一种具有夜光远红外功能的皮芯型纤维的制作方法

本申请涉及功能纺织品技术领域，尤其涉及一种具有夜光远红外功能的皮芯型纤维。

背景技术：

随着人们生活水平的提高，功能性纺织品已经成为行业研发的热点，市场上也出现了一些如吸湿排汗、夜光、远红外保暖、抗紫外等功能纺织品产品。目前，功能性纺织品的生产主要有纺丝前加入功能性助剂制成功能性纤维，然后织成织物；或者普通纤维织成织物后再用功能性助剂进行后整理这两种方法。前者所得产品的效果持久，耐洗性好，但是处理工艺比较复杂；后者的处理工艺简单，但生产中三废多，产品耐洗性及效果较差。

在功能纺织品产品中，夜光纤维主要是利用稀土发光材料制成的新型功能纤维，采用长余辉稀土发光材料为发光体，经过特种纺丝加工制成，能在黑暗环境下提供一种安全提醒作用。远红外纤维主要是利用远红外陶瓷粉制备的新型功能纤维，它能吸收人体自身散发的热量，吸收并发射回人体最需要的波长红外线，具有促进血液循环并有保暖的作用。

然而，目前市场上大多是夜光纤维或远红外纤维这样具有单一功能的纤维产品，具有夜光和远红外等多重功能的纤维产品仍有待研发。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请提供一种具有夜光远红外功能的皮芯型纤维，本申请提供的皮芯型纤维具有夜光和远红外保暖功能，且功能性稳定、持久。

本申请提供一种具有夜光远红外功能的皮芯型纤维，所述皮芯型纤维为包括皮层和芯层的复合纤维，所述皮层为含有稀土夜光材料的聚合物层，所述芯层为含有远红外陶瓷材料的聚合物层。

优选地，所述皮层与芯层的横截面面积之比为3:7～6:4。

优选地，所述皮层中稀土夜光材料占皮芯型纤维质量的1～25％。

优选地，所述芯层中远红外陶瓷材料占皮芯型纤维质量的1～20％。

优选地，所述皮层中稀土夜光材料的粒径为10纳米～200纳米。

优选地，所述芯层中远红外陶瓷材料的粒径为0.01微米～2微米。

与现有技术相比，本申请提供的纤维为包括皮层和芯层的皮芯型复合纤维，其以含有稀土夜光材料的聚合物层为皮层，以含有远红外陶瓷材料的聚合物层为芯层。本申请提供的皮芯型纤维为多功能复合纤维，其可在夜间持续发光，具有远红外保暖功能，并且功能性持久、稳定，耐洗性强，用途广泛，利于应用。

附图说明

图1为本申请实施例提供的皮芯型纤维的截面示意图；

图2为本申请实施例提供的皮芯型纤维的结构示意图。

具体实施方式

下面对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请提供了一种具有夜光远红外功能的皮芯型纤维，所述皮芯型纤维为包括皮层和芯层的复合纤维，所述皮层为含有稀土夜光材料的聚合物层，所述芯层为含有远红外陶瓷材料的聚合物层。

本申请提供的皮芯型纤维具有持久、稳定的夜光和远红外保暖的多重功能，用途广泛。

参见图1和图2，图1为本申请实施例提供的皮芯型纤维的截面示意图，图2为本申请实施例提供的皮芯型纤维的结构示意图。图1中，1是皮层，2是芯层。图2中，1是皮层，2是芯层。

在本申请中，所述皮芯型纤维是两种组分聚合物分别沿纤维纵向连续形成皮层和芯层的复合纤维，可分为同心圆型、偏心圆型、异型截面等数种；本申请优选为同心圆型截面皮芯纤维。其中，所述皮层与芯层的横截面面积之比优选为3:7～6:4，更优选为6:4。

