一种具有高湿阻和高蓬松性能的复合纤维及其制备方法

技术领域

本发明涉及新材料领域，具体涉及家纺纤维。

背景技术

近年来，纺织产品和纺织材料的科技含量在不断的提升，在材料源头端的突破和提升对于生活体验感的提升尤为重要。在家居环境中，个性化和舒适性的诉求也越来越高，当冬天到来的时候，不同的区域和不同的环境下消费者对于被芯的需求是有很大差异的。首先高蓬松柔软的特点是消费者的基础需求，长江领域及长江以南的很多地区，冬天有非常高的相对湿度，很多地区的相对湿度长期超过90％，而且很多地区冬天的温度也是很低的需要被芯产品具有非常优异的保温性，所以家纺领域急需解决轻薄且高保温的需求和受湿度影响材质保温性能极具下降的痛点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有高湿阻和高蓬松性能的复合纤维，以解决上述问题。

本发明的目的还在于提供一种具有高湿阻和高蓬松性能的复合纤维的制备方法，以制备具有高湿阻和高蓬松性能的复合纤维。

本发明的目的还在于提供一种具有高湿阻和高蓬松性能的絮片的制备方法。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种具有高湿阻和高蓬松性能的复合纤维，其特征在于，为双管结构，其中一个为呈管状的纤维管A，另一个为呈管状的纤维管B，所述纤维管A和所述纤维管B的熔点不同，且所述纤维管A的外壁和所述纤维管B的外壁部分粘连在一起。

优选，所述纤维管A是含有聚乙烯的聚乙烯纤维管，所述纤维管B是含有聚丙烯的聚丙烯纤维管。

优选，纤维细度范围在0.9D—10D之间，长度为20mm、30mm、38mm、51mm或64mm。

一种具有高湿阻和高蓬松性能的复合纤维的制备方法，其特征在于，步骤一、制备聚乙烯功能母粒、聚丙烯功能母粒；

步骤二、将含有聚乙烯功能母粒的组分A、含有聚丙烯功能母粒的组分B通过并列中空喷丝板熔融纺丝，获得具有高湿阻和高蓬松性能的复合纤维。

优选，组分A中聚乙烯的含量为30～70wt％；组分B中聚丙烯的含量为30～70wt％。

其中，所述长链烷烃拒水粉体的制备方法为依托极性较低的-CH3甲基降低表面能，使更多-CH3甲基朝向外侧，支链有机硅化合物和丙烯酸酯官能化合物在存在载体媒介物的情况下反应制备获得长链烷烃拒水粉体。

其中，聚乙烯功能母粒的制备方法为将质量百分比为60％聚乙烯树脂、15％长链烷烃拒水粉体、15％纳米陶瓷粉体、3％硅烷偶联剂、3.5％二氧化硅粉体、2.5％乙烯基双硬脂酰胺、其它添加剂1％，经过通过螺杆挤出机熔融、剪切、捏合、送料、拉条、切粒后获得聚乙烯功能母粒；

其中，所述聚丙烯功能母粒的制备方法为将质量百分比为60％聚丙烯树脂、15％长链烷烃拒水粉体、15％稀土粉体、4％硅烷偶联剂、3％二氧化钛粉体、2％三硬脂酸甘油酯(HTG)、其它添加剂1％，经过通过螺杆挤出机熔融、剪切、捏合、送料、拉条、切粒后获得聚丙烯功能母粒；

优选，纺丝过程中的进料区温度160-170℃，熔化区域的温度170-200℃，物料在熔化区域被加热并熔化，形状均匀的液体熔融物，流动区温度200-220℃，液体熔融物被推进，冷却固化后的丝束，通过热辊牵伸和定型，各热辊的温度为：第一辊：80～90℃，第二对辊：95～105℃，第三对辊110～115℃，第四对辊125～135℃，第五对辊135～140℃，牵伸倍数为3.5-5为宜，定型后的纤维经过高速卷绕机卷绕成型，卷绕速度为1100～1500m/min。

一种具有高湿阻和高蓬松性能的絮片的制备方法，其特征在于，包括步骤一、制备具有高湿阻和高蓬松性能的复合纤维；

步骤二、将具有高湿阻和高蓬松性能的复合纤维、三维卷曲纤维和低熔点聚酯纤维上料开送，依次进入开松机、振动给棉机、梳理机、铺网机、烘箱机、烫光机、成卷切片机，烘箱机温度、在130摄氏度—150摄氏度之间。

有益效果：

1.聚乙烯具有强度高，密度低，绝缘性佳等优点，聚丙烯具有纤维轻盈比重低、韧性好、耐化学品性和抗微生物性好的优点，本发明的复合纤维同时含有聚丙烯、聚乙烯，从而具备两者的优点。

2.聚乙烯、聚丙烯具有不同熔点的特性，在被芯絮片的梳理过程中，通过改变烘箱机的温度，可以使纤维在经过烘箱的过程中由两纬自动的变为三维结构，增加了整个絮片的蓬松度，达到轻盈蓬松的效果。

