一種納米碳化鋯聚酯全拉伸絲及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種聚酯全拉伸絲及其制備方法，特別涉及一種具有高功效雙向感應(yīng)蓄能放熱保溫保暖功能特性的納米碳化鋯聚酯全拉伸絲及其制備方法，屬于新型功能化纖維材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，市場(chǎng)上開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的用于紡織品領(lǐng)域的保溫保暖材料主要有中空纖維、超細(xì)纖維、相變發(fā)熱保溫保暖材料和遠(yuǎn)紅外保溫保暖材料等，這些材料遵循傳統(tǒng)保溫保暖材料的基本原理，利用熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流或熱輻射機(jī)理或者靠外部環(huán)境來(lái)吸熱或者放熱功能而達(dá)到保溫保暖的目的，然而，其吸熱儲(chǔ)能、放熱保溫保暖的效果不太理想。因此，研宄與開(kāi)發(fā)新型功能化、智能型、環(huán)保型的吸熱儲(chǔ)能、放熱保溫保暖材料已成為紡織品領(lǐng)域的保暖保溫纖維材料研宄的重點(diǎn)。
[0003]對(duì)能獲得更高功效、具有最大吸熱儲(chǔ)能、放熱保溫保暖功能的納米碳化鋯材料(ZrC)的研宄發(fā)現(xiàn)，納米碳化鋯材料比純金屬或非金屬材料具有較高的遠(yuǎn)紅外發(fā)射率，具有更好的熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流以及熱輻射特性，尤其是納米碳化鋯材料具有高效吸收陽(yáng)光中波長(zhǎng)為0.1?2.0 um遠(yuǎn)紅外線(xiàn)總能量的95%以上的能力以及吸收遠(yuǎn)紅外發(fā)射率達(dá)到87%以上，特殊條件下可達(dá)到92%，同時(shí)還有能反射大于2.0 um波長(zhǎng)紅外線(xiàn)的功能，即反射人體輻射的近紅外線(xiàn)(4?14 um)。因此，納米碳化鋯是一種具有更好的遠(yuǎn)近紅外線(xiàn)和可見(jiàn)光吸收性能的新型高功能、智能型、環(huán)保型的材料，用這種納米碳化錯(cuò)材料制備獲得的納米碳化錯(cuò)聚酯預(yù)取向絲具備雙向感應(yīng)吸熱儲(chǔ)能、放熱保溫保暖功能的功效，具有良好的可持續(xù)發(fā)展前景。
[0004]在本發(fā)明作出之前，中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利(CN103132177A)公開(kāi)了一種納米碳化鋯感應(yīng)蓄熱保溫聚酯纖維及其制備方法。以納米碳化鋯為添加劑，在線(xiàn)添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.0?8.0%，與聚酯切片在螺桿中均勻共混熔融，共混熔體從噴絲板微孔中擠出，經(jīng)冷卻固化成形和油嘴上油集束工藝，以卷繞速度3000m/min?3200m/min卷繞制成POY絲筒，經(jīng)平衡后，再進(jìn)行拉伸變形，制得納米碳化鋯感應(yīng)蓄熱保溫聚酯纖維。由于所添加的納米碳化鋯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅為1.0?8.0%，因此，制備獲得的纖維在放熱保溫保暖及雙向感應(yīng)吸熱儲(chǔ)能功能方面效果欠佳，尤其是在環(huán)境溫度很低或極低的情況下還達(dá)不到人體保溫保暖功能的要求；同時(shí)，還由于在該項(xiàng)技術(shù)中，紡絲過(guò)程中加入的納米碳化鋯添加劑呈納米顆粒狀態(tài)存在于熔體中或纖維表面，在制成POY絲與拉伸變形加工過(guò)程中，纖維需要在拉伸變形裝置設(shè)備表面接觸才能進(jìn)行拉伸變形，由于紡絲拉伸一步法的技術(shù)是采用熱輥拉伸工序，尤其是制備POY絲的紡絲過(guò)程中采用常規(guī)的上下大導(dǎo)絲盤(pán)卷繞系統(tǒng)裝置，其絲束與上下大導(dǎo)絲盤(pán)卷繞系統(tǒng)裝置之間的摩擦系數(shù)和摩擦阻力及拉伸張力較大，導(dǎo)致絲束拉伸張力較大，均勻穩(wěn)定性較差，當(dāng)添加了納米碳化鋯的POY絲在拉伸變形裝置設(shè)備表面進(jìn)行拉伸變形時(shí)，摩擦系數(shù)、摩擦阻力及拉伸變形張力比未添加納米碳化鋯的絲束有所增加，當(dāng)所添加的納米碳化鋯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)8.0%以上進(jìn)行紡絲時(shí)，將導(dǎo)致加工過(guò)程中毛絲斷頭多，造成POY絲產(chǎn)品質(zhì)量的均勻穩(wěn)定性較差，制成的POY絲的后拉伸變形性能劣化，甚至使生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。