[发明专利]一种异形发热聚酯纤维及其制备方法

说明书

本发明公开了一种异形发热聚酯纤维及其制备方法，属于功能纤维材料领域。采用原位聚合法通过酯化和缩聚反应制备改性聚酯，于酯化反应时加入无机发热粒子浆料，所述的无机发热粒子浆料由发热粒子粉体与二元醇混合后经高速搅拌或超声波分散配置而成；以改性聚酯熔体或切片为原料，采用多沟槽异形喷丝板和常规短纤生产设备生产异形截面发热聚酯纤维。本发明制备的纤维同时具有吸收光能发热、吸收利用人体热辐射发热、吸收红外辐射发热功能，不但可以吸收光能发热，还可以吸收利用人体散发出的热辐射达到升温的效果。

技术领域

本发明属于功能纤维材料领域，具体涉及一种异形发热纤维及其制备方法。

背景技术

近些年来，国内外研制开发的发热纤维主要以远红外纤维为主。通过吸收人体发射出的热量，向人体辐射一定波长范围的远红外线，可使人体局部产生温热效应。但是，由于人体所产生的热量有限，此类纤维织物的保温性能也有限，与普通服装相比提高不足1℃。因此，光能发热纤维材料成为研究的热点。

根据光波波长通常将红外光谱分为三个区域：近红外区(0.75～2.5μm)、中红外区(2.5～25μm)和远红外区(25～300μm)。红外线吸收机理是光谱匹配共振吸收，即当辐射源的辐射波长与辐射物的吸收波长一致时，该物体就吸收大量的红外辐射。人体是一种天然的红外线发射源，无论肤色如何，活体皮肤的发射率为98％，人体表面的热辐射波长在2.5～15μm范围，峰值波长约在9.37μm处，其中8～14μm波段的辐射约为人体总辐射能量的46％，同时人体又是良好的红外线吸收体，吸收波长以8～14μm为主，人体发射和吸收的热辐射主要是中红外波段范围。在地面上观测的太阳辐射的波段范围大约为0.295～2.5μm，多属于可见光和近红外波段范围。光能发热纤维是一种可吸收太阳辐射中的可见光与近红外线，且可反射人体热辐射，主要以添加IV族过渡金属碳化物为主，例如ZrC、TiC、HfC，国内有采用电气石粉体和(或)竹炭粉体的。日本德山都和尤尼吉卡公司联合研制出含碳化锆(ZrC)、可吸收太阳能的蓄热保暖纤维“solar-α”。它是一种皮芯复合纤维，芯层为含碳化锆的聚酰胺或聚酯，皮层为普通成纤高聚物，由双螺杆挤出机熔融纺丝而成。这种纤维加工成服装后，阳光照射下服内温度可较普通服装高2～8℃。旭化成公司采用双层结构，外层采用阳光蓄热材料以提高体感升温效果，内层采用混合远红外陶瓷材料，可反射人体热辐射，以降低人体散热造成的热量损失。电气石具有较高的远红外发射率，但对于阳光和人体辐射的吸收发热效果较差。竹炭粉体通常具有较好的吸附作用，不具备吸收阳光或人体辐射后发热的作用。如中国专利公开(公告)号：CN104389043A，公开了一种采用电气石粉体和竹炭粉体，生产中空长丝保暖发热纤维，并不具备吸湿排汗功能。

中国专利201610506518.1提供了一种自发热聚酯纤维及其制备方法，其特征在于：由聚酯纺丝用发热助剂，聚酯纤维，聚酯纺丝用母粒制备而成；所述聚酯纺丝用发热助剂按重量百分比计，包括无机发热粉体0.5-10％，固化交联剂1-20％，稀释剂70-98.5％。制得该自发热聚酯纤维的方法是将无机发热粉体，固化交联剂，稀释剂混合均匀得到聚酯纺丝用发热助剂；然后将聚酯纺丝用母粒放入熔融纺丝机进行熔融纺丝得到聚酯原丝，将聚酯纺丝用发热助剂喷涂于聚酯原丝表面进行牵伸卷绕、拉伸、定型，得到自发热聚酯纤维。这种自发热聚酯纤维具有显著的发热效果且成本低廉，制作工艺简单。该发明非采用原位聚合，是将发热助剂喷涂、粘合、固化于纤维表面，且不具备异形截面及吸湿排汗功能。

中国专利201110277437.6提供了一种高舒适复合功能聚酯纤维的制备方法，其包括一次酯化反应段、二次酯化反应段、聚合反应工序以及纺丝工序，在一次酯化反应段中引入脂肪族二元羧酸和/或非对位芳基二元羧酸作为第三单体；在二次酯化反应段中引入柔性聚乙二醇作为第四单体；酯化完成后，加入分别用醋酸与乙二醇为溶剂调配的受阻胺类光稳定剂和受阻酚类抗氧剂以及羟基硅油；在聚合反应工序的预聚合结束之后、终聚合之前，加入紫外线吸收剂和抗静电剂。在纺丝工序之前，对聚酯切片进行预结晶和干燥，经熔融纺制三叶、十字、五叶等异形截面纤维，所得聚酯纤维具有优异的抗紫外线、抗静电、抗老化、抗起球以及吸湿速干性能，面料具有高舒适性。其纤维和面料并不具备蓄能发热的功能。