在本申请所述皮芯型纤维中，皮层为含有稀土夜光材料的聚合物层，能使纤维获得无危害、安全的发光功能。所述稀土夜光材料优选自稀土氯酸盐、稀土铝酸盐和稀土硅酸盐中的一种或多种，更优选为稀土硅酸盐，可采用市售产品。所述稀土夜光材料的形状可为粉末，粒径优选为10纳米～200纳米，更优选为40纳米～80纳米。在本申请中，所述皮层优选为含有稀土夜光材料的聚酯层、含有稀土夜光材料的聚酰胺层或含有稀土夜光材料的聚丙烯层。在本申请的优选实施例中，所述皮层中稀土夜光材料占皮芯型纤维质量的1～25％，优选为5～15％。

在本申请所述皮芯型纤维中，芯层为含有远红外陶瓷材料的聚合物层，能使纤维具有远红外辐射保暖功能，从而制备多功能复合纤维。所述远红外陶瓷材料优选自氧化钛、氧化铝、氧化锌、氧化锆、氧化锡和氧化镁中的一种或多种，更优选为氧化钛、氧化锆或氧化镁。所述远红外陶瓷材料通常为纳米级，粒径优选为0.01微米～2微米，更优选为0.1微米～1微米。

在本申请中，所述芯层优选为含有远红外陶瓷材料的聚酯层、含有远红外陶瓷材料的聚酰胺层或含有远红外陶瓷材料的聚丙烯层。在本申请的一些实施例中，所述皮层和芯层均为聚酯层，或者所述皮层为聚酯层、芯层为聚酰胺层，或者所述皮层为聚酯层、芯层为聚丙烯层。在本发的优选实施例中，所述芯层中远红外陶瓷材料占皮芯型纤维质量的1～20％，优选为8～18％。

在本申请中，所述皮芯型纤维主要是短纤；可以是预取向丝(POY)，也可以是全拉伸丝(FDY)；可以采用湿法纺丝制成，也可以采用熔体纺丝制成。在本申请的实施例中，所述皮芯型纤维的平均长度为38mm；所述皮芯型纤维的平均线密度为1.7dtex。并且，所述皮芯型纤维中皮层与芯层的质量比可为3:7～6:4。

不同于常规的功能后整理工艺，本申请所述的功能纤维材料的功能性持久，耐洗性强，且纤维无毒、无害，功能稳定，其纤维制品适合在夜间使用。在本申请的实施例中，所述皮芯型纤维的红外发射率大于0.88，远红外辐射温度大于1.4℃，且在可见光照射20min后，在黑暗条件下可持续发光7-10小时，性能优异，在功能服饰领域具有广泛的应用前景。

相应地，本申请提供了一种具有夜光远红外功能的皮芯型纤维的制备方法，包括以下步骤：

分别提供含有稀土夜光材料的夜光母粒和含有远红外陶瓷材料的远红外母粒；

将所述夜光母粒和远红外母粒进行熔体纺丝，得到具有夜光远红外功能的皮芯型纤维，所述皮芯型纤维的皮层为含有稀土夜光材料的聚合物层，芯层为含有远红外陶瓷材料的聚合物层。

本申请提供的制备方法以纺织聚合物原料为基材，制备得到兼具夜光及远红外功能的功能纤维即夜光远红外功能纤维，可提高穿着者的安全性与保暖性，适合夜间户外活动者穿着使用。

本申请实施例可制备夜光母粒，具体为：采用包括第一聚合物和稀土夜光材料以及其他助剂的物料，经过熔融造粒，获得含有稀土夜光材料的夜光母粒，干燥，备用。

在本申请的实施例中，所述夜光母粒由包括第一聚合物、稀土夜光材料、分散剂、热稳定剂、光稳定剂和抗氧化剂的物料制成。本申请实施例以第一聚合物为第一纤维基材，所述第一聚合物优选为聚酯、聚酰胺或聚丙烯。本申请实施例可将第一纤维基材真空干燥，然后加入稀土夜光材料、分散剂、热稳定剂、光稳定剂和抗氧化剂，再充分搅拌20分钟～40分钟，经过双螺杆熔融造粒机，即可得到夜光母粒。