3.通过纳米陶瓷等隔热材料的添加以及烷烃有机硅共聚物进行了材料成分的改性，同时通过多组分的相互作用使纤维具有高蓬松度，轻量化，柔软，阻湿，高透气等优点于一体。

4.本发明制备的复合纤维具备高湿阻高抗菌的功能，本发明制备的絮片具备高保温率，高蓬松度及优异的负离子功能。

附图说明

图1为具有高湿阻和高蓬松性能的复合纤维的一种结构示意图；

图2为具有高湿阻和高蓬松性能的复合纤维的另一种结构示意图；

图3为具有高湿阻和高蓬松性能的复合纤维的横截面形态照片。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本发明。

参照图1、图2和图3，一种具有高湿阻和高蓬松性能的复合纤维，为并列双管结构，其中一个管为聚乙烯纤维管、另一个管为聚丙烯纤维管。

一种具有高湿阻和高蓬松性能的复合纤维的制备方法，其特征在于，步骤一、制备聚乙烯功能母粒、聚丙烯功能母粒；

步骤二、将含有聚乙烯功能母粒的组分A、含有聚丙烯功能母粒的组分B通过并列中空喷丝板熔融纺丝，获得具有高湿阻和高蓬松性能的复合纤维。

聚乙烯功能母粒的制备方法：功能纳米粉体、聚乙烯树脂和填料润滑剂的质量比为20-40:70-85:5-8。以上原料中主体成分为聚乙烯树脂,其中功能纳米粉体包括长链烷烃拒水粉体、纳米陶瓷粉体、改性稀土粉体等，长链烷烃拒水粉体起到阻湿功能(以C30-C60的之间的长链烷烃为主)改性稀土粉体有优异的负离子释放量和抗菌功能。纳米陶瓷粉体是热的不良导体，导热系数非常的低，可以有效的提升产品的隔热效果。改性稀土粉体有优异的负离子释放量和抗菌功能。优选，质量百分比为60％聚乙烯树脂、15％长链烷烃拒水粉体、15％纳米陶瓷粉体、3％硅烷偶联剂、3.5％二氧化硅粉体、2.5％乙烯基双硬脂酰胺、其它添加剂1％，经过通过螺杆挤出机熔融、剪切、捏合、送料、拉条、切粒后获得聚乙烯功能母粒。

所述聚丙烯功能母粒的制备方法：功能纳米粉体、聚丙烯树脂和填料润滑剂的质量比为20-40:70-85:5-8。以上原料中主体成分为聚丙烯树脂,其中功能纳米粉体包括长链烷烃拒水粉体、纳米陶瓷粉体、改性稀土粉体等，长链烷烃拒水粉体起到阻湿功能(以C30-C60的之间的长链烷烃为主)改性稀土粉体有优异的负离子释放量和抗菌功能。纳米陶瓷粉体是热的不良导体，导热系数非常的低，可以有效的提升产品的隔热效果。改性稀土粉体有优异的负离子释放量和抗菌功能。优选，质量百分比为60％聚丙烯树脂，15％长链烷烃拒水粉体，15％稀土粉体，4％硅烷偶联剂、3％二氧化钛粉体，2％三硬脂酸甘油酯(HTG)，其它添加剂1％，经过通过螺杆挤出机熔融、剪切、捏合、送料、拉条、切粒后获得聚丙烯功能母粒。

所述长链烷烃拒水粉体的制备：依托极性较低的-CH3甲基降低表面能，使更多-CH3甲基朝向外侧，支链有机硅化合物和丙烯酸酯官能化合物在存在载体媒介物的情况下反应制备获得长链烷烃拒水粉体。独特的结构使得其跟有机硅和有机化合物具有良好的兼容性，粉体研磨至100纳米以内。使用时，可以在避光条件下，将长链烷烃拒水粉体、纳米陶瓷粉体进行物理性研磨，研磨至纳米级，在研磨过程中加入分散剂，分散剂由聚乙烯蜡、硅烷偶联剂和环氧乙烷按照质量比(40-50):(20-30):(25-35)组成。通过使用复合分散剂能够使得纳米级提取物粉体实现高度分散，避免团聚。然后再参与到聚乙烯功能母粒的制备、聚丙烯功能母粒的制备中。

优选，组分A中聚乙烯的含量为30～70wt％；组分B中聚丙烯的含量为30～70wt％。组分A中聚乙烯的含量、组分B中聚丙烯的含量均优选为50wt％。

具有高湿阻和高蓬松性能的复合纤维被制作成纤维细度范围0.9D—10D之间，长度为20mm、30mm、38mm、51mm或64mm的复合短纤维。

所述组分A中还含有聚乙烯树脂、平滑剂、柔软剂、抗静电剂等。其中，聚乙烯功能母粒为5-10％(o.w.f)。所述组分B中还含有聚丙烯树脂、平滑剂、柔软剂、抗静电剂等。其中，聚丙烯功能母粒为5-10％(o.w.f)。

