本發(fā)明涉及紡紗，具體涉及一種多層級快速導(dǎo)熱耐高溫彈性紗線及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著科技的發(fā)展和社會的進(jìn)步，高性能紡織材料成為當(dāng)前的熱門研究課題。在耐高溫纖維材料領(lǐng)域，各種高性能無機(jī)纖維基本處于主導(dǎo)地位，有機(jī)纖維耐高溫性最好的如芳綸纖維，承受溫度最高為400℃左右；而無機(jī)纖維如碳纖維耐高溫可以達(dá)到2000℃以上。由于無機(jī)纖維的高剛性等問題，限制了其應(yīng)用范圍，因此開發(fā)出具有更好的耐高溫性能的有機(jī)纖維成為熱點。

2、目前對耐高溫有機(jī)纖維和紗線的研究中，一般采用涂覆、混紡等方式將阻燃耐高溫涂料涂覆在纖維表面形成阻燃層或者將阻燃有機(jī)纖維與原纖維混紡來制備耐高溫紗線。例如，公開號為cn108396476a的專利公開了一種耐高溫滌綸紗線的制備工藝，將5％-15％的聚四氟乙烯、1.5％-3.5％的交聯(lián)劑、0.3％-0.8％的防老化劑、4％-9％的無水助劑、0.2％-0.4％的消泡劑、1.8％-4.2％的催化劑和55-80％的水放入攪拌機(jī)中制備成漿料，然后通過漿紗裝置涂覆到滌綸紗線表面，再將噴涂后的滌綸紗線打卷即可得到耐高溫滌綸紗線。該方法雖然可以使得無法耐高溫的有機(jī)滌綸纖維變成耐高溫滌綸纖維，但存在涂覆后紗線手感變差和耐高溫性能不好的問題，無法滿足在一些服用和對超高溫的環(huán)境來使用。

3、公開號為cn108251931a的專利公開了一種耐高溫的共混紗線及其生產(chǎn)工藝。該發(fā)明包括外層和芯層，所述外層包覆在芯層上，所述外層包括由內(nèi)到外設(shè)置的阻燃層、防油層以及皮層聚合物，芯層包括主芯線以及與主芯線相互交捻的調(diào)溫粘膠纖維，所述主芯線由聚酰亞胺纖維與聚醚酮共混形成。該發(fā)明的好處是：具備優(yōu)秀的耐高溫性能以及防油污性能，適于制造餐廳用防油污地毯，實用有效。但在耐高溫性能上該紗線無法達(dá)到無機(jī)纖維的水準(zhǔn)。

4、在無機(jī)纖維中玄武巖纖維具有良好的阻燃隔熱性，長期工作范圍在-269℃～650℃之間，短期可耐高溫達(dá)1300℃，常被用于一些阻燃隔熱的場景。碳纖維作為最常用的無機(jī)纖維之一，其性能優(yōu)異，強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、耐高溫性好、導(dǎo)熱性好。為了提升有機(jī)纖維的耐高溫性能，公開號為cn102154753a的專利公開了一種玄武巖包纏紗，在玄武巖纖維外層繞上混合紗線制備成玄武巖纖維包纏紗。該紗線屬于有機(jī)無機(jī)復(fù)合紗線，可以大大提升有機(jī)纖維的耐高溫性能；但由于玄武巖纖維作為芯紗，導(dǎo)致紗線整體缺乏彈性，舒適性較差，不利于該紗線的進(jìn)一步應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于背景技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本技術(shù)提供了一種多層級快速導(dǎo)熱耐高溫彈性紗線及其制備方法，利用編織機(jī)或包纏紡紗機(jī)將隔熱無機(jī)纖維長絲、導(dǎo)熱無機(jī)纖維長絲依次編織或包纏在彈性芯紗表面，制備成彈性復(fù)合芯紗，再利用摩擦紡在復(fù)合芯紗表面包覆阻燃短纖維，以形成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、強(qiáng)度高、耐高溫性好的有機(jī)無機(jī)復(fù)合多層級耐高溫紗線，以彌補(bǔ)有機(jī)柔軟纖維無法阻燃耐高溫的缺陷。

2、第一方面，本技術(shù)實施例提供了一種多層級快速導(dǎo)熱耐高溫彈性紗線，由內(nèi)至外依次包括彈性芯紗、功能層、以及阻燃短纖維包覆層；

3、所述功能層包括若干層隔熱無機(jī)纖維包覆層和導(dǎo)熱無機(jī)纖維包覆層，所述功能層的層數(shù)為偶數(shù)層，并且所述隔熱無機(jī)纖維包覆層和導(dǎo)熱無機(jī)纖維包覆層由內(nèi)向外交叉布置或由內(nèi)向外依次為若干層隔熱無機(jī)纖維包覆層和若干層導(dǎo)熱無機(jī)纖維包覆層。

