本发明涉及一种含有机能混合体的消臭尼龙纤维及含有该纤维的消臭尼龙织物。
背景技术：
随着人民生活水平的提高，人们对服装的要求也越来越高，不仅要穿着美观、舒适，还希望它们能提供一些其他功能，如消除异味。竹炭纤维的研制和开发，在消除异味方面迎合了人们的需求。竹炭是竹材热解得到的主要产品，为纳米级微粉，具有“黑钻石”的美誉。含有竹炭的竹炭聚酯纤维由于其表面及内部的特殊超细微孔结构使其具有很强的吸附能力，对人体异味、油烟味、甲醛、苯、氨等化学气体有吸收、解异味和消臭的作用。竹炭聚酯纤维的多微孔结构使其具有水分平衡作用。正因为竹炭聚酯纤维的这些性能特点，将竹炭聚酯纤维用在纺织品及非织造材料中，可使这些产品具有除臭、除湿、防虫、防霉的复合功能。竹炭聚酯纤维的开发，克服了以往纺织纤维的单一功能。竹炭聚酯纤维能持久释放负离子，负离子是空气中的“维生素”，有镇静、催眠、镇痛、镇咳等功效，有利于身体健康，提高睡眠质量，能够增强人体的免疫力。天然竹炭为黑色物质，一般来说，为了达到更好的功能，需要添加比较大量的竹炭，但是过多黑色竹炭的存在会使得竹炭纤维染色受到限制，不容易染出鲜艳颜色，这使得竹炭纤维的应用受到很大的限制。
中国专利CN200510001746.5公开了一种竹炭纤维及其制备方法，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%。竹炭微粉含量跨度大，其功效会有很大的差异，量过小机能效果相应不足，量过大适用的染色范围受约束。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种具有优异消臭性能并且有优异染色性的尼龙纤维。
所述消臭尼龙纤维中含有0.5～5wt%的机能混合体和95～99.5wt%的聚酰胺类弹性体，所述机能混合体中至少含有平均粒径均为0.1～3微米的二氧化钛、电气石粉和天然竹炭。
所述纤维中二氧化钛的含量优选0.1～1.75wt%，电气石粉的含量优选0.075～1.0wt%，天然竹炭的含量优选0.225～3.0wt%。
所述机能混合体中还优选含有氧化锌或氧化银。
所述纤维的单丝纤度优选0.5～4dtex。
所述的氨气吸收率优选80%以上，异戊酸吸收率优选95%以上。
本发明还提供了一种消臭尼龙织物，所述织物中含有本发明所述的消臭尼龙纤维，且该织物的氨气吸收率在80%以上，异戊酸吸收率在95%以上。
本发明的消臭尼龙具有优异的消臭性能，和普通含竹炭纤维相比染色性优异。
具体实施方式
本发明的消臭尼龙纤维中含有0.5～5wt%的机能混合体和95～99.5wt%的聚酰胺类弹性体，所述机能混合体中至少含有平均粒径均为0.1～3微米的二氧化钛、电气石粉和天然竹炭。
聚酰胺类弹性体作为纤维的主要成分，可以赋予纤维良好的使用性能。本发明对聚酰胺类弹性体没有特别的限定，可以列举的有尼龙6、尼龙66或它们的改性共聚物等，可以单独使用，也可以两种以上并用。
为了赋予本发明的纤维消臭功能，在纤维中还含有机能混合体，所述的机能混合体中至少含有二氧化钛、电气石粉和天然竹炭，它们的平均粒径都在0.1～3微米的范围内。所述二氧化钛、电气石粉和天然竹炭均为晶体，对它们的结晶形状没有特别的限定。
纤维中机能混合体的含量超过5wt%的话，成纤性不好；机能混合体的含量低于0.5wt%的话，纤维的消臭性能不好。
天然竹炭的特殊超细微孔结构使其具有很强的吸附能力，对人体异味、油烟味、甲醛、苯、氨等生活和化学气体有吸收消解异味的作用。将聚合物和天然竹炭混合后制成的纤维表面和内部均含有天然竹炭微粒，使得纤维也具有消臭的功能。但是天然竹炭为黑色粉末状物质，这就导致含有它的纤维也呈现黑灰色，难以染出鲜艳的颜色，在服装用途上受到很大的限制。因此，为了提高纤维的白度，本发明的机能混合物中还含有二氧化钛和电气石粉，两者可以在一定程度上缓和黑色的天然竹炭对纤维颜色的影响。同时，二氧化钛和电气石粉的分子应力小，不易凝集，在保持自身分散均匀的情况下还可以阻断天然竹炭的凝集，提高天然竹炭在纤维中的分散性。
