[发明专利]一种纳米碳化锆感应蓄热保温聚酯纤维及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米碳化锆感应蓄热保温聚酯纤维制备方法，属于功能纤维材料技术领域。具体为一种以采用在线添加纳米碳化锆于聚酯切片中进行共混熔融纺丝拉伸变形加工制备获得纳米碳化锆感应蓄热保温聚酯纤维的技术。

背景技术

目前，国内外市场上的蓄热保温功能效果的纤维及其产品主要通过以下几种技术途径制备获得，如：微胶囊涂层法制备保温纤维及其产品，但用这种工艺技术方法和设备来制备获得这种产品的透气性不好、手感粗糙，相变材料分散不均匀，易不断渗透流失，使用后不耐洗涤，保温性能及效果较差，因此不能达到产品保暖舒适的要求。其次，在生产制备过程中，有废料污染物排出，对环境污染影响。另外，保温产品还有利用电池和膜状发热体将电能转换为热能的电热织物，有利用铁粉等材料被空气中氧气氧化而发热的化学反应发热织物等，但它们有携带不便和耐久性差等问题，这种性能还不能充分满足冬季服装的轻盈保暖的要求。因此，在保温维及其产品制备方法以及工艺上亟需解决上述问题。

据报道，日本尤尼奇卡公司的Thermotron是把碳化锆(ZrC)加到尼龙丝中去，或者是在纱线的芯部加入碳化锆微粒，将太阳光（可视光线）转换为热能的同时，反射身体发出的远红外线进行保暖。钟纺合纤公司的蓄热保温聚酯材料Ceramino是将远红外线吸收物质均匀地渗透到纤维的分子构造上，从而提高对太阳光等外部红外线的吸收率，同时，吸收人体发出的红外线并转换为热量，发挥其蓄热保温的效果。富士纺公司的INSERARED是加入放射远红外线陶瓷成分的聚酯纤维与棉的混纺素材。然而，目前对于具有蓄热保温性能纤维产品及其生产方法，未见相关的介绍和资料报道。

发明内容

本发明的目的是针对现有聚酯纤维在制备具有保温功能聚酯纤维技术上存在的不足，提供一种在外界环境温度变化时，具有通过吸收或放出热量转换功能的感应材料起到蓄热保温作用的纳米碳化锆感应蓄热保温聚酯纤维及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种纳米碳化锆感应蓄热保温聚酯纤维，它包括质量分数为1.0～8.0%纳米碳化锆，所述纳米碳化锆的粒径分布为10～100nm；所述纤维的断裂强度为3.45cN/dtex～3.68cN/dex，断裂伸长率为20%～30%。

本发明中，所述纳米碳化锆感应蓄热保温聚酯纤维的单丝纤度为2.0dtex～5.0dtex；聚酯纤维的规格为线密度76dtex～168dtex，孔数24f～72f。

本发明技术方案还包括一种制备如上所述的纳米碳化锆感应蓄热保温聚酯纤维的方法，包括切片干燥、熔融挤压、熔体挤出、冷却固化、油嘴上油和卷绕工序，得到POY丝筒，再经平衡、拉伸加捻、热定型和解捻、再热定型、上油、卷绕成型工序，具体步骤及工艺条件如下：

1、在聚酯切片中加入质量分数为1.0～8.0%的添加剂，所述的添加剂为纳米碳化锆，其粒径分布为10～100nm；

2、聚酯切片与添加剂在螺杆中充分混合后，采用5级螺杆熔融挤压工艺得到共混熔体；5级螺杆的温度分别为270±2℃、280±2℃、284±2℃、285±2℃和283±2℃；

3、共混熔体经喷丝板挤出成为熔体细流后，采用缓冷和侧吹风冷却工艺凝固成为丝条；缓冷区温度为296±2℃，侧吹风的工艺条件为：风速0.40～0.65 m/s，风温20±2℃，湿度70±5%； 

4、经喷嘴上油集束的丝束输入第一导丝辊和第二导丝辊，以3000m/min～3200m/mi的卷绕速度进行卷绕成型，制成POY丝筒；

5、将得到的POY丝筒经平衡后，再进行拉伸加捻、热定型和解捻、再热定型、上油、卷绕成型，其拉伸变形工艺为：变形加工速度710～760m/min，拉伸倍数1.60～1.75，摩擦盘的表面速度与丝条离开假捻器的速度之比为1.60～1.65，第一拉伸辊即喂入辊速度为410～460m/min，第一热箱温度180～190℃，第二拉伸辊速度为710～760m/min，第二热箱温度165～175℃，卷绕辊速度660～710m/min，制得纳米碳化锆感应蓄热保温聚酯纤维。

本发明提供一种在熔融纺丝拉伸变形加工中在线添加纳米碳化锆感应材料添加剂，生产纳米碳化锆感应蓄热保温聚酯纤维的制备方法，尤其是涉及一种以采用在线添加纳米碳化锆于聚酯切片中均匀共混熔融纺丝和拉伸变形方法，制备获得纳米碳化锆感应蓄热保温聚酯纤维的制备技术。与现有技术相比，本发明的有益效果是：