专利名称：一种抗静电、吸湿、可染皮芯型复合纤维及制得的布料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种皮芯型复合纤维，尤其涉及一种抗静电、吸湿、可染皮芯型复合纤维
背景技术：
在化纤类纺织品加工和使用过程中，聚酰胺纤维相互间或同其他物体接触摩擦都会产生带电现象，若电荷不断积累而未能消除，就会造成各种静电现象。静电使聚酰胺纺织品加工困难，产品使用过程中易吸附灰尘，静电产的电火花，可引起爆炸和火灾。因此导电和抗静电纤维作为一种高科技、高附加值的高分子纤维材料，在民用、产业用、装饰用和军用等方面都有非常重要和广泛的需求。常用的抗静电途径为:(1)纯导电高聚物纤维，该类纤维抗静电效果好，但成本太高；(2)金属纤维，该类纤维抗静电效果好，但织物不可染，手感差；(3)高聚物表面渗碳纤维，该类织物抗静电效果好，但耐洗度和可染性差；(4)碳素导电纤维，该类纤维抗静电效果好，但不可染性，成本较高；(5)复合型导电纤维，将小分子抗静电剂加入纤维内部和表面，但其存在均匀性差、耐洗牢度差、透气性差等缺点。
中国专利申请CN102021670A涉及一种导电性皮芯型复合纤维及其制造方法，具体讲，涉及一种皮层的组分为金属或金属合金、芯层组分为热塑性高分子聚合物的导电性皮芯型复合纤维，及其制备方法。该发明的复合纤维皮层组分与芯层组分的重量比为10/90 30/70，所述金属选自铟、锡、针、铋或镉。该复合纤维皮层的金属或金属合金使纤维抗静电性、导电性、防辐射性能大大提高，可以应用于各种高抗静电性、防辐射性要求的行业中。但其手感差，可染性差，并且成本较高。中国专利申请CN1099823A中采用无机物的配合物，如亚硫酸氢钠、硫代硫酸钠、钒酸铵、硫酸铜等，及非高分子有机化合物，如烷基季铵氯化物、烷基酰胺齒化物等对织物进行处理，使其具有抗静电效果，该类整理型处理方式，该种方式处理的织物，在使用初期具有较好的抗静电效果，但该类织物不耐洗涤，经多次洗涤后，其抗静电效果也逐渐降低甚至消失。中国专利CN101205651B公开了一种纳米耐久抗静电纺织品，组成纺织品的纤维中85%以上的纤维为皮膜纤维；所述皮膜纤维的单纤维表面复合有聚氨酯类、氮丙啶、丙烯酸酯类、碳化二亚胺类、三聚氰胺类中一种或几种树脂组成的纳米皮膜树脂层，该纳米皮膜树脂层的厚度为1500nm以下，且其中含有直径为200nm以下的纳米级的金属导电粒子。金属导电粒子是银、铜、金中的一种或几种。该类织物相对成本较高。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供一种抗静电、吸湿、可染皮芯型复合纤维，该纤维具有优良的机械强度、吸湿性、抗静电性及可染性等优点。该目的是通过以下技术方案实现的:一种抗静电、吸湿、可染皮芯型复合纤维，它包含皮层和芯层，皮层/芯层质量比为90/10 10/90 (也称为皮/芯比例);芯层为具有优良吸湿性能、可染性能及抗静电性能的带有多羟基或多羧基的纤维；皮层为可熔纺的高聚物。本发明一种抗静电、吸湿、可染皮芯型复合纤维的芯层为具有优良吸湿性能、可染性能及抗静电性能的带有多羟基或多羧基的纤维，优选棉纤维、竹纤维、麻纤维中的至少一种，进一步优选竹纤维或麻纤维，最优选竹纤维。