本发明的二氧化钛、电气石粉和天然竹炭的平均粒径均在0.1～3微米的范围内，粒径太大的话影响纺丝性，太小又会导致机能混合体的凝集，而且作为衣服用时小粉粒会进入人体毛孔，对人身健康造成不良影响。
为了提高纤维的消臭性能，除了二氧化钛、电气石粉和天然竹炭外，本发明的机能混合体中还优选含有氧化锌或氧化银。
另外，机能混合体的添加致使纤维表面得到改性，形成了微小的凹凸，使得由所述纤维制成的面料与肌肤接触时的触感有了微小的改变，提高了面料的舒适性。
为了维持机能混合体在纤维中的分散均匀性、白度以及消臭性能，本发明优选纤维中二氧化钛的含量为0.1～1.75wt%，电气石粉的含量为0.075～1.0wt%，天然竹炭的含量为0.225～3.0wt%。
本发明的消臭尼龙纤维，可以通过下列方法制备得到：将聚酰胺类弹性体和含有机能混合体的母粒一起投入料仓，经混料器混合后喂入螺杆挤出机，最后经纺丝得到消臭尼龙纤维。
上述含有机能混合体的母粒为机能混合体和聚酰胺类弹性体的共混物，其中机能混合体和聚酰胺类弹性体的重量比为20～30：80～70。
上述纺丝方法可以采用任何公知的熔融纺丝法，如一步法牵伸丝，二步法加工丝等。
本发明的消臭尼龙纤维的含有所述消臭尼龙纤维的消臭尼龙织物的氨气吸收率在80%以上，异戊酸吸收率在95%以上。
由于含有机能混合体，发明的尼龙纤维具有良好的消臭性，对氨气吸收率在80%以上，对异戊酸吸收率在95%以上。同时，该纤维不含重金属，属于对环境没有危害的绿色纤维，可大量生产。含有该消臭尼龙纤维的织物相对于普通织物有更好的消臭性，能有效吸收氨气、异戊酸等臭味气体，对氨气吸收率在80%以上，对异戊酸吸收率在95%以上，并且能够保持良好的强伸度。
本发明中涉及的参数的测试方法如下所示：
（1）纤维中机能混合体含量的测定
测试仪器：iCAP-6500型（Thermo Scientific制造），
测试方法：电感耦合等离子光谱法（标准US EPA6010C-2007）。
（2）机能混合体的平均分散粒径
通过扫描电镜SEM或透射电镜TEM对纤维的表面和断面进行观察，得到电子图像，再通过winrof软件处理得到无机粒子（二氧化钛、电气石粉和天然竹炭）的平均分散粒径。
（3）纤维或者织物的消臭性的测定方法
A、氨气吸收率
测试方法：检知管法；
测试过程：初期氨气浓度100ppm，测试样品大小10cm×10cm；
样品前处理：105度×2小时绝对干燥，20度+65湿度调湿24小时；
试验点数：3点，取平均值；
容器：5L的密封袋；
气体填充量：3L；
稀释气体：N2；
测定时间：放置2小时；
氨气消臭率计算式：
[（空实验的平均值-测定的平均值）/空实验的平均值] ×100%。
B、异戊酸吸收率：
测试方法：GC法（气相色谱法）；
测试过程：初期异戊酸浓度100ppm，调整浓度2%w/vinETOH（20g/L），测试样品大小6cm×8cm；
样品前处理：105度*2小时绝对干燥，20度+65湿度调湿24小时；
试验点数：3点，取平均值；
调整液滴下量：5ul；
容器：500ml三角瓶；
测定时间：放置2小时；
通过密封注射器取了后注入GC容器；
异戊酸减少率计算式：
[(Sb-Sm)/Sb]×100%（Sb：气相色谱仪中空实验的峰的面积，Sm：样品的峰的面积）。
（4）纤维的强度、断裂伸长率和强伸度积
将样品在拉伸试验机（ORIENTEC产（Tensilon）UCT－100）上以JIS-L1013（1999）8.5.1标准实验中的定速伸长条件进行测定。样品长度为20cm、拉伸速度为20cm/分，试验次数为10次。另外，断裂伸长率是由S-S曲线中最大强力时纤维的伸长来求得。强伸度积可以通过下面的公式求得，
强伸度积＝强度（cN/dtex）×（断裂伸长率（%）0.5）。
（5）沸水收缩率测定方法
使用JIS L 1013标准测定纱线的沸水收缩率。
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
