专利名称：竹炭纤维及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种功能纤维及其制备方法，特别是竹炭纤维及其制备方法。
背景技术：
提供一种集多种功能为一体的功能保健纤维是纺织工业者关注的课题。面料制造商经常将远红外纤维和负离子纤维以及抗菌纤维放在一起进行织造，即要组织原料又要兼顾不同纤维参数进行加工，不但成本高，而且工艺复杂。竹炭因为其自身的优良特性可以很好的解决这个问题。在日本韩国竹炭被誉为“黑宝贝”、“黑钻石”。竹炭主要由炭、氢、氧等元素组成，质地坚硬，细密多孔，吸附能力强，其吸附能力是同体积木炭的10倍以上，所含矿物质是同体积木炭的5倍以上，因此具有良好的除臭、防腐、吸附异味的功能。纳米级竹炭微粉还具有良好的抑菌、杀菌的功效。竹炭可以吸附并中和汗液所含有的酸性物质，达到美白皮肤的功效。
新乡白鹭化学集团发明了一种竹炭粘胶纤维的制备方法。因为粘胶纤维是用来源于天然植物提取的纤维素经溶剂溶解脱泡制成纺丝溶液由纺丝泵挤出并在凝固液种固化成纤维的方法。
由于粘胶纤维的强度较低且干湿强度相差较大，干湿强度比为45～65％，尤其在水中强度下降近一半且手感软绵。纤维的伸长率低，在16～22％之间。纤维遇酸碱易降解，耐霉菌差，因此耐用性大打折扣。这些因素使得面料使用收到限制。
发明内容
本发明旨在提供一种竹炭纤维解决上述的技术问题，同时提供这种竹炭纤维的制备方法。本发明的目的是通过下面的技术方案来实现的。
本发明所提供的竹炭纤维，主要是由载体聚丙烯、聚酯或尼龙与竹炭微粉混合制得，其中竹炭纤维中竹炭微粉的含量以重量计为0.2～21％，其中所述竹炭微粉优选的含量以重量计为1～15.5％，所述竹炭微粉更优选的含量以重量计为4.5～7.2％，所述竹炭微粉的粒径不大于3μm。
本发明所提供的竹炭纤维的制备方法，包括如下的工艺步骤a.在100～130℃下干燥竹炭微粉，使得含水量不高于300ppm；b.高速搅拌下向竹炭微粉中加入偶联剂，继续搅拌活化15～20分钟；c.向活化后的竹炭微粉中添加载体并搅拌，加入表面活性剂以及分散剂，搅拌至充分包裹后由造粒机制得竹炭微粉浓缩母粒；d.将竹炭微粉浓缩母粒与载体混合后经熔融纺丝得竹炭纤维。
其中所述的载体选自以聚丙烯、聚酯或尼龙，所述的偶联剂选自硅烷偶联剂、钛酸脂偶联剂、铝酸酯偶联剂或金属锆类偶联剂，偶联剂的用量是竹炭微粉重量的2～3％，所述表面活性剂为硬脂酸，分散剂选自聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、液蜡。
其中步骤c中所述的竹炭微粉含量为所得竹炭微粉浓缩母粒总重量的10～70％，优选为占所得竹炭微粉浓缩母粒总重量的30～40％。
其中步骤d所述的竹炭微粉浓缩母粒含量以重量计为产品总重量的2～30％，优选为为产品总重量的10～22％，最优选为产品总重量的15～18％。
其中纺丝操作温度比常规工艺的操作温度低15～20℃。
本发明所提供的竹炭纤维可以通过添加其它颜色的色母粒，生产出不同深颜色的竹炭纤维。本发明所提供的竹炭纤维满足了对纤维功能的集束化的要求。本发明所提供的竹炭纤维具有良好的吸附作用和除臭效果。抑菌杀菌效果好，而且无需添加抗菌剂。因为竹炭的特点，本发明所提供的竹炭纤维可以发射远红外线并能激发负离子，从而实现保健功能。竹炭的弱导电性使得本发明所提供的竹炭纤维具有抗静电和抗电磁辐射的功能。
本发明所提供的竹炭纤维的制备方法，同粘胶法制备竹炭纤维相比，具有生产工艺简单，不需要大幅度修改工艺设备，原料来源广泛，环保，低能耗等优点。
性能测试
具体实施例方式下面通过几个实施例对本发明进行详细说明，这些实施例只为更好的说明本发明，而非限制本发明的保护范围，所有基于本发明的基本思想做出的修改，都是本发明要求保护的范围。