本发明一种抗静电、吸湿、可染皮芯型复合纤维的皮层为其它可熔纺的高聚物，优选聚对苯二甲酸乙二醇酯、高温高压型阳离子可染聚酯、常压沸染型阳离子染料可染聚酯、常压沸染型分散染料可染聚酯、聚丙烯、聚酰胺6或聚酰胺66中至少一种；进一步优选为聚酰胺6或聚酰胺66，最优选为聚酰胺6。芯层含量过高，虽吸湿性能、可染性能及抗静电性能更加优异，但是纤维强度下降，纺丝过程的可操作性恶化，纤维织物的耐洗度下降；芯层含量过低，则得不到应有的吸湿、抗静电等功能性。本发明重点对皮芯型复合纤维的皮/芯比例(质量比)进行了试验研究，皮/芯比例(质量比)优选为为70/30 30/70时，该复合纤维具有更加优良的抗静电、吸湿、可染性能。皮/芯比例(质量比)进一步优选为65/35 40/60，最优选为45/55。该复合纤维的规格及物理机械性能完全可以满足纺织加工的要求。本发明一种抗静电、吸湿、可染皮芯型复合纤维可以按如下方法进行制造:将上述皮层和芯层材料采用复合纺丝设备，用2台螺杆挤出机分别熔融皮、芯层高聚物，将高聚物熔体经计量泵计量后输送到复合纺丝组件挤出，熔体丝条冷却、上油、卷绕再拉伸、定型后得到皮芯型复合纤维。本发明一种抗静 电、吸湿、可染皮芯型复合纤维可以采用常规低速纺丝-拉伸(UDY-DT)、高速纺丝-拉伸(POY-DT)、高速纺丝-假捻变形(POY-DTY)、纺-牵联合一步法(FDY)等加工工艺制成牵伸丝，也可以采用POY-DTY加工工艺制成假捻丝，以满足不同的需求。本发明一种抗静电、吸湿、可染皮芯型复合纤维的横截面为圆形或其它可实际可接受形状；芯层横截面可为圆形、方形、十字形、米字型或其它可加工的图形。本发明一种抗静电、吸湿、可染皮芯型复合纤维可纺长、短纤维，用作机织物、针织物或非织造布，具有良好的吸湿性、干爽柔软的手感和高染色牢度。适用于服装、窗帘、壁纸、床上用品、填充棉以及电子、医药等高纯静环境工作服等用途。本发明还开发了一种布料，它由抗静电、吸湿、可染皮芯型复合纤维和光触媒涂层组成，所述的光触媒涂层为纳米二氧化钛，光触媒涂层厚度为20nm。本发明抗静电、吸湿、可染皮芯型复合纤维作为基层布料，用酒精消毒烘干后，喷涂含有纳米二氧化钛的光触媒，形成光触媒涂层，然后再次烘干，即得一种具有杀菌消毒功能的布料。该布料具有抗菌消毒，有效除去甲醛等有机污染物，持续性和安全性高的优点。纳米二氧化钛光触媒以紫外光、太阳光、日光灯为光源，激发价带上的电子(e_ )跃迁到导带，在价带上产生相应的空穴(h+)，生成具有极强氧化作用的超氧离子自由基、轻基自由基、超氧轻基自由基，将附着在织物表面的污染物、臭气、细菌等氧化分解成无害的CO2和H2O,产品具有高效广谱的消毒性能，能有效控制细菌、病毒的交叉感染及去除臭味异味，达到控制细菌繁殖和除臭的目的。同时，本品对紫外线具有很好的吸收作用，涂抹在纺织品表面或添加到纺织品原料中不仅能够有效降低紫外线透过率，而且有利于提高纺织品的抗老化性能。另外，纳米二氧化钛光触媒具有很好的自洁防污功能。该产品本身不发生变化和损耗只提供一个反应场所，具有时间持久、持续作用、安全、无毒的优点，不产生二次污染，是国际公认的绿色环保无污染的产品。有资料显示，对金黄色葡萄球菌、白色葡萄球菌、大肠杆菌等细菌的具有很好的杀灭效果。测试结果还显示，纳米二氧化钛在光的作用下会产生独特的光催化作用，不仅能将空气中的有毒有害气体分解消除，而且对细菌、霉菌、病毒具有很强的杀灭作用。例如纳米抗菌涂料能够将室内装修产生的甲醛、甲苯、二甲苯、氨气、TVOC等有害气体强力分解和消除，使室内空气更加清新，避免了有毒有害气体对人体造成的危害。产品可以广泛用于针织的内衣裤、运动服装、袜子、地毯等。抗菌短纤可以与棉混纺制成医用床单、手术服、医生工作服、病员服、食品行业专业服以及各种床上用品、家具布、装饰布及各种内衣裤、服装等。与现有技术相比，本发明一种抗静电、吸湿、可染皮芯型复合纤维的优势在于:
1.该皮芯型复合纤维同时具备强度高、吸湿、抗静电的优点。当该皮芯型复合纤维的规格为75dtex/36f时，断裂强度大于3.0cN/dtex，断裂伸长为20% 25%，完全可以满足纺织加工的要求。该皮芯型复合纤维常温下具有5-30%的吸湿性。该皮芯型复合纤维的比电阻值可以达到IO7Q _，且随芯层含量的增加，比电阻值下降具有耐久抗静电性，但皮/芯比例(质量比)最优选为65/35 40/60。2.该皮芯型复合纤维着色度饱满，色牢度好，且该皮芯型复合纤维能够经受染整加工的高温处理。3.该皮芯型复合纤维耐洗涤。4.该皮芯型复合纤维部分取材天然材料、可再生材料，保护环境，降低了成本。
`
5、该皮芯型复合纤维结合光触媒涂层制得的布料具有抗菌消毒，有效除去甲醛等有机污染物，持续性和安全性高的优点。
具体实施例方式以下内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围，本发明用到、但未进行说明的技术和指标部分，均为现有技术。本发明抗静电性能测试采用标准GB/T12703-91、GB/T 15738-1995,ASTM D257 ;抗静电耐久性为经过JIS L 0217 103号标准；洗涤牢度采用UNI EN 20105794 ;纤维断裂比强度测试采用GB/T 13783-1992 ;耐酸碱色牢度的测定按GB/T 3922。实施例1
合成如下配比的皮芯型复合纤维:可染聚酯/棉纤维的质量比为70/30。用两个螺杆，控制各自的温度，分别熔融构成皮-芯的高温高压型阳离子可染聚酯(CDP) (A)、棉纤维两种原料，经各自的熔体管路输送到纺丝箱体，再由计量泵将熔体按规定定量地送入皮芯型复合纺丝组件挤出、冷却、上油、卷绕后得到皮-芯型复合纤维的原丝，原丝再经拉伸定型便可得到成品皮芯型纤维。纺丝温度255°C，卷绕速度可在2000m/min范围内调整，拉伸温度90°C，定型温度160°C，拉伸倍数2.0倍。该纤维的平衡回潮率为2.1 % ,可染任何颜色。将上述纤维制品进行抗静电性能测试，测试标准采用ASTM D257。结果如下:在温度21.5°C，相对湿度60%的条件下，测得样品表面的电阻率为
7.3X10nQ/Sq。该皮芯纤维能够经受染整加工的高温处理，具有耐久抗静电性。该皮芯复合纤维的规格为75dtex/36f或125dtex/36f等，断裂强度大于3.0cN/dtex，断裂伸长为20% 25%，完全可以满足纺织加工的要求。该皮芯型复合纤维的初始摩擦静电压仅为7.9kV，半衰期为10s，并且静电衰减的速度很快，IOs后静电压仅剩3.8kV，然后较慢衰减为O。说明该皮芯型复合纤维具有良好的抗静电性能。该皮芯型复合纤维抗静电耐久性为经过JIS L 0217 103号标准洗涤20次后在JIS L 1094摩擦带电压测定法标准测定结果在3000V以下。说明该皮芯型复合纤维具有良好的抗静电耐久性能。实施例2