4、本技術(shù)實施例的技術(shù)方案中，導(dǎo)熱無機(jī)纖維包覆層作為導(dǎo)熱層可以快速將高溫接觸點的熱量傳遞擴(kuò)散，可以有效降低接觸點的溫度，隔熱無機(jī)纖維包覆層為隔熱層，經(jīng)過導(dǎo)熱無機(jī)纖維包覆層導(dǎo)熱擴(kuò)散，當(dāng)熱量傳遞至隔熱無機(jī)纖維包覆層時，隔熱無機(jī)纖維包覆層可以有效阻隔剩余熱量向內(nèi)部彈性纖維的傳遞，避免了彈性纖維結(jié)構(gòu)被高溫破壞，紗線整體的耐高溫性能得到極大提升。

5、在一些實施例中，所述功能層的層數(shù)為2層，從里到外依次為隔熱無機(jī)纖維包覆層和導(dǎo)熱無機(jī)纖維包覆層。

6、該實施例中，隔熱無機(jī)纖維提供良好的耐高溫性能和機(jī)械強(qiáng)度，而導(dǎo)熱無機(jī)纖維則提供高導(dǎo)熱性能和輕質(zhì)特性。兩層結(jié)構(gòu)相對簡單，便于生產(chǎn)和維護(hù)。

7、在一些實施例中，所述功能層的層數(shù)為4層，從里到外依次為隔熱無機(jī)纖維包覆層、隔熱無機(jī)纖維包覆層、導(dǎo)熱無機(jī)纖維包覆層和導(dǎo)熱無機(jī)纖維包覆層，或者依次為隔熱無機(jī)纖維包覆層、導(dǎo)熱無機(jī)纖維包覆層、隔熱無機(jī)纖維包覆層和導(dǎo)熱無機(jī)纖維包覆層。

8、該實施例中，功能層依次為隔熱無機(jī)纖維包覆層、隔熱無機(jī)纖維包覆層、導(dǎo)熱無機(jī)纖維包覆層和導(dǎo)熱無機(jī)纖維包覆層，兩層的隔熱纖維長絲增強(qiáng)了紗線的耐高溫性能，兩層的導(dǎo)熱纖維增強(qiáng)了紗線的導(dǎo)熱性，對稱的排列方式有助于提高紗線的整體穩(wěn)定性和力學(xué)性能?；蛞来螢楦魺釤o機(jī)纖維包覆層、導(dǎo)熱無機(jī)纖維包覆層、隔熱無機(jī)纖維包覆層和導(dǎo)熱無機(jī)纖維包覆層，每層材料的交替排列使得紗線在耐高溫和導(dǎo)熱方面都有均衡的表現(xiàn)，交替結(jié)構(gòu)有助于熱量在紗線內(nèi)部均勻傳導(dǎo)。

9、在一些實施例中，所述功能層的層數(shù)為6層，從里到外依次為3層隔熱無機(jī)纖維包覆層和3層導(dǎo)熱無機(jī)纖維包覆層，或者依次為隔熱無機(jī)纖維包覆層、導(dǎo)熱無機(jī)纖維包覆層、隔熱無機(jī)纖維包覆層、導(dǎo)熱無機(jī)纖維包覆層、隔熱無機(jī)纖維包覆層和導(dǎo)熱無機(jī)纖維包覆層。

10、該實施例中，功能層依次為3層隔熱無機(jī)纖維包覆層和3層導(dǎo)熱無機(jī)纖維包覆層，更多的層數(shù)意味著更高的耐高溫和導(dǎo)熱性能，明確的層數(shù)分配有助于精確控制紗線的性能?；蛞来螢楦魺釤o機(jī)纖維包覆層、導(dǎo)熱無機(jī)纖維包覆層、隔熱無機(jī)纖維包覆層、導(dǎo)熱無機(jī)纖維包覆層、隔熱無機(jī)纖維包覆層和導(dǎo)熱無機(jī)纖維包覆層，交替排列使得紗線在耐高溫和導(dǎo)熱方面都有優(yōu)異的表現(xiàn)，同時保持了良好的力學(xué)性能，多層交替結(jié)構(gòu)有助于優(yōu)化熱管理，特別是在復(fù)雜的熱環(huán)境中的應(yīng)用。