在下述实施例中，竹炭由福建厦门莲花黑钻石竹炭有限公司和浙江安吉天木竹炭厂生产，粒径为100-200目；竹炭微粉由天津鸿雁天山实业纳米技术有限公司和北京鑫环亚有限公司生产，粒径不大于3μm；竹炭微粉由干燥箱烘干或将高速搅拌机加热后高速搅拌排湿；所采用的造粒机为长径比大于30的双螺杆造粒机，出口加有过虑网。
实施例1按如下配比准备原料竹炭微粉(粒径0.5～1μm)1.5Kg聚丙烯(MFI≥18)730Kg钛酸脂偶联剂(DZ201)0.01Kg硅烷偶联剂(KH-550) 0.02Kg液腊 0.1Kg硬脂酸锌 0.1Kg聚乙烯腊 1.0Kga.在100～130℃下干燥竹炭微粉，使得含水量不高于300ppm；b.高速搅拌下向竹炭微粉中加入偶联剂，高速搅拌活化15～20分钟；
c.向活化后的竹炭微粉中添加11.5Kg载体；d.加入表面活性剂以及分散剂，搅拌至充分包裹后由造粒机制得竹炭微粉浓缩母粒；e.将竹炭微粉浓缩母粒与剩余载体切片混合；f.将混合物在螺杆挤出机熔化混合并搅拌；g.熔体喷丝经卷绕机卷装成型；h.将卷绕成型的丝平衡8小时；i.将丝束集合两次牵伸后由卷曲机加工；j.将卷曲丝束烘干定型；k.定型后卷曲丝束切断得短丝竹炭纤维。
实施例2按如下配比准备原料竹炭微粉(粒径1.5～2μm)1.5Kg聚丙烯(MFI≥18)147.5Kg钛酸脂偶联剂(DZ301)0.02Kg硅烷偶联剂(KH-550) 0.025Kg液腊 0.1Kg硬脂酸锌 0.1Kg聚丙烯腊 0.5Kga.在100～130℃下干燥竹炭微粉，使得含水量不高于300ppm；b.高速搅拌下向竹炭微粉中加入偶联剂，高速搅拌活化15～20分钟；c.向活化后的竹炭微粉中添加12.5Kg载体；d.加入表面活性剂以及分散剂，搅拌至充分包裹后由造粒机制得竹炭微粉浓缩母粒；e.将竹炭微粉浓缩母粒与剩余载体切片混合；f.将混合物在螺杆挤出机熔化混合并搅拌；g.熔体喷丝经卷绕机卷装成型；h.将卷绕成型的丝平衡8小时；i.将丝束集合两次牵伸后由卷曲机加工；
j.将卷曲丝束烘干定型；k.定型后卷曲丝束切断得短丝竹炭纤维。
实施例3按如下配比准备原料竹炭微粉(粒径2～3μm)2.5Kg尼龙(纤维级I型) 51.75Kg金属锆类偶联剂(Cavco mod M) 0.5Kg液腊 0.3Kg硬脂酸锌 0.2Kg聚乙烯腊 1.5Kga.在100～130℃下干燥竹炭微粉，使得含水量不高于300ppm；b.高速搅拌下向竹炭微粉中加入偶联剂，高速搅拌活化15～20分钟；c.向活化后的竹炭微粉中添加4.15Kg载体；d.加入表面活性剂以及分散剂，搅拌至充分包裹后由造粒机制得竹炭微粉浓缩母粒；e.将竹炭微粉浓缩母粒与剩余载体切片混合；f.将混合物在螺杆挤出机熔化混合并搅拌；g.经喷丝头喷出后由卷绕机卷装成型；h.加弹成型得长丝竹炭纤维。
实施例4按如下配比准备原料竹炭微粉(50nm≤粒径≤100nm)2.0Kg聚酯(半消光长丝级) 24.7Kg金属锆类偶联剂(Cavco mod M)0.06Kg液腊 0.3Kg硬脂酸锌 0.2Kg聚乙烯腊 1Kga.在100～130℃下干燥竹炭微粉，使得含水量不高于300ppm；b.高速搅拌下向竹炭微粉中加入偶联剂，高速搅拌活化15～20分钟；
c.向活化后的竹炭微粉中添加1.9Kg载体；d.加入表面活性剂以及分散剂，搅拌至充分包裹后由造粒机制得竹炭微粉浓缩母粒；e.将竹炭微粉浓缩母粒与剩余载体切片混合；f.将混合物在螺杆挤出机熔化混合并搅拌；g.经喷丝头喷出后由卷绕机卷装成型；h.加弹成型得长丝竹炭纤维。
实施例5按如下配比准备原料竹炭微粉(150nm≤粒径≤200nm)5.0Kg聚丙烯(MFI＝35) 26.5Kg铝酸酯偶联剂(DL-411-AF) 0.1Kg液腊0.3Kg硬脂酸锌0.2Kg聚乙烯腊2Kga.在100-130℃下干燥竹炭微粉，使得含水量不高于300ppm；b.高速搅拌下向竹炭微粉中加入偶联剂，高速搅拌活化15-20分钟；c.向活化后的竹炭微粉中添加1.0Kg载体；d.加入表面活性剂以及分散剂，搅拌至充分包裹后由造粒机制得竹炭微粉浓缩母粒；e.将所得竹炭微粉浓缩母粒与剩余载体切片混合；f.将混合物在螺杆挤出机熔化混合并搅拌；g.熔体与高压热空气混合后高速喷到收集板上；h.切边压薄整理得竹炭纤维。