合成如下配比的皮芯型复合纤维:聚对苯二甲酸乙二醇酯/棉纤维的质量比为30/70。用两个螺杆，控制各自的温度，分别熔融构成皮-芯的高温高压型阳离子聚对苯二甲酸乙二醇酯、棉纤维两种原料，经各自的熔体管路输送到纺丝箱体，再由计量泵将熔体按规定定量地送入皮芯型复合纺丝组件挤出、冷却、上油、卷绕后得到皮-芯型复合纤维的原丝，原丝再经拉 伸定型便可得到成品皮芯型纤维。纺丝温度270°C，卷绕速度可在1900m/min范围内调整，拉伸温度95°C，定型温度170°C，拉伸倍数2.0倍。该纤维的平衡回潮率为3.7%，可染任何颜色。将上述纤维制品进行抗静电性能测试，测试标准采用ASTM D257。结果如下:在温度21.5°C，相对湿度60%的条件下，测得样品表面的电阻率为
2.1 X IO9 Q/sq0该皮芯纤维能够经受染整加工的高温处理，具有耐久抗静电性。该皮芯复合纤维的规格为75dtex/36f或125dtex/36f等，断裂强度大于3.0cN/dtex，断裂伸长为20% 25%，完全可以满足纺织加工的要求。该皮芯型复合纤维的初始摩擦静电压仅为6.3kV，半衰期为7.6s,并且静电衰减的速度很快，IOs后静电压仅剩1.9kV，然后较慢衰减为O。说明该皮芯型复合纤维具有良好的抗静电性能。该皮芯型复合纤维抗静电耐久性为经过JIS L 0217 103号标准洗涤20次后在JIS L 1094摩擦带电压测定法标准测定结果在3000V以下。说明该皮芯型复合纤维具有良好的抗静电耐久性能。实施例3
合成如下配比的皮芯型复合纤维:常压沸染型阳离子染料可染聚酯/竹纤维的质量比为 65/35。用两个螺杆，控制各自的温度，分别熔融构成皮-芯的高温高压型阳离子常压沸染型阳离子染料可染聚酯、竹纤维两种原料，经各自的熔体管路输送到纺丝箱体，再由计量泵将熔体按规定定量地送入皮芯型复合纺丝组件挤出、冷却、上油、卷绕后得到皮-芯型复合纤维的原丝，原丝再经拉伸定型便可得到成品皮芯型纤维。纺丝温度255°C，卷绕速度可在1800m/min范围内调整，拉伸温度90°C，定型温度170°C，拉伸倍数2.1倍。该纤维的平衡回潮率为2.9%，可染任何颜色。
将上述纤维制品进行抗静电性能测试，测试标准采用ASTM D257。结果如下:在温度21.5°C，相对湿度60%的条件下，测得样品表面的电阻率为
5.1 X IO10 Q/sq0该皮芯纤维能够经受染整加工的高温处理，具有耐久抗静电性。该皮芯复合纤维的规格为75dtex/36f或125dtex/36f等，断裂强度大于3.0cN/dtex，断裂伸长为20% 25%，完全可以满足纺织加工的要求。该皮芯型复合纤维的初始摩擦静电压仅为7.2kV，半衰期为9.1s,并且静电衰减的速度很快，IOs后静电压仅剩5.lkV，然后较慢衰减为O。说明该皮芯型复合纤维具有良好的抗静电性能。该皮芯型复合纤维抗静电耐久性为经过JIS L 0217 103号标准洗涤20次后在JIS L 1094摩擦带电压测定法标准测定结果在3000V以下。说明该皮芯型复合纤维具有良好的抗静电耐久性能。实施例4
合成如下配比的皮芯型复合纤维:聚酰胺6/竹纤维的质量比为45/55。用两个螺杆，控制各自的温度，分别熔融构成皮-芯的高温高压型阳离子聚酰胺