将尼龙6切片干燥至水分300ppm以下，将含有20wt%机能混合体（二氧化钛、电气石粉和天然竹炭）的母粒喂入小料仓，设定母粒的添加量相对于切片总质量为2.5wt%，尼龙6切片和母粒经过混料器混合后进入螺杆挤出机进口，在螺杆挤出机内熔融，由计量泵控制其吐出量，通过由纺丝箱体控制温度下的纺丝组件，纺出初生纤维，在侧吹风下冷却固化成型，再经给油嘴将纤维均匀上油使纤维集束并减少摩擦。给油集束完了的纤维穿过纺丝甬道，进入第一罗拉（1GR），再经绕第二罗拉（2GR）后进入卷取机卷取制得预取向丝POY。
制得的预取向丝POY在假捻机上加工，测试得到的假捻丝DTY单丝纤度达为0.5dtex，断裂伸长率为32.3%，强度为4.36dtex/cN，强伸度积为24.78，沸收为5.2%。通过测试，所得纤维中含有的机能粒子的平均分散粒径为0.5微米，二氧化钛含量为0.1%，电气石粉含量为0.075%，天然竹炭含量为0.325%，纤维的氨气吸收率为82%，异戊酸吸收率为96%。用100%的消臭尼龙纤维制成织物，织物的氨气吸收率为82%，异戊酸的吸收率为96%。
实施例2
将尼龙6切片干燥至水分300ppm以下，将含有20wt%机能混合体（二氧化钛、电气石粉和天然竹炭）的母粒喂入小料仓，设定母粒的添加量相对于切片总质量为25wt%，尼龙6切片和母粒经过混料器混合后进入螺杆挤出机进口，在螺杆挤出机内熔融，由计量泵控制其吐出量，通过由纺丝箱体控制温度下的纺丝组件，纺出初生纤维，在侧吹风下冷却固化成型，再经给油嘴将纤维均匀上油使纤维集束并减少摩擦。给油集束完了的纤维穿过纺丝甬道，进入第一罗拉（1GR），再经绕第二罗拉（2GR）后进入卷取机卷取制得预取向丝POY。
制得的预取向丝POY在假捻机上加工，测试得到的假捻丝DTY的单丝纤度为1.0dtex，断裂伸长率为34.5%，强度为3.62dtex/cN，强伸度积为21.26，沸收为6.3%。通过测试，所得纤维中含有的机能粒子的平均分散粒径为1.0微米，二氧化钛含量为1.75%，电气石粉含量为1.0%，天然竹炭含量为2.25%，纤维的氨气吸收率为93%，异戊酸吸收率为99.9%以上。用100%的消臭尼龙纤维制成织物，织物的氨气吸收率为93%，异戊酸的吸收率为99.9%以上。
实施例3
将尼龙6切片干燥至水分300ppm以下，将含有20wt%机能混合体（二氧化钛、电气石粉、天然竹炭和氧化锌）的母粒喂入小料仓，设定母粒的添加量相对于切片总质量为2.5wt%，尼龙6切片和母粒经过混料器混合后进入螺杆挤出机进口，在螺杆挤出机内熔融，由计量泵控制其吐出量，通过由纺丝箱体控制温度下的纺丝组件，纺出初生纤维，在侧吹风条件下冷却固化成型，再经给油嘴将纤维均匀上油使纤维集束并减少摩擦。给油集束完了的纤维穿过纺丝甬道，经预交络器交络，进入第一热辊1HR，并在第一热辊上缠绕6～7圈后，再经第二热辊2HR，也在上面缠绕6～7圈，经第一热辊与第二热辊间的拉伸后的纤维在第二热辊下由主交络器对其进行交络，再由第三罗拉（3GR）第四罗拉（4GR），将纤维引入卷取机卷取成成品丝饼（DSD）。
测试得到的DSD的单丝纤度为1.0dtex，断裂伸长率为32.5%，强度为3.91dtex/cN，强伸度积为22.29，沸收为5.5%。通过测试，所得纤维中含有的机能粒子的平均分散粒径为2.0微米，二氧化钛含量为0.1%，电气石粉含量为0.075%，天然竹炭含量为0.225%，氧化锌含量为0.1%，纤维的氨气吸收率为95%，异戊酸吸收率为99.9%以上。用100%的消臭尼龙纤维制成织物，织物的氨气吸收率为95%，异戊酸的吸收率为99.9%以上。
实施例4
将尼龙6切片干燥至水分300ppm以下，将含有20wt%机能混合体（二氧化钛、电气石粉、天然竹炭和氧化银）的母粒喂入小料仓，设定母粒的添加量相对于切片总质量为25wt%，尼龙6切片和母粒经过混料器混合后进入螺杆挤出机进口，在螺杆挤出机内熔融，由计量泵控制其吐出量，通过由纺丝箱体控制温度下的纺丝组件，纺出初生纤维，在侧吹风条件下冷却固化成型，再经给油嘴将纤维均匀上油使纤维集束并减少摩擦。给油集束完了的纤维穿过纺丝甬道，经预交络器交络，进入第一热辊1HR，并在第一热辊上缠绕6～7圈后，再经第二热辊2HR，也在上面缠绕6～7圈，经第一热辊与第二热辊间的拉伸后的纤维在第二热辊下由主交络器对其进行交络，再由第三罗拉（3GR）第四罗拉（4GR），将纤维引入卷取机卷取成成品丝饼（DSD）。