组分A、组分B分别通过螺杆挤出机熔融挤出，通过喷丝孔，成为熔体细流，然后依次经过冷却固化、拉伸和热定型得到具有高湿阻和高蓬松性能的复合纤维。聚乙烯树脂和聚丙烯树脂无需进行干燥，分别同过两个螺杆进行纺丝卷绕。纺丝过程中的温度控制是关键所在，进料区温度160-170℃，颗粒被输送到螺杆。熔化区域的温度170-200℃，聚集粒粒被加热并熔化，形状均匀的液体熔融物，流动区温度200-220℃，熔融物被推进，冷却固化后的丝束，通过热辊牵伸和定型，各热辊的温度为：第一辊：80～90℃，第二对辊：95～105℃，第三对辊110～115℃，第四对辊125～135℃，第五对辊135～140℃，牵伸倍数为3.5-5为宜，定型后的纤维经过高速卷绕机卷绕成型，卷绕速度为1100～1500m/min。母粒的添加方式为定重量的方式，纺丝速度为1100～1500m/min，保证喷丝头的拉伸比例固定，聚乙烯的泵供量为20-24r/min，聚丙烯的泵供量为22-26r/min。熔体细流通过低温侧吹风强制冷却固化，侧吹风的温度为14～18℃，风量为1440～2880立方米/小时.平方米；冷却固化后的丝束，通过热辊牵伸和定型，各热辊的温度为：第一对辊：80～85℃，第二对辊：100～110℃，第三对辊115～120℃，第四对辊125～135℃，第五对辊135～140℃，牵伸倍数为4～10。定型后的纤维经过高速卷绕机卷绕成型，卷绕速度为1100～1500米/分钟。喷丝板为并列双组份喷丝板。可以，喷丝板上有两个喷丝孔，两个喷丝孔并列排布，其中一个喷丝孔的进口与组分A所使用的螺杆挤出机的熔融出口连通，另一个喷丝孔的进口与组分B所使用的螺杆挤出机的熔融出口连通，两个喷丝孔的进口分离、出口相连，从而是聚丙烯纤维管和聚乙烯纤维管在出口处相连。也可以两个喷丝孔的进口分离、出口分离，即两个喷丝孔平行排布，在喷丝板的出料方向上设置两个导向辊，所述导向辊迫使聚丙烯纤维管和聚乙烯纤维管抵压在一起，聚丙烯纤维管和聚乙烯纤维管在余温的作用下，粘合在一起。导向辊和侧吹风可以相互配合，侧吹风起到冷却和辅助导向的作用。所述导向辊上开有缺口槽，所述聚丙烯纤维管和聚乙烯纤维管部分卡入所述缺口槽中，从而限位所述聚丙烯纤维管和聚乙烯纤维管，保证两者能够抵压在一起的同时，避免两者之间相互打转。还可以，其中一个喷丝孔固定，另一个喷丝孔可以固定的这个喷丝孔为中心，绕固定的这个喷丝孔转动。这样随着喷丝孔的转动，转动的那个喷丝孔喷出的纤维管会绕在不转动的那个喷丝孔喷出的纤维管上。

一种具有高湿阻和高蓬松性能的絮片的制备方法，其特征在于，包括步骤一、制备具有高湿阻和高蓬松性能的复合纤维；

步骤二、将具有高湿阻和高蓬松性能的复合纤维、三维卷曲纤维和低熔点聚酯纤维(具有高湿阻和高蓬松性能的复合纤维的占比为质量百分比的10％—70％。)上料开送，依次进入开松机-振动给棉机-梳理机-铺网机(铺网送棉过程分三层结构，上中下三层铺棉，上下层纤维增加1.2D无硅纤维及低熔点涤纶纤维增加细腻和平整性，中间层结合三维卷曲纤维增加蓬松度)-烘箱机-烫光机-成卷切片机，其关键所在为烘箱机温度，烘箱机温度必须控制在130摄氏度—150摄氏度之间，高于复合纤维的一层聚乙烯材质的熔融温度，低于聚丙烯材质的熔融温度，在烘箱机的过程中纤维因为两个组份不用的熔体温度会产生三维变形反应，因此整个的絮片不仅具备了各项功能，在结构上也会更加的蓬松轻柔。

本发明的絮片的保温率测试：制备所得暖管复合纤维，以30％添加比例梳理完成的絮片检测保温率和克罗值，远高于同类同克重的普通纤维。

本发明的纤维的湿阻测试：按照GB/T 11048-2018执行标准进行测试，发现本发明的纤维对于水分有非常有益的阻碍能力，强力拒水，不会因为相对湿度的变化影响整个絮片的保温效果。

本发明的纤维的长效抗菌性测试：将各实施例所得的双暖管复合纤维与对比例材料取相同质量，在相同条件下浸没在水中后取出自然晾干，重复相同次数后，通过GB/T20944.3-2008方法检测的抗菌效果为水洗100次对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌抑菌率为95％以上、白色念珠菌的抑菌率在92％以上，其抗菌效果持久，200g/m2以上的絮片保温率在90％以上，负离子释放浓度在中级以上，纤维可运用在纺织面料、窗帘布艺、内衣和床上用品中。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。