因此，采用現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝，所添加的納米碳化鋯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)必須限制在8.0%以下，才能保證生產(chǎn)正常進(jìn)行，獲得較好的產(chǎn)品質(zhì)量。由于上述原因，現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法提供產(chǎn)品質(zhì)量好，并具有高功效、雙向感應(yīng)蓄能放熱保溫保暖功能特性的聚酯全拉伸絲。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)在制備具有保溫保暖功能聚酯纖維技術(shù)上存在的不足，提供一種可獲得高效選擇性地吸收太陽(yáng)能輻射線(xiàn)中的可見(jiàn)光和近紅外線(xiàn)，以及可反射人體熱輻射熱源，具有高功效雙向感應(yīng)蓄能放熱保溫保暖功能特性的納米碳化鋯聚酯全拉伸絲及其制備方法。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是提供一種納米碳化鋯聚酯全拉伸絲，它包括質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15.0?30.0%納米碳化鋯添加劑，所述納米碳化鋯的粒徑分布為20?60nm ;所述納米碳化錯(cuò)聚醋全拉伸絲的斷裂強(qiáng)度為3.20cN/dtex?3.90cN/dtex，斷裂伸長(zhǎng)率彡20%ο
[0007]本發(fā)明所述的一種納米碳化錯(cuò)聚醋全拉伸絲，它的線(xiàn)密度規(guī)格為56dtex?110dtex/24f ?48f。
[0008]本發(fā)明技術(shù)方案包括一種制備如上所述的納米碳化鋯聚酯全拉伸絲的方法，包括切片干燥、熔融，熔體從噴絲板微孔中擠出，經(jīng)側(cè)吹風(fēng)冷卻固化、集束、拉伸、油嘴上油、預(yù)網(wǎng)絡(luò)和卷繞成型工序，具體步驟及工藝條件如下:
1、在聚酯干切片中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15.0?30.0%的納米碳化鋯添加劑，納米碳化鋯的粒徑分布為20?60nm，再在螺桿中混合熔融均化，得到共混紡絲熔體，共混熔體的紡絲溫度為275 °C?290°C之間；
2、共混紡絲熔體從噴絲板微孔中擠出成為熔體細(xì)流，經(jīng)側(cè)吹風(fēng)冷卻固化成形，所述側(cè)吹風(fēng)冷卻成形工藝條件為:側(cè)吹風(fēng)速度為0.30?0.60m/s，側(cè)吹風(fēng)溫度為22±2°C，側(cè)吹風(fēng)濕度為75 ±5%;
3、經(jīng)集束的絲束輸入熱管進(jìn)行拉伸，熱管溫度控制在175°C?195°C之間，再經(jīng)油嘴上油、預(yù)網(wǎng)絡(luò)，以4000m/min?4500m/min的卷繞速度進(jìn)行卷繞成型，制得具有雙向感應(yīng)蓄能放熱保溫保暖功能特性的納米碳化鋯聚酯全拉伸絲。
[0009]本發(fā)明提供的納米碳化鋯聚酯全拉伸絲，其制備方法是采用熱管紡絲(TCS) —步法技術(shù)，絲束在紡絲拉伸過(guò)程中僅僅只需要與熱管中的熱空氣作為介質(zhì)接觸的條件下進(jìn)行拉伸，就能制得納米碳化鋯聚酯全拉伸絲，而不需要與設(shè)備表面接觸才能完成拉伸過(guò)程，因此，當(dāng)所添加的納米碳化鋯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)含量為15.0?30.0%時(shí)，由于絲束是在熱管中的熱空氣介質(zhì)中進(jìn)行拉伸，其拉伸過(guò)程不與設(shè)備表面接觸摩擦，其拉伸摩擦系數(shù)和摩擦阻力及拉伸張力比采用紡絲拉伸一步法的摩擦系數(shù)和摩擦阻力及拉伸張力小，完全能滿(mǎn)足在線(xiàn)添加納米碳化鋯質(zhì)量分?jǐn)?shù)含量為15.0?30.0%時(shí)制備納米碳化鋯聚酯全拉伸絲的生產(chǎn)過(guò)程中毛絲斷頭少、產(chǎn)品質(zhì)量好、正常生產(chǎn)的要求；同時(shí)，也解決了現(xiàn)有紡絲拉伸一步法在線(xiàn)添加含量為15.0%?30.0%納米碳化鋯制備納米碳化鋯聚酯纖維時(shí)出現(xiàn)毛絲斷頭多、生產(chǎn)不能正常進(jìn)行的難題和缺陷。在本發(fā)明技術(shù)方案中，添加的具有高熔點(diǎn)、高強(qiáng)度和耐腐蝕的過(guò)渡金屬碳化物材料納米碳化鋯，添加劑呈納米顆粒狀態(tài)存在于熔體中或纖維表面，其含量達(dá)到了 15.0?30.0%，制得的聚酯全拉伸絲及其制品具有高功效雙向感應(yīng)蓄能放熱保溫保暖功能特性。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
1、本發(fā)明采用在線(xiàn)添加納米碳化鋯與聚酯干切片在螺桿中進(jìn)行共混熔融、熱管紡絲一步法技術(shù)，由此可獲得添加含量高達(dá)30.0%的納米碳化鋯聚酯全拉伸絲的制備方