其中，所述稀土夜光材料优选自稀土氯酸盐、稀土氯酸盐和稀土硅酸盐中的一种或多种，更优选为稀土硅酸盐，可采用市售产品。所述稀土夜光材料的形状可为粉末，粒径优选为10纳米～200纳米，更优选为40纳米～80纳米。所述分散剂可以是硅烷系列；热稳定剂可以是锡稳定剂；光稳定剂可以是受阻胺光稳定剂；抗氧化剂可以是磷酸衍生物；以上采用常规市售产品即可。所述第一聚合物、稀土夜光材料、分散剂、热稳定剂、光稳定剂和抗氧化剂的质量比可为100:(2～5)：(1～4)：(2～3)：(1～2)：(2～3)。所述熔融造粒的温度优选为180～280℃；造粒粒径可为0.7厘米～2厘米。

同样地，本申请实施例可制备远红外母粒，具体为：采用包括第二聚合物和远红外陶瓷材料及聚合物助纺剂的物料，经过熔融造粒，获得含有远红外陶瓷材料的远红外母粒，干燥，备用。

在本申请的实施例中，所述远红外母粒由包括第二聚合物、远红外陶瓷材料和聚合物助纺剂的物料制成。本申请实施例以第二聚合物为第二纤维基材，所述第二聚合物优选为聚酯、聚酰胺或聚丙烯。所述第二聚合物可以和第一聚合物相同，也可以不同。本申请实施例可将第二纤维基材真空干燥，然后加入纳米远红外陶瓷材料和聚合物助纺剂，混合均匀，经过双螺杆熔融造粒机，即可得到远红外母粒。

其中，所述远红外陶瓷材料优选自氧化钛、氧化铝、氧化锌、氧化锆、氧化锡和氧化镁中的一种或多种，更优选为氧化钛、氧化锆或氧化镁。所述远红外陶瓷材料通常为纳米级，粒径优选为0.01微米～2微米，更优选为0.1微米～1微米。在本申请中，所述的聚合物助纺剂优选为钛酸酯系列或硅酸酯系列的一种或多种，采用市售产品即可。所述熔融造粒的温度优选为190～300℃；造粒粒径可为0.8厘米～3厘米。

分别得到含有稀土夜光材料的夜光母粒和含有远红外陶瓷材料的远红外母粒后，本申请实施例将所述夜光母粒和远红外母粒进行熔体纺丝，即将两种母粒分别通过单螺杆挤出机熔融，然后分别通过复合喷丝板的芯层和皮层挤出，在空气中冷凝，得到皮芯型复合纤维，简称皮芯型纤维。

在本申请中，所述的皮芯型复合纤维具有夜光和远红外功能，所述皮芯型纤维的皮层为含有稀土夜光材料的聚合物层，芯层为含有远红外陶瓷材料的聚合物层。所述熔体纺丝的温度即熔融温度优选为220～330℃；所述熔体纺丝的卷绕速度优选为200～500m/min。本申请优选为同心圆型截面皮芯纤维。其中，所述皮层与芯层的横截面面积之比优选为3:7～6:4，更优选为6:4。

在本申请的实施例中，所述皮芯型纤维可以是POY丝，即通过熔体纺丝法，挤出、冷凝后，得到复合POY丝。本申请实施例还可以制备FDY丝，具体为：将得到的复合POY丝在牵伸机上进行牵伸，制得具有夜光远红外功能的皮芯型FDY纤维。其中，所述牵伸为本领域技术人员熟知的技术手段，其热盘温度可为50～110℃，加热板的温度可为80～180℃。所述牵伸倍数优选为1.5～3，车速可为300～1200m/min。

另外，本申请实施例也可以通过湿法纺丝，制备得到具有夜光远红外功能的皮芯型纤维。本申请实施例可通过在纺丝聚合物溶液中，加入稀土夜光材料和纳米远红外陶瓷材料，结合皮芯结构，使得纤维达到稳定、持久的夜光远红外功能效果。具体步骤为：