6、竹纤维两种原料，经各自的 熔体管路输送到纺丝箱体，再由计量泵将熔体按规定定量地送入皮芯型复合纺丝组件挤出、冷却、上油、卷绕后得到皮-芯型复合纤维的原丝，原丝再经拉伸定型便可得到成品皮芯型纤维。纺丝温度230°C，卷绕速度可在2000m/min范围内调整，拉伸温度85°C，定型温度160°C，拉伸倍数2.1倍。该纤维的平衡回潮率为6.2%，可染任何颜色。
在温度21.5°C，相对湿度60%的条件下，测得样品表面的电阻率为3.5X107Q/sqo该皮芯纤维能够经受染整加工的高温处理，具有耐久抗静电性。该皮芯复合纤维的规格为75dtex/36f或125dtex/36f等，断裂强度大于3.0cN/dtex，断裂伸长为20% 25%，完全可以满足纺织加工的要求。该皮芯型复合纤维的初始摩擦静电压仅为0.14V，半衰期为2.0s,并且静电衰减的速度很快，IOs后静电压仅剩0.05kV，然后很快衰减为O。说明该皮芯型复合纤维具有良好的抗静电性能。该皮芯型复合纤维抗静电耐久性为经过JIS L 0217 103号标准洗涤20次后在JIS L 1094摩擦带电压测定法标准测定结果在3000V以下。说明该皮芯型复合纤维具有良好的抗静电耐久性能。实施例5
合成如下配比的皮芯型复合纤维:聚酰胺6/麻纤维的质量比为45/55。用两个螺杆，控制各自的温度，分别熔融构成皮-芯的高温高压型阳离子聚酰胺
6、麻纤维两种原料，经各自的熔体管路输送到纺丝箱体，再由计量泵将熔体按规定定量地送入皮芯型复合纺丝组件挤出、冷却、上油、卷绕后得到皮-芯型复合纤维的原丝，原丝再经拉伸定型便可得到成品皮芯型纤维。纺丝温度230°C，卷绕速度可在2000m/min范围内调整，拉伸温度85°C，定型温度160°C，拉伸倍数2.5倍。该纤维的平衡回潮率为3.0%，可染任何颜色。在温度21.5°C，相对湿度60%的条件下，测得样品表面的电阻率为7.2 X IO9 Q/sq.该皮芯纤维能够经受染整加工的高温处理，具有耐久抗静电性。该皮芯复合纤维的规格为75dtex/36f或125dtex/36f等，断裂强度大于3.0cN/dtex，断裂伸长为20% 25%，完全可以满足纺织加工的要求。该皮芯型复合纤维的初始摩擦静电压仅为5.9kV，半衰期为8.7s,并且静电衰减的速度很快，IOs后静电压仅剩1.7kV，然后较慢衰减为O。说明该皮芯型复合纤维具有良好的抗静电性能。该皮芯型复合纤维抗静电耐久性为经过JIS L 0217 103号标准洗涤20次后在JIS L 1094摩擦带电压测定法标准测定结果在3000V以下。说明该皮芯型复合纤维具有良好的抗静电耐久性能。实施例6
合成如下配比的皮芯型复合纤维:聚酰胺66/麻纤维的质量比为45/55。用两个螺杆，控制各自的温度，分别熔融构成皮-芯的高温高压型阳离子聚酰胺66、麻纤维两种原料，经各自的熔体管路输送到纺丝箱体，再由计量泵将熔体按规定定量地送入皮芯型复合纺丝组件挤出、冷却、上油、卷绕后得到皮-芯型复合纤维的原丝，原丝再经拉伸定型便可得到成品皮芯型纤维。纺丝温度285°C，卷绕速度可在1800m/min范围内调整，拉伸温度95°C，定型温度180°C，拉伸倍数2.6倍。该纤维的平衡回潮率为3.5%，可染任何颜色。
