺酸鈉；所述抗氧劑為三(2，4 一二叔丁基苯基)亞磷酸酯。
3.如權利要求2所述納米量子能改性纖維，其特征在于，所述納米量子能母粒直徑為50_80nm。
4.如權利要求2所述所述納米量子能改性纖維，其特征在于，所述改性纖維具有螺旋式卷曲的三維結構。
5.如權利要求1-4任一權利要求所述納米量子能改性纖維，其特征在于，所述改性纖維橫截面為六面體。
6.如權利要求1-4所述納米量子能改性纖維的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟配料-混合-干燥-紡絲-卷繞-絡桶-集束-拉伸-熱定型-切斷-打包。
7.如權利要求6所述納米量子能改性纖維的制備方法，其特征在于，所述紡絲步驟及后處理工藝參數為紡絲速度1000m/min，熔融溫度280°C，FR_1轉速1500r/min，FR-2轉速1500r/min, SR轉速1800r/min，DF-3蒸汽壓力I. 3MPa, HF蒸汽壓力I. 25MPa，總牽伸倍數4.05。
8.如權利要求6所述納米量子能改性纖維的制備方法，其特征在于，所述紡絲步驟中，采用的噴絲設備的噴絲孔為六邊形的異形截面。
9.如權利要求6所述納米量子能改性纖維的制備方法，其特征在于，所述紡絲步驟中，凝固浴時增加三維定型裝置。
10.如權利要求8所述納米量子能改性纖維的制備方法，其特征在于，所述紡絲步驟中，凝固浴時增加三維定型裝置。
11.如權利要求7-10任一權利要求所述納米量子能改性纖維的制備方法，其特征在于，所述納米量子能母粒的制備方法為 (a)將五色礦石在1000°C-1200°C高溫下反復煅燒2_3次，粉碎至50_80nm，獲得礦石粉； (b)在礦石粉中加入水和酵素，發酵60天，再將發酵的礦石粉經納米粉碎，獲得納米量子能礦石粉；(c)對步驟(b)獲得的納米量子能礦石粉進行真空干燥1-1.5小時； (d)將經步驟(c)處理的納米量子能礦石粉、PET、助劑按照比例混熔造粒，獲得納米量子能母粒。
12.如權利要求6所述納米量子能改性纖維的制備方法，其特征在于，所述納米量子能母粒的制備方法為(a)將五色礦石在1000°C-1200°C高溫下反復煅燒2_3次，粉碎至50_80nm，獲得礦石粉； (b)在礦石粉中加入水和酵素，發酵60天，再將發酵的礦石粉經納米粉碎，獲得納米量子能礦石粉； (c)對步驟(b)獲得的納米量子能礦石粉進行真空干燥1-1.5小時； (d)將經步驟(c)處理的納米量子能礦石粉、PET、助劑按照比例混熔造粒，獲得納米量子能母粒。
全文摘要
本發明涉及一種納米量子能改性纖維及其制備方法，所述納米量子能改性纖維的組分為納米量子能母粒1-2wt％，滌綸切片98-99wt％。本發明所制備的量子能改性纖維相對于普通滌綸纖維，不僅可以常溫染色，節能減排，還賦予纖維新的功能性(1)天然溫度調節功能；(2)遠紅外釋放功能；(3)抗菌除臭功能；(4)突出的吸濕排汗功能。用該纖維制成的面料具有易染色、光澤好等特點，可廣泛用于家紡領域，服裝領域，裝飾領域等。
文檔編號D01D5/08GK102828277SQ20121032600
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月5日 優先權日2012年9月5日
發明者徐良平, 肖媛麗, 倪蓉, 徐兆梅 申請人:羅萊家紡股份有限公司