将干燥的聚合物溶解，获得纺丝聚合物溶液；

将稀土夜光材料预分散在纺丝聚合物溶液中，得到皮层纺丝液；将远红外陶瓷材料预分散在纺丝聚合物溶液中，得到芯层纺丝液；

通过纺丝设备喷丝孔挤压，得到所述皮芯型纤维。

得到皮芯型纤维后，本申请根据国家标准GB/T 30127-2013《纺织品远红外性能的检测和评价》以及采用纤维强力测试仪测试、肉眼观察0.5g纤维发光时间等方法，获得纤维的性能。

结果表明，本申请制得的皮芯型纤维的红外发射率大于0.88，远红外辐射温度大于1.4℃，且在可见光照射20min后，在黑暗条件下可持续发光7-10小时，性能优异，在功能服饰领域具有广泛的应用前景。

为了进一步理解本申请，下面结合实施例对本申请提供的具有夜光远红外功能的皮芯型纤维及其制备方法进行具体地描述。

以下实施例中，所用的聚酯切片为中国石化仪征化纤有限公司提供的SD500纤维级聚酯切片，聚酰胺切片为中国石油化工有限公司巴凌分公司生产的PA-6纤维级聚酰胺切片，聚丙烯切片为甘肃兰港石化有限公司生产的BH型聚丙烯切片，发光夜光粉为大连路明发光科技有限公司生产的S型稀土硅酸盐、SP型稀土铝酸盐和PM型稀土氯酸盐，远红外陶瓷粉为合肥翔正化学科技有限公司提供的XZ-L20氧化铝、XZ-T106氧化钛、XZ-ZR601氧化锆，分散剂、热稳定剂、光稳定剂和抗氧化剂分别为亨斯迈化工(上海)有限公司提供的KH560硅烷分散剂、DX-181甲基锡热稳定剂、HS-944受阻胺光稳定剂，亚磷酸三苯氨抗氧化剂，聚合物助纺剂为南京品宁偶联剂有限公司提供的PN-133钠酸酯偶联剂。

实施例1

(1)制备夜光母粒：将聚酯切片100重量份真空干燥，然后加入粒径为50纳米的稀土氯酸盐2重量份、分散剂1重量份、热稳定剂2重量份，光稳定剂2重量份和抗氧化剂3重量份，充分搅拌20分钟，经过双螺杆熔融造粒机，获得夜光母粒，通过转鼓真空干燥处理，备用；熔融造粒的温度设置为220℃，造粒粒径为0.7厘米。

(2)制备远红外母粒：将聚酯切片100重量份真空干燥，然后加入粒径为500纳米的氧化铝3重量份和聚合物助纺剂3重量份，混合均匀，经过双螺杆熔融造粒机，获得远红外母粒，通过转鼓真空干燥处理，备用；熔融造粒的温度设置为200℃，造粒粒径为1厘米。

(3)熔体纺丝法制备涤纶POY丝：将步骤(1)制备的夜光母粒和步骤(2)制备的远红外母粒分别通过单螺杆挤出机熔融，然后分别通过复合喷丝板的皮层和芯层挤出，在空气中冷凝，得到复合涤纶POY丝；所述的纺丝温度为270℃，卷绕速度为200m/min。

(4)制备涤纶FDY：将步骤(3)得到的复合涤纶POY丝在牵伸机上进行牵伸，所述牵伸的热盘温度为80℃，加热板温度为180℃，牵伸倍数为2，车速为500m/min，从而制得了皮层夜光、芯层远红外功能的皮芯型涤纶纤维，其为同心圆截面，纤维的皮层与芯层截面积比为4：6。

实施例2

(1)制备夜光母粒：将聚丙烯切片100重量份真空干燥，然后加入粒径为100纳米的稀土铝酸盐5重量份、分散剂2重量份、热稳定剂2重量份，光稳定剂2重量份和抗氧化剂2重量份，充分搅拌40分钟，经过双螺杆熔融造粒机，获得夜光母粒，通过转鼓真空干燥处理，备用；熔融造粒的温度设置为180℃，造粒粒径为1.1厘米。

(2)制备远红外母粒：将聚丙烯切片100重量份真空干燥，然后加入粒径为0.3微米的二氧化钛4重量份和聚合物助纺剂3重量份，混合均匀，经过双螺杆熔融造粒机，获得远红外母粒，通过转鼓真空干燥处理，备用；熔融造粒的温度设置为190℃，造粒粒径为1.2厘米。