在温度21.5°C，相对湿度60%的条件下，测得样品表面的电阻率为9.7 X IO8 Q/sq。染色后纤维的比电阻值较染色前更优，表明该皮芯纤维能够经受染整加工的高温处理，具有耐久抗静电性。该皮芯复合纤维的规格为75dtex/36f或125dtex/36f等，断裂强度大于3.0cN/dtex，断裂伸长为20% 25%，完全可以满足纺织加工的要求。该皮芯型复合纤维的初始摩擦静电压仅为3.lkV，半衰期为3.5s,并且静电衰减的速度很快，IOs后静电压仅剩0.9kV，然后较快衰减为O。说明该皮芯型复合纤维具有良好的抗静电性能。该皮芯型复合纤维抗静电耐久性为经过JIS L 0217 103号标准洗涤20次后在JIS L 1094摩擦带电压测定法标准测定结果在3000V以下。说明该皮芯型复合纤维具有良好的抗静电耐久性能。实施例7
一种布料，它由抗静电、吸湿、可染皮芯型复合纤维和光触媒涂层组成，所述的光触媒涂层为纳米二氧化钛，光触媒涂层厚度为20nm。制备方法，取实施例1-6制备的抗静电、吸湿、可染皮芯型复合纤维纺织成基层布料，用酒精消毒烘干后，喷涂含有纳米二氧化钛的光触媒(所用光触媒符合CMA灭菌检测、有害物质降解和无 毒实验的检测标准)，形成光触媒涂层，光触媒涂层厚度为20nm，然后再次烘干，即得得一种具有杀菌消毒功能的布料。该布料按照GB/T 20944.1-2007和GB/T20944.3-2008和GB/T18883-2002进行检测，具有抗菌消毒，有效除去甲醛的效果，且这些效果具有持久性。
权利要求
1.一种抗静电、吸湿、可染皮芯型复合纤维，它包含皮层和芯层，其中皮层/芯层质量比为90/10 10/90 ;芯层为具有吸湿性能、可染性能及抗静电性能的带有多羟基或多羧基的纤维；皮层为可熔纺的高聚物。
2.如权利要求1所述的一种抗静电、吸湿、可染皮芯型复合纤维，其特征在于，所述的芯层为棉纤维、竹纤维和麻纤维中的至少一种；所述的皮层为聚对苯二甲酸乙二醇酯、高温高压型阳离子可染聚酯、常压沸染型阳离子染料可染聚酯、常压沸染型分散染料可染聚酯、聚丙烯、聚酰胺6或聚酰胺66中至少一种。
3.如权利要求1任一权利要求所述的一种抗静电、吸湿、可染皮芯型复合纤维，其特征在于，皮芯型复合纤维的皮层/芯层质量比为70/30 30/70。
4.如权利要求1-3任一权利要求所述的一种抗静电、吸湿、可染皮芯型复合纤维，其特征在于，皮芯型复合纤维的皮层/芯层质量比为65/35 40/60。
5.如权利要求4所述的一种抗静电、吸湿、可染皮芯型复合纤维，其特征在于，皮芯型复合纤维的皮层/芯层质量比为45/55。
6.如权利要求4所述的一种抗静电、吸湿、可染皮芯型复合纤维，其特征在于，所述的芯层为竹纤维或麻纤维， 皮层为聚酰胺6或聚酰胺66。
7.如权利要求6所述的一种抗静电、吸湿、可染皮芯型复合纤维，其特征在于，所述的芯层为竹纤维，皮层为聚酰胺6。
8.—种布料，它由抗静电、吸湿、可染皮芯型复合纤维和光触媒涂层组。
全文摘要
本发明提供一种抗静电、吸湿、可染皮芯型复合纤维及其制得的布料，所述的皮芯型复合纤维包含皮层和芯层，其中皮层/芯层质量比为90/10～10/90；芯层为具有优良吸湿性能、可染性能及抗静电性能的带有多羟基或多羧基的纤维；皮层为可熔纺的高聚物；该复合纤维具有优良的机械强度、吸湿性、抗静电性及可染性等多种功能。该皮芯型复合纤维结合光触媒涂层制得的布料具有抗菌消毒、有效除去甲醛等有机污染物、持续性和安全性高的优点。
文档编号B32B9/04GK103233285SQ201210512890
公开日2013年8月7日 申请日期2012年12月5日 优先权日2012年12月5日
发明者殷青林 申请人:世纪宝姿(厦门)实业有限公司