11、隔熱無機(jī)纖維長絲的使用提高了紗線在高溫環(huán)境下的穩(wěn)定性和耐用性，導(dǎo)熱無機(jī)纖維的加入使得紗線能夠快速傳導(dǎo)熱量，適用于需要散熱的應(yīng)用。多層結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了紗線的強(qiáng)度和彈性，使其更適應(yīng)于力學(xué)負(fù)荷較大的環(huán)境。通過不同材料的組合和排列，紗線能夠更好地管理熱量的傳導(dǎo)和分布。

12、在一些實施例中，所述隔熱無機(jī)纖維包覆層和導(dǎo)熱無機(jī)纖維包覆層中的隔熱無機(jī)纖維長絲和導(dǎo)熱無機(jī)纖維長絲以交叉編織結(jié)構(gòu)編織于所述彈性芯紗上或采用螺旋纏繞結(jié)構(gòu)纏繞于所述彈性芯紗上；所述隔熱無機(jī)纖維長絲的線密度為4tex～25tex，所述隔熱無機(jī)纖維為玄武巖纖維或玻璃纖維；所述導(dǎo)熱無機(jī)纖維長絲的線密度為5tex～50tex，所述導(dǎo)熱無機(jī)纖維為碳纖維、石墨烯纖維、碳化硅陶瓷纖維、氮化硼陶瓷纖維及金屬纖維中的一種；所述阻燃短纖維包覆層中的阻燃短纖維以相互抱合纏繞的方式包覆于所述功能層表面，形成多層級復(fù)合結(jié)構(gòu)紗線；所述彈性芯紗為氨綸長絲、硅膠長絲及乳膠長絲中的一種或多種，且所述彈性芯紗的細(xì)度為100d～1000d；所述阻燃短纖維包覆層的原料為阻燃錦綸、阻燃粘膠、芳綸纖維和聚酰亞胺纖維中的一種或多種。

13、該實施例中，交叉編織可以增加紗線的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，使其在受到外力時不易變形，編織結(jié)構(gòu)有助于分散負(fù)荷，提高紗線的整體力學(xué)性能。螺旋纏繞使得隔熱無機(jī)纖維長絲和導(dǎo)熱無機(jī)纖維長絲均勻分布在彈性芯紗上，有助于性能的均勻性，螺旋結(jié)構(gòu)有助于熱量沿著紗線長度方向傳導(dǎo)。

14、隔熱無機(jī)纖維長絲的線密度為4tex～25tex，確保了紗線在保持強(qiáng)度和耐熱性的同時，不會過于厚重。導(dǎo)熱無機(jī)纖維長絲的線密度為5tex～50tex，有助于實現(xiàn)最佳的導(dǎo)熱性能和紗線整體質(zhì)量。阻燃短纖維包覆層相互抱合纏繞的方式有助于提高紗線的阻燃性能，減少燃燒時火焰的傳播。多層級復(fù)合結(jié)構(gòu)提高紗線的耐用性和安全性。

15、第二方面，本技術(shù)實施例提供了一種多層級快速導(dǎo)熱耐高溫彈性紗線的制備方法，包括以下步驟：

16、s1、獲取功能層層數(shù)及功能層組成；

17、s2、利用編織機(jī)或包纏紡紗機(jī)將所述功能層包纏于彈性芯紗表面，得到隔熱無機(jī)纖維和導(dǎo)熱無機(jī)纖維復(fù)合彈性芯紗；

18、s3、采用摩擦紡的方式在所述隔熱無機(jī)纖維和導(dǎo)熱無機(jī)纖維復(fù)合彈性芯紗表面包覆阻燃短纖維，得到多層級快速導(dǎo)熱耐高溫彈性紗線。

19、在本技術(shù)實施例的技術(shù)方案中，根據(jù)最終產(chǎn)品的性能要求來確定功能層的層數(shù)和每一層的具體組成，包括隔熱無機(jī)纖維和導(dǎo)熱無機(jī)纖維的排列順序、比例等，采用編織機(jī)或包纏紡紗機(jī)，將隔熱無機(jī)纖維和導(dǎo)熱無機(jī)纖維編織或包纏于彈性芯紗表面，使得紗線具有了快速導(dǎo)熱和耐高溫的特性，同時保持了彈性。通過摩擦紡技術(shù)，將阻燃短纖維均勻地包覆在復(fù)合彈性芯紗的表面，增加了紗線的阻燃性能。