实施例6按如下配比准备原料竹炭微粉(400nm≤粒径≤500nm) 5.0Kg聚丙烯(MFI＝35)17.8Kg铝酸酯偶联剂(DL-411-AF)0.15Kg
液腊 0.3Kg硬脂酸锌 0.2Kg聚乙烯腊 2Kga.在100-130℃下干燥竹炭微粉，使得含水量不高于300ppm；b.高速搅拌下向竹炭微粉中加入偶联剂，高速搅拌活化15-20分钟；c.向活化后的竹炭微粉中添加1.0Kg载体；d.加入表面活性剂以及分散剂，搅拌至充分包裹后由造粒机制得竹炭微粉浓缩母粒；e.将竹炭微粉浓缩母粒与载体切片混合；f.将混合物在螺杆挤出机熔化混合并搅拌；g.熔体与高压热空气混合后高速喷到收集板上；h.切边压薄整理得竹炭纤维。
权利要求
1.一种竹炭纤维，其特征在于主要由载体聚丙烯、聚酯或尼龙与竹炭微粉组成，其中竹炭微粉的含量以重量计为0.2～21％。
2.根据权利要求1所述的竹炭纤维，其中竹炭微粉的含量以重量计为1～15.5％。
3.根据权利要求1所述的竹炭纤维，其中竹炭微粉的含量以重量计为4.5～7.2％。
4.根据权利要求1～3中任一所述的竹炭纤维，其中所述竹炭微粉的粒径不大于3μm。
5.一种如权利要求1所述竹炭纤维的制备方法，包括如下的工艺步骤a.在100～130℃下干燥竹炭微粉，使得含水量不高于300ppm；b.高速搅拌下向竹炭微粉中加入偶联剂，继续搅拌活化15～20分钟；c.向活化后的竹炭微粉中添加载体并搅拌，加入表面活性剂以及分散剂，搅拌至充分包裹后由造粒制得竹炭微粉浓缩母粒，其中所述的载体选自以聚丙烯、聚酯或尼龙；d.将竹炭微粉浓缩母粒与载体混合后经熔融纺丝得竹炭纤维。
6.根据权利要求5所述的竹炭纤维制备方法，其中所述的偶联剂选自硅烷偶联剂、钛酸脂偶联剂、铝酸酯偶联剂或金属锆类偶联剂，偶联剂的用量是竹炭微粉重量的2～3％。
7.根据权利要求5所述的竹炭纤维制备方法，其中步骤c中所述的竹炭微粉含量为所得竹炭微粉浓缩母粒总重量的10～70％。
8.根据权利要求5所述的竹炭纤维制备方法，其中步骤c中所述的竹炭微粉含量为所得竹炭微粉浓缩母粒总重量的30～40％。
9.根据权利要求5所述的竹炭纤维制备方法，其中步骤d所述的竹炭微粉浓缩母粒含量以重量计为总重量的2～30％。
10.根据权利要求5所述的竹炭纤维制备方法，其中步骤d所述的竹炭微粉浓缩母粒含量以重量计为产品总重量的10～22％。
11.根据权利要求5所述的竹炭纤维制备方法，其中步骤d所述的竹炭微粉浓缩母粒含量以重量计为产品总重量的15～18％。
12.根据权利要求5所述的竹炭纤维制备方法，其中纺丝操作温度比常规工艺的操作温度低15～20℃。
全文摘要
本发明揭示一种聚丙烯、聚酯或尼龙为载体与竹炭微粉混合制得的竹炭纤维，们炭纤维中竹炭微粉含量以重量计为0.2～21％，优选含量为1～15.5％，更优选含量为4.5～7.2％，竹炭微粉粒径不大于3μm，本发明还提供竹炭纤维的制备方法，通过干燥竹炭微粉后搅拌加入偶联剂活化后添加载体再加表面活性剂和分散剂，由造粒机制得竹炭微粉浓缩母粒，将竹炭微粉浓缩母粒与载体混合经熔融纺丝得竹炭纤维，本发明所提供的竹炭纤维满足对纤维功能集束化要求，具有良好吸附除臭效果，抑菌杀菌效果好，可以发射远红外线并能激发负离子，抗静电和抗电磁辐射，本发明所提供的竹炭纤维的制备方法，生产工艺简单，原料来源广泛，环保，低能耗等优点。
文档编号D01F8/18GK1807714SQ20051000174
公开日2006年7月26日 申请日期2005年1月18日 优先权日2005年1月18日
发明者张洪泽, 孔勉, 李树海, 张勇军 申请人:张洪泽