(3)熔体纺丝法制备丙纶POY丝：将步骤(1)制备的夜光母粒和步骤(2)制备的远红外母粒分别通过单螺杆挤出机熔融，然后分别通过复合喷丝板的皮层和芯层挤出，在空气中冷凝，得到复合丙纶POY丝；所述的纺丝温度为220℃，卷绕速度为500m/min。

(4)制备丙纶FDY：将步骤(3)得到的复合丙纶POY丝在牵伸机上进行牵伸，所述牵伸的热盘温度为50℃，加热板温度为110℃，牵伸倍数为3，车速为800m/min，从而制得了皮层夜光、芯层远红外功能的皮芯型丙纶纤维，其为偏心圆截面，纤维的皮层与芯层截面积比为4：6。

实施例3

(1)制备夜光母粒：将聚酰胺切片100重量份真空干燥，然后加入粒径为150纳米的稀土氯酸盐3重量份、分散剂2重量份、热稳定剂2重量份，光稳定剂1重量份和抗氧化剂2重量份，充分搅拌30分钟，经过双螺杆熔融造粒机，获得夜光母粒，通过转鼓真空干燥处理，备用；熔融造粒的温度设置为280℃，造粒粒径为2厘米。

(2)制备远红外母粒：将聚酰胺切片100重量份真空干燥，然后加入粒径为400纳米的二氧化钛5重量份和聚合物助纺剂4重量份，混合均匀，经过双螺杆熔融造粒机，获得远红外母粒，通过转鼓真空干燥处理，备用；熔融造粒的温度设置为270℃，造粒粒径为1.5厘米。

(3)熔体纺丝法制备尼龙POY丝：将步骤(1)制备的夜光母粒和步骤(2)制备的远红外母粒分别通过单螺杆挤出机熔融，然后将含夜光功能熔体通过复合喷丝板皮层，含远红外功能熔体通过复合喷丝板芯层挤出，纤维在空气中冷凝，得到复合尼龙POY丝；所述的纺丝温度为260℃，卷绕速度为250m/min。

(4)制备尼龙FDY：将步骤(3)得到的复合尼龙POY丝在牵伸机上进行牵伸，所述牵伸的热盘温度为70℃，加热板温度为120℃，牵伸倍数为2.5，车速为600m/min，从而制得了皮层夜光、芯层远红外功能的皮芯型尼龙纤维，其为同心圆截面，纤维的皮层与芯层截面积比为5：5。

实施例4

(1)制备夜光母粒：将聚酯切片100重量份真空干燥，然后加入粒径为200纳米的稀土硅酸盐2重量份、分散剂1重量份、热稳定剂2重量份，光稳定剂2重量份和抗氧化剂3重量份后，充分搅拌40分钟，经过双螺杆熔融造粒机，获得夜光母粒，通过转鼓真空干燥处理，备用；

(2)制备远红外母粒：将聚酯切片100重量份真空干燥，然后加入粒径为400纳米的氧化锆3重量份和聚合物助纺剂3重量份，混合均匀，经过双螺杆熔融造粒机，获得远红外母粒，通过转鼓真空干燥处理，备用；

(3)熔体纺丝法制备涤纶POY丝：将步骤(1)制备的夜光母粒和步骤(2)制备的远红外母粒按照重量份55∶45混合，通过单螺杆挤出机熔融，作为复合纤维皮层熔体；步骤(2)制备的远红外母粒通过单螺杆挤出机熔融，作为复合纤维芯层熔体；然后分别通过复合喷丝板的芯层和皮层挤出，在空气中冷凝，得到复合涤纶POY丝；所述的纺丝温度为260℃，卷绕速度为240m/min。

(4)制备涤纶FDY：将步骤(3)得到的复合涤纶POY丝在牵伸机上进行牵伸，所述牵伸的热盘温度为90℃，加热板温度为170℃，牵伸倍数为2，车速为500m/min，从而制备了皮层夜光、芯层远红外功能的皮芯型涤纶纤维，其为十字型截面，纤维的皮层与芯层截面积比为6：4。