20、編織機(jī)構(gòu)編織過程中，玄武巖纖維和碳纖維隨走馬錠移動和輸出，此過程不存在加捻效應(yīng)，包纏紡紗機(jī)包纏過程中隔熱無機(jī)纖維和導(dǎo)熱無機(jī)纖維長絲螺旋纏繞于芯紗上，此過程也不存在加捻效應(yīng)，避免了隔熱無機(jī)纖維和導(dǎo)熱無機(jī)纖維因加捻和自捻而發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞，大大提升了紗線的力學(xué)性能。采用摩擦紡紗技術(shù)在紗線表面包覆一層柔性阻燃短纖維，該方法包覆過程中不會使芯紗產(chǎn)生捻度，因此隔熱無機(jī)纖維和導(dǎo)熱無機(jī)纖維不會發(fā)生結(jié)構(gòu)損壞，保證了紗線的力學(xué)性能，同時柔性阻燃短纖維的包覆為復(fù)合芯紗提供保護(hù)，提升了紗線的柔軟性、耐磨性和親膚性。

21、在一些實施例中，所述步驟s2包括以下操作步驟：

22、將彈性芯紗從第一紗管退繞下來，從編織機(jī)芯紗喂入羅拉喂入，穿過導(dǎo)紗管，經(jīng)過導(dǎo)紗輪，從第一輸出羅拉喂出，編織機(jī)走馬錠上安裝有功能層紗管，紡紗時走馬錠紗管上的功能層的隔熱無機(jī)纖維長絲或?qū)釤o機(jī)纖維長絲退繞下來，相互交錯編織在彈性芯紗表面，形成皮芯結(jié)構(gòu)，再經(jīng)過輸出卷繞到紗筒上，得到彈性編織芯紗；

23、根據(jù)s1的功能層層數(shù)及功能層組成改變功能層紗管的種類，重復(fù)上述步驟，得到隔熱無機(jī)纖維和導(dǎo)熱無機(jī)纖維復(fù)合彈性編織芯紗。

24、該實施例中，通過交織編織的方式，隔熱無機(jī)纖維和導(dǎo)熱無機(jī)纖維長絲能夠有效地增強(qiáng)彈性芯紗的導(dǎo)熱性和耐高溫性。皮芯結(jié)構(gòu)的形成提高了紗線的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，使其在受到外力時不易變形。編織過程使得紗線在保持彈性的同時，還獲得了額外的力學(xué)強(qiáng)度。通過調(diào)整功能層的層數(shù)和組成，可以精確地定制紗線的性能，滿足不同應(yīng)用的需求。

25、在一些實施例中，所述編織機(jī)芯紗喂入羅拉的速度為2～6m/min，走馬錠轉(zhuǎn)速為30～500r/min，紗線輸出羅拉的速度為4～18m/min，芯紗的牽伸倍數(shù)為1～2倍。

26、該實施例中，控制喂入速度有助于確保彈性芯紗在編織過程中穩(wěn)定，減少斷紗和張力問題。走馬錠轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)可以控制隔熱無機(jī)纖維或?qū)釤o機(jī)纖維長絲在彈性芯紗上的編織密度，從而影響紗線的導(dǎo)熱性和耐高溫性。較高的轉(zhuǎn)速可以提高生產(chǎn)效率，但過高的轉(zhuǎn)速可能導(dǎo)致紗線張力過大或編織不穩(wěn)定，因此需要在一個合理的范圍內(nèi)調(diào)整。輸出羅拉的速度需要與編織速度相匹配，以確保紗線在卷繞過程中不會過度緊張或松弛。適當(dāng)?shù)木砝@速度有助于保持紗線的結(jié)構(gòu)和性能，避免在卷繞過程中產(chǎn)生缺陷。牽伸倍數(shù)決定了彈性芯紗在編織過程中的延伸程度，從而影響最終紗線的彈性和恢復(fù)能力，適當(dāng)?shù)臓可炜梢栽鰪?qiáng)紗線的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，但過度的牽伸可能會導(dǎo)致紗線損傷。

27、通過在編織過程中預(yù)拉伸彈性芯紗，使隔熱無機(jī)纖維和導(dǎo)熱無機(jī)纖維編織于拉伸后的彈性芯紗表面，得到可拉伸和回縮的彈性編織紗，使紗線具有良好的彈性。

28、在一些實施例中，所述步驟s2包括以下操作步驟：

29、將彈性芯紗從第二紗管退繞下來，從包纏紡紗機(jī)喂入羅拉喂入，經(jīng)過空心錠從第二輸出羅拉輸出，同時空心管上的功能層中的隔熱無機(jī)纖維長絲或?qū)釤o機(jī)纖維長絲螺旋纏繞于彈性芯紗表面，最后經(jīng)卷繞機(jī)構(gòu)卷繞得到彈性包纏芯紗；