测试得到的DSD的单丝纤度为1.0dtex，断裂伸长率为31.2%，强度为3.97dtex/cN，强伸度积为22.18，沸收为6.1%。通过测试，所得纤维中含有的机能粒子的平均分散粒径为3.0微米，二氧化钛含量为1.0%，电气石粉含量为1.0%，天然竹炭含量为2.25%，氧化银含量为0.75%，纤维的氨气吸收率为97%，异戊酸吸收率为99.9以上。用100%的消臭尼龙纤维制成织物，织物的氨气吸收率为97%，异戊酸的吸收率为99.9%以上。
比较例1
将尼龙6切片干燥至水分300ppm以下，将含有20wt%机能混合体（二氧化钛、电气石粉和天然竹炭）的母粒喂入小料仓，设定母粒的添加量相对于切片总质量为40wt%，尼龙6切片和母粒经过混料器混合后进入螺杆挤出机进口，同实施例1进行纺丝加工，得到假捻丝DTY的单丝纤度为0.5dtex，伸度为28.6%，强度为2.93dtex/cN，，强伸度积为15.67，沸收为7.1%。通过测试，所得纤维中含有的机能粒子的平均分散粒径为0.5微米，二氧化钛含量为2.8%，电气石粉含量为1.6，天然竹炭含量为3.6%，纤维的氨气吸收率为95%，异戊酸吸收率为99.9%以上。用100%所得纤维制成织物，织物的氨气吸收率为95%，异戊酸的吸收率为99.9%以上。该纤维织物虽然有明显的消臭性能，但是单丝强伸度明显下降。
比较例2
将尼龙6切片干燥至水分300ppm以下，将含有20wt%机能混合体（二氧化钛、电气石粉和天然竹炭）的母粒喂入小料仓，设定母粒的添加量相对于切片总质量为1.0wt%，尼龙6切片和母粒经过混料器混合后进入螺杆挤出机进口，同实施例1进行纺丝加工，得到假捻丝DTY的单丝纤度为1.0dtex，伸度为31.7%，强度为4.43dtex/cN，，强伸度积为24.94，沸收为6.4%。通过测试，所得纤维中含有的机能粒子的平均分散粒径为0.5微米，二氧化钛含量为0.04%，电气石粉含量为0.03%，天然竹炭含量为0.013%，纤维的氨气吸收率为60%，异戊酸吸收率为83%。用100%所得纤维制成织物，织物的氨气吸收率为60%，异戊酸的吸收率为83%。该纤维织物虽然保持良好的强伸度，但是没有优异的消臭效果。
比较例3：
将尼龙6切片干燥至水分300ppm以下，将含有20wt%机能混合体（二氧化钛、电气石粉）的母粒喂入小料仓，设定母粒的添加量相对于切片总质量为25wt%，尼龙6切片和母粒经过混料器混合后进入螺杆挤出机进口，同实施例1进行纺丝加工，得到假捻丝DTY的单丝纤度为1.0dtex，伸度为31.7%，强度为3.64dtex/cN，，强伸度积为20.49，沸收为5.4%。通过测试，所得纤维中含有的机能粒子的平均分散粒径为0.7微米，二氧化钛含量为3.75%，电气石粉含量为1.25%，纤维的氨气吸收率为40%，异戊酸吸收率为56%。用100%所得纤维制成织物，织物的氨气吸收率为40%，异戊酸的吸收率为56%。该纤维织物没有明显的消臭效果。
比较例4：
将尼龙6切片干燥至水分300ppm以下，将含有20wt%机能混合体（合成竹炭、电气石粉）的母粒喂入小料仓，设定母粒的添加量相对于切片总质量为25wt%，尼龙6切片和母粒经过混料器混合后进入螺杆挤出机进口，同实施例1进行纺丝加工，得到假捻丝DTY的单丝纤度为1.0dtex，伸度为31.7%，强度为2.94dtex/cN，，强伸度积为16.55，沸收为5.4%。通过测试，所得纤维中含有的机能粒子的平均分散粒径为4微米，合成竹炭含量为3.75%，电气石粉含量为1.25%，纤维的氨气吸收率为95%，异戊酸吸收率为99.9%以上。用100%所得纤维制成织物，织物的氨气吸收率为95%，异戊酸的吸收率为99.9以上%。该纤维中粒子分散差，纺丝性差并且没有保持良好的强伸度。