一种功能性的纺织新材料及其制备方法和应用与流程

本发明属于纺织材料及其制备方法和应用领域，特别涉及一种功能性的纺织新材料及其制备方法和应用。

背景技术：

纺织材料自1935年之后，伴随着合成工业、高分子化学工业的发展以及熔融纺丝技术的发明，当时使用的棉、麻等植物纤维、兽皮、人造丝等纺织原料转向从煤炭、石油中提取的合成纤维原料，由它纺制成涤纶(pet)、尼龙(pa)等合成纤维(平井利博,fibermaterialsandtheirnewfunctions繊維と工業vol.70,no.9(2014))。其纤维的细度大多为10000nm(10um)以上。由于这些合成纤维的机械物理性能优良，应用领域不断扩大，成为世界上量大面广的主要纤维。随着需求的不断提高，目前正在向纤维细化，品种多样化以及功能化方向发展，以满足多领域的不同的需求。

而在1968年时，日本对天然皮革的结构及组成作了细致的分析研究(岡本三宜,繊維学会誌(繊維と工業),32(9),318(1976))，发现天然皮革主要由胶原超细纤维以主体缠绕的结构组成。由于超细纤维的细度为100～10000nm(0.1～10um)，当时无法由纺丝直接获得。于是日本开发了复合纺丝法。它是把二种不相容的聚合物，通过复合纺丝机纺制成双组份复合丝，制成产品后，再把其中的一种聚合物除去，留下的另一组份是以超细纤维组成的产品。日本以仿生方法制造出人工皮革，目标是替代天然皮革。

超细纤维细而柔软，具有良好的机械物性，手感触感优异，外表美观，加之人工皮革具有均匀性良好，不霉不蛀，轻量等优点，在世界上首次由人工制造的皮革超过天然皮革。由于人工皮革以替代天然皮革为目的，故其使用的领域有限。

进入2000年，由于科技高度发展，世界进入了纳米纤维时代，各国均以纳米纤维作为战略目标加以研发。由于纳米纤维具有许多优点，如比表面积大，柔软性、过滤性、藏污性、手感等性能优良，且纳米纤维的细度为1nm～100nm(0.001～0.1um)，与分子链级0.1nm～1nm(0.0001～0.001um)相近，故其重要性就不言而喻了。由于纤维越细，其强度越差，目前的纳米纤维强度与理论值的强度相差甚远。纳米纤维研发的装置很多，但只能形成二维的非织造布，应用范围有限。当前纳米纤维研制的关键技术在于它的结构化以及它的工艺和装置，要达到量产尚需时日。发明人在多年前采用共混熔融纺丝法，在一根纤维内获得了成百上千的纳米纤维，然而把纤维中的易溶(copet)部分除去，会发现纳米纤维间形成不均匀的粘连束。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种功能性的纺织新材料及其制备方法和应用，以克服现有技术所获得的纤维制品透气、吸湿性差，手感、风格不良，同时纤维单一，不能做到现有纤维的纤度在同一根纤维上全覆盖的缺陷。

本发明的一种功能性的纺织新材料，所述材料集纳米纤维、超细纤维和普通纤维于一体，其中普通纤维作为主干，其表面覆盖有纳米纤维和超细纤维。

所述纳米纤维、超细纤维和普通纤维的原料相同，均为pet或pa。由于主干部分、纳米纤维部分、超细纤维部分都是同一种原料pet或pa，相容性极好，纳米纤维、超细纤维牢牢地嵌入主干部分，就像在主干表面长出无数的纳米纤维和超细纤维，并牢牢地附着在主干上。

所述材料在易溶聚合物去除前，其主干部分为普通纤维，普通纤维的表面覆盖有同种材料的纳米纤维和超细纤维的涤纶(或尼龙)的复合短丝(或长丝)。

所述涤纶(或尼龙)复合短丝既可直接纺纱使用，也可与棉纤维、麻纤维、竹纤维以及黏胶、醋酸纤维素纤维混纺成纱；涤纶(或尼龙)复合长丝可直接针织，或与棉纤维、麻纤维、竹纤维以及黏胶、醋酸纤维素制成的纱进行交织。

本发明的一种功能性的纺织新材料的制备方法，包括：

(1)将不易溶的聚合物与易溶的聚合物共混，得到共混聚合物a1；

(2)将步骤(1)中共混聚合物a1与不易溶的聚合物和易溶的聚合物组成的混合物送入复合纺丝机的海通道进行共混，得到共混聚合物a1与a2，其中不易溶的聚合物与步骤(1)中不易溶的聚合物相同，易溶的聚合物与步骤(1)中易溶的聚合物相同；

(3)在复合纺丝机主干通道喂入不易溶的聚合物，海通道送入步骤(2)中共混聚合物a1与a2，通过喷丝板组件挤出形成复合丝；其中共混聚合物a1与a2和不易溶的聚合物的质量百分数的比例为15:85～60:40，不易溶的聚合物与步骤(1)中不易溶的聚合物相同；

(4)将步骤(3)中复合丝在碱溶液中浸渍，然后在蒸汽中加热，去除易溶部分后即可得到普通纤维表面覆盖有超细纤维和纳米纤维的新纤维，即功能性的纺织新材料。

所述步骤(1)中不易溶的聚合物为不溶或难溶、少溶的聚合物。

所述步骤(1)中不易溶的聚合物为pet或pa；易溶的聚合物为聚合物copet。

所述步骤(1)中由不易溶的聚合物与易溶的聚合物共混，在共混过程中，不易溶的聚合物因受挤压、流动力的作用而被细化成共混聚合物。

所述步骤(1)中不易溶的聚合物与易溶的聚合物的质量分数比例为20:80～80:20，优选40:60～60:40。

所述步骤(2)中共混聚合物与不易溶的聚合物和易溶的聚合物组成的混合物的质量分数比例为20:80～80:20，优选40:60～60:40；混合物中不易溶的聚合物与易溶的聚合物的质量分数比例为20:80～80:20，优选40:60～60:40。