30、根據(jù)s1的功能層層數(shù)及功能層組成改變功能層紗管的種類，重復(fù)上述步驟，得到隔熱無機(jī)纖維和導(dǎo)熱無機(jī)纖維復(fù)合彈性包纏芯紗。

31、該實施例中，螺旋纏繞的方式能夠使功能層均勻地包覆在彈性芯紗上，從而提供均勻的導(dǎo)熱和耐高溫性能。螺旋結(jié)構(gòu)有助于提高紗線的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，使其在受到外力時更加耐用。通過改變功能層紗管的種類，可以輕松調(diào)整功能層的層數(shù)和組成，以適應(yīng)不同的應(yīng)用需求。

32、在一些實施例中，所述包纏紡紗機(jī)芯紗喂入羅拉速度為2.5～10m/min，紗線輸出羅拉速度為5～20m/min，空心錠轉(zhuǎn)速為2000～8000r/min，芯紗的牽伸倍數(shù)為1～2倍。

33、該實施例中，喂入速度有助于確保彈性芯紗在包纏過程中穩(wěn)定，減少斷紗和張力問題。輸出羅拉的速度需要與包纏速度相匹配，以確保紗線在卷繞過程中不會過度緊張或松弛。空心錠轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)可以控制隔熱無機(jī)纖維或?qū)釤o機(jī)纖維長絲在彈性芯紗上的包纏密度，從而影響紗線的導(dǎo)熱性和耐高溫性。牽伸倍數(shù)決定了彈性芯紗在包纏過程中的延伸程度，從而影響最終紗線的彈性和恢復(fù)能力。適當(dāng)?shù)臓可毂稊?shù)可以增強(qiáng)紗線的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，但過度的牽伸可能會導(dǎo)致紗線損傷。

34、在一些實施例中，所述步驟s3包括以下操作步驟：

35、將隔熱無機(jī)纖維和導(dǎo)熱無機(jī)纖維復(fù)合彈性編織芯紗從第三紗管退繞下來，從摩擦紡芯紗喂入羅拉喂入，經(jīng)過兩個塵籠形成的楔型槽，阻燃短纖維紗條經(jīng)喂入羅拉進(jìn)入分梳輥，分梳后的散纖維通過負(fù)壓吸風(fēng)與塵籠的摩擦力作用包覆在復(fù)合芯紗表面，形成多層級快速導(dǎo)熱耐高溫彈性紗線，最后經(jīng)第三輸出羅拉輸出并卷繞于第四紗管上。

36、該實施例中，通過摩擦紡技術(shù)，阻燃短纖維能夠均勻地包覆在復(fù)合彈性編織芯紗的表面，形成多層級結(jié)構(gòu)，提高了紗線的阻燃性能和耐高溫性。摩擦紡技術(shù)提供了高效的包覆過程，減少了生產(chǎn)時間，提高了生產(chǎn)效率。通過負(fù)壓吸風(fēng)和塵籠的摩擦力作用，可以精確控制阻燃短纖維的包覆密度和均勻性，從而保證紗線質(zhì)量的一致性。

37、在一些實施例中，所述摩擦紡芯紗喂入羅拉的速度為2～5m/min，阻燃短纖維粗條喂入速度為0.5～2m/min，阻燃短纖維分梳輥的轉(zhuǎn)速為2000～4000r/min，連接塵籠的摩擦輥轉(zhuǎn)速為2500～5000r/min，第三輸出羅拉的速度為3～10m/min，紗筒卷繞速度為3.2～12m/min。

38、該實施例中，喂入速度有助于確保復(fù)合彈性編織芯紗在摩擦紡過程中穩(wěn)定，減少斷紗和張力問題。分梳輥的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)可以控制阻燃短纖維的分梳效果，從而影響紗線的包覆密度和均勻性。摩擦輥的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)可以控制阻燃短纖維與塵籠之間的摩擦力，從而影響紗線的包覆效果。輸出羅拉的速度需要與摩擦紡過程相匹配，以確保紗線在卷繞過程中不會過度緊張或松弛。卷繞速度的調(diào)節(jié)可以控制紗線在紗筒上的卷繞效果，從而影響紗線的結(jié)構(gòu)和性能。

39、上述說明僅是本技術(shù)技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本技術(shù)的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本技術(shù)的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉本技術(shù)的具體實施方式。