比较例1

(1)制备夜光母粒：将聚酯切片100重量份真空干燥，然后加入粒径为50纳米的稀土氯酸盐2重量份、分散剂1重量份、热稳定剂2重量份，光稳定剂2重量份和抗氧化剂3重量份，充分搅拌20分钟，经过双螺杆熔融造粒机，获得夜光母粒，通过转鼓真空干燥处理，备用；熔融造粒的温度设置为220℃，造粒粒径为0.7厘米。

(2)制备远红外母粒：将聚酯切片100重量份真空干燥，然后加入粒径为500纳米的氧化铝3重量份和聚合物助纺剂3重量份，混合均匀，经过双螺杆熔融造粒机，获得远红外母粒，通过转鼓真空干燥处理，备用；熔融造粒的温度设置为200℃，造粒粒径为1厘米。

(3)熔体纺丝法制备涤纶POY丝：将步骤(1)制备的夜光母粒和步骤(2)制备的远红外母粒分别通过单螺杆挤出机熔融，然后分别通过复合喷丝板的芯层和皮层挤出，在空气中冷凝，得到复合涤纶POY丝；所述的纺丝温度为270℃，卷绕速度为200m/min。

(4)制备涤纶FDY：将步骤(3)得到的复合涤纶POY丝在牵伸机上进行牵伸，所述牵伸的热盘温度为80℃，加热板温度为180℃，牵伸倍数为2，车速为500m/min，从而制得了皮层远红外、芯层夜光的皮芯型涤纶纤维，其为同心圆截面，纤维的皮层与芯层截面积比为4：6。

比较例2

(1)制备夜光母粒：将聚酯切片100重量份真空干燥，然后加入粒径为50纳米的稀土氯酸盐2重量份、分散剂1重量份、热稳定剂2重量份，光稳定剂2重量份和抗氧化剂3重量份，充分搅拌20分钟，经过双螺杆熔融造粒机，获得夜光母粒，通过转鼓真空干燥处理，备用；熔融造粒的温度设置为220℃，造粒粒径为0.7厘米。

(2)制备远红外母粒：将聚酯切片100重量份真空干燥，然后加入粒径为500纳米的氧化铝3重量份和聚合物助纺剂3重量份，混合均匀，经过双螺杆熔融造粒机，获得远红外母粒，通过转鼓真空干燥处理，备用；熔融造粒的温度设置为200℃，造粒粒径为1厘米。

(3)熔体纺丝法制备涤纶POY丝：将步骤(1)制备的夜光母粒和步骤(2)制备的远红外母粒混合均匀，通过单螺杆挤出机熔融，通过喷丝板挤出，在空气中冷凝，得到复合涤纶POY丝；所述的纺丝温度为270℃，卷绕速度为200m/min。

(4)制备涤纶FDY：将步骤(3)得到的复合涤纶POY丝在牵伸机上进行牵伸，所述牵伸的热盘温度为80℃，加热板温度为180℃，牵伸倍数为2，车速为500m/min，从而制得了具有夜光远红外功能的复合涤纶纤维。

实施例5

采用实施例1～4和比较例所得纤维，根据国家标准GB/T 30127-2013《纺织品远红外性能的检测和评价》以及采用纤维强力测试仪测试、肉眼观察0.5g纤维发光时间等方法，获得纤维的性能。结果如下表1，表1为实施例1～4和比较例所得纤维的性能。

表1实施例1～4和比较例所得纤维的性能

从以上数据可以看出，本申请纤维红外发射率大于0.88，远红外辐射温度大于1.4℃，且在可见光照射20min后，在黑暗条件下可持续发给7-10小时，性能优异，因而该种纤维在功能服饰领域具有广泛的应用前景。

以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于使本技术领域的专业技术人员，在不脱离本申请技术原理的前提下，是能够实现对这些实施例的多种修改的，而这些修改也应视为本申请应该保护的范围。