一種納米碳化鋯感應(yīng)蓄熱保溫聚酯假捻變形絲及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種聚酯假捻變形絲及其制備方法，特別涉及一種可獲得具有高效選擇性吸收可見光、反射紅外線和反射人體熱輻射熱源的自動(dòng)感應(yīng)蓄熱保溫功能特性的納米碳化鋯聚酯假捻變形絲及其制備方法，屬于新型功能差別化纖維材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的保溫保暖材料主要依賴于織物的厚度和密度以及增大纖維之間的靜止空氣層而減少服裝的熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流，達(dá)到傳統(tǒng)保溫保暖的目的，但是厚度過大會(huì)造成服裝整體比較臃腫，不便于運(yùn)動(dòng)又缺乏美感。隨著人們對(duì)美的追求，這種被動(dòng)的保溫保暖方式還不能充分滿足人們對(duì)冬季服裝的輕盈保溫保暖功能性和美觀性的要求。
[0003]目前，市場上開發(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)。
[0004]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光中波長為0.1?2.0 um遠(yuǎn)紅外線總能量的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波長紅外線的功能，即反射人體輻射的近紅外線(4?14 um)。因此，納米碳化鋯是一種具有更好的遠(yuǎn)近紅外線和可見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。
[0005]在本發(fā)明作出之前，中國發(fā)明專利(CN103132177A)公開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絲的紡絲過程中采用常規(guī)的上下大導(dǎo)絲盤卷繞系統(tǒng)裝置，其絲束與上下大導(dǎo)絲盤卷繞系統(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8.0%以上進(jìn)行紡絲時(shí)，將導(dǎo)致加工過程中毛絲斷頭多，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纖維。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有蓄熱保溫聚酯纖維制備技術(shù)上存在的不足，提供一種可獲得高效選擇性吸收太陽能輻射線中的可見光和近紅外線，以及可反射人體熱輻射熱源，具備自動(dòng)感應(yīng)儲(chǔ)熱保溫功能特性的納米碳化鋯聚酯假捻變形絲及其制備方法。
[0007]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感應(yīng)蓄熱保溫聚酯假捻變形絲，它包括質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10.0?20.0%的納米碳化鋯，所述的納米碳化鋯粒徑分布為10?10nm ;所述納米碳化鋯感應(yīng)蓄熱保溫聚酯假捻變形絲的斷裂強(qiáng)度為3.1OcN/dtex ?3.80cN/dtex，斷裂伸長率^ 20%ο
[0008]本發(fā)明所述的納米碳化鋯感應(yīng)蓄熱保溫聚酯假捻變形絲的線密度規(guī)格為76dtex ?167dtex/24f ?96f。
[0009]本發(fā)明技術(shù)方案還包括制備如上所述的納米碳化鋯感應(yīng)蓄熱保溫聚酯假捻變形絲的方法，先采用超高速熱管紡POY生產(chǎn)工藝制備預(yù)取向絲，再按DTY生產(chǎn)工藝制備假捻變形絲；超高速熱管紡POY生產(chǎn)工藝包括:在螺桿中在線添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10.0?20.0%的納米碳化鋯添加劑，與聚酯干切片均勻共混熔融，再經(jīng)紡絲、側(cè)吹風(fēng)冷卻后，輸入熱管進(jìn)行預(yù)拉伸，再經(jīng)油嘴上油和卷繞成型，制得具有感應(yīng)蓄熱保溫特性的納米碳化鋯聚酯預(yù)取向絲；其主要工藝參數(shù)為:共混熔體的紡絲溫度為280°C?290°C，側(cè)吹風(fēng)速度為0.35?0.65m/s，側(cè)吹風(fēng)溫度為22±2°C，側(cè)吹風(fēng)濕度為75±5%，熱管溫度控制在165°C?185°C之間，卷繞速度為3600m/min?4000m/min，制成納米碳化錯(cuò)聚醋預(yù)取向絲；DTY生產(chǎn)工藝包括采用原絲架、第一羅拉、第一熱箱、冷卻板、假捻器、第二羅拉、網(wǎng)絡(luò)器、第二熱箱、第三羅拉、上油裝置后，卷繞成型，制得具有感應(yīng)蓄熱保溫特性的納米碳化鋯聚酯假捻變形絲；其主要工藝參數(shù)為:第一熱箱溫度為155?175°C，第二熱箱溫度為140?160°C，拉伸倍數(shù)為1.10?
1.50，摩擦盤表面線速度與絲離開假捻器的速度之比為1:1.85?2.05，卷繞速度為500?650m/mino
[0010]本發(fā)明采用了超高速紡熱管預(yù)拉伸POY工藝技術(shù)，當(dāng)在線添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)含量為
10.0?30.0%納米碳化鋯時(shí)，由于超高速紡熱管低倍預(yù)拉伸制得的POY絲束的拉伸倍數(shù)比與現(xiàn)有技術(shù)中采用的高速紡絲小得多，因此，絲束在整個(gè)紡絲線和平行導(dǎo)絲卷繞系統(tǒng)裝置上，具有較好的抗摩擦能力，保證了生產(chǎn)過程中毛絲斷頭的減少，提高產(chǎn)品質(zhì)量。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
1、本發(fā)明采用納米碳化鋯添加劑與聚酯干切片中在螺桿中進(jìn)行共混紡絲、POY-DTY加工工序及工藝技術(shù)，制備獲得納米碳化鋯感應(yīng)蓄熱保溫聚酯假捻變形絲的制備方法，整個(gè)加工過程沒有廢料排出，達(dá)到了節(jié)能減排、清潔生產(chǎn)和保護(hù)生態(tài)環(huán)境及自然資源的目的，具有良好的可持續(xù)發(fā)展前景。
[0012]2、本發(fā)明通過添加具有高效選擇性吸收太陽能自然能源和可反射人體熱輻射熱源的納米碳化鋯添加劑和采用共混紡絲假捻變形可控技術(shù)及其制備方法，使制得的納米碳化鋯聚酯假捻變形絲具有可永久地充分利用太陽能自然生態(tài)能源和反射人體熱輻射熱源的優(yōu)勢以及雙向感應(yīng)蓄熱保溫功能特性。
[0013]
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述。
[0015]實(shí)施例1
本實(shí)施例提供一種在聚酯干切片中加入納米碳化鋯添加劑進(jìn)行共混熔融、超高速熱管紡POY-DTY工藝技術(shù)，獲得76dtex/24f納米碳化鋯聚酯假捻變形絲的制備方法。其生產(chǎn)工藝及條件如下:
在聚酯切片熔融紡絲中，添加聚酯原料質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10.0%的納米碳化鋯添加劑的添加量，納米碳化鋯的粒徑分布為20nm?60nm之間，加入的納米碳化鋯添加劑與聚酯干切片在螺桿中共混，經(jīng)螺桿熔融擠壓得到共混熔體，共混熔體經(jīng)紡絲箱體、計(jì)量泵、紡絲組件、噴絲板微孔中擠出成形、側(cè)吹風(fēng)冷