所述步骤(2)中不易溶的聚合物与易溶的聚合物以及共混聚合物a1三者在螺杆的推进过程中再度被挤压共混而细化，其中被二次共混挤压而细化的部分，将其称之为a2。

所述步骤(3)中共混聚合物a1与a2和不易溶的聚合物的质量百分数的比例为20:80～50:50。

所述步骤(3)中a1、a2在螺杆的推进下进入喷丝板组件的海一侧，与岛一侧作为主干部分的不易溶的聚合物汇合而形成海岛复合丝，由不易溶的聚合物为主干部分，其表面由a1+a2的共混聚合物所组成。

所述步骤(1)、(2)、(3)中a1是由共混而成的超细纤维部分。

所述步骤(2)、(3)中a2是不易溶的聚合物在复合纺丝过程中与易溶的聚合物共混而成的纳米纤维部分。

所述步骤(3)中复合丝中易溶的聚合物因最终要溶除，应控制在30％以内，最好10％～20％。

所述步骤(4)中碱液为氢氧化钠溶液；碱液温度为95～98℃，碱液浓度为6％。

所述步骤(4)中浸渍时间为3～5min；在蒸汽中加热的时间为10～15min。

本发明的一种功能性的纺织新材料可应用于非织造纺粘直接成布，或由其加工成各类基布以及其复合产品。该纺织新材料也适用于机织、针织以及非织造干法、湿法等各类产品的应用。

本发明新材料是由起加固增强的主干部分(或称中心部分、芯部分)和由围绕于主干部分的表面起着特殊功能的纳米、超细部分组成，可根据最终产品的需要对细度、功能性、规格化、物性和风格等通过精细化设计和精密的工艺控制获得。利用易溶性copet在共混中使pet或pa形成a1，再由其形成a2。同时，保留着a1及a2，直到制成产品后，再把易溶的copet去除，于是便形成了一种由pet或pa为主干，其表面附着有超细纤维和纳米纤维的新的纺织材料。

有益效果

本发明材料是集纳米纤维、超细纤维和普通纤维于一体的全新的纺织纤维材料，实现了由史以来纤维细度在一根材料上的全覆盖，既大大改善了透气、吸湿性能，又大大提高了织物的手感。全新的纤维对产量高，应用面广的pet和pa赋予了功能化，使最终产品多样化，规格化以及独特的风格。适用于机织、针织、非织造干、湿法等加工，可用于服装、产业、服饰及医疗卫生等各领域。制造设备简单、无环境污染，可进行规模性生产，不仅量大且应用面广。

附图说明

图1是实施例1中新纤维的sem电镜照片；

图2是主干纤维表面覆盖有超细纤维和纳米纤维放大5万倍时的sem电镜照片；

图3是主干纤维表面覆盖有超细纤维和纳米纤维放大1万倍时的sem电镜照片；

图4是实施例1中新纤维纺丝的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明是采用二种不相容的聚合物，一种是不溶或难溶、少溶的常规聚合物，如涤纶(pet)或尼龙(pa)，另一种是碱溶性聚酯，经共混和复合纺丝，最终获得主体部分周围覆盖有纳米纤维和超细纤维。

实施例1

原料：pet和copet

步骤1.将pet和copet以50％对50％的比例进行共混，制成pet/copet的共混聚合物a1；

步骤2.再将a1和由pet与copet各50％组成的混合物以50％对50％的比例送入复合纺丝机的海通道进行共混，形成pet/copet的共混物a1与a2；

步骤3.在复合纺丝机主干通道b中喂入的是pet，海通道送入的是copet的共混物a1与a2；它们以60/40的比例，在喷丝板组件中形成复合丝(参见图4)。

该复合丝中主干部分含pet60％，超细纤维含10％，纳米纤维含10％，而易溶的copet含20％。该复合丝在温度为95～98℃，浓度为6％的氢氧化钠溶液中浸渍(时间5min)，随后在蒸汽中加热15分钟，易溶的copet被去除，留下的是主干表面部分覆盖有超细纤维和纳米纤维的全细度pet新纤维。

图1：作为主干的纤维表面覆盖有超细纤维和纳米纤维的sem照片。

图2：主干纤维表面覆盖有超细纤维和纳米纤维放大5万倍时的sem照片。

图3：主干纤维表面覆盖有超细纤维和纳米纤维放大1万倍时的sem照片。

实施例2

原料：pa和copet

步骤1.将pa+copet以50％对50％的比例进行共混，制成pa/copet的共混聚合物a1；

步骤2.再将a1和由pa与copet各50％组成的混合物以50％对50％的比例送入复合纺丝机的海通道进行共混，形成pa/copet的共混物a1与a2；

步骤3.在复合纺丝机主干通道b中喂入的是pa，海通道中送入的是copet的共混物a1与a2；它们以65/35的比例，在喷丝板组件中形成复合丝。

该复合丝中主干部分含pa65％，超细纤维含8.75％，纳米纤维含8.75％，而易溶的copet含17.5％。该复合丝在温度为95～98℃，浓度为6％的氢氧化钠溶液中浸渍(时间3min)，随后在蒸汽中加热15分钟，易溶的copet被去除，留下的是主干表面部分覆盖有超细纤维和纳米纤维的全细度pa新纤维。