一种吸湿吸光双重发热保暖纱线及其制备方法与流程

1.本发明涉及抗静电织物领域，尤其涉及一种吸湿吸光双重发热保暖纱线及其制备方法。


背景技术：

2.传统的保暖方法是通过控制热的传导、对流、辐射所导致的热散失，如使用厚的织物或棉絮等来保温，可以说是被动地保持热量。然而现代社会对服装的舒适性、功能性、美观性等的要求越来越高，传统保暖服饰蓬松、臃肿，既不便活动，又缺乏美感。
3.为满足这些需求，人们开发研制成功了主动产热式吸湿发热面料，吸湿发热面料主要原料便是吸湿发热纱线，传统的吸湿发热纱线是利用纱线较高的吸水率可以吸收到空气中动能较高的水分子，将其吸附在纤维表面，使水分子的动能转化为热能，从而起到了自动发热的效果，这也是羊毛纤维给人以温暖感的原因之一。但是传统的吸湿发热的纱线保暖效果一般，对环境湿度要求高，发热不稳定。例如，现有技术（cn201710163575.9）提供了一种高吸湿发热纱线，其通过黏胶纤维、棉纤维等纤维的混纺，制备得到其吸湿发热纱线，但是，其高吸湿性以及发热效率受到环境影响的因素更大，吸湿发热效果不稳定。
4.因此，为了解决上述技术问题，本技术提供了一种同时具有吸湿发热和吸光发热效果的纱线。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本发明第一方面提供了一种吸湿吸光双重发热保暖纱线，以质量百分比计，包括吸湿发热纤维30~40%，吸光发热纤维60~70%。
6.作为一种优选的方案，所述吸湿发热纤维为粘胶纤维、人造羊毛、羊毛、维纶纤维、聚丙烯腈纤维中的至少一种。
7.作为一种优选的方案，所述吸光发热纤维的截面为中空异形截面，所述中空异形截面可以为单孔圆形、单孔三角形、四孔圆形或七孔圆形中的任一种。
8.作为一种优选的方案，所述吸光发热纤维的原料包括：改性纳米粒子、抗静电剂和聚合物基体。
9.作为一种优选的方案，所述改性纳米粒子所占吸光发热纤维的质量百分比为0.3~2%。
10.作为一种优选的方案，所述改性纳米粒子所占吸光发热纤维的质量百分比为0.5~1%。
11.作为一种优选的方案，所述抗静电剂所占吸光发热纤维的质量百分比为0.5~5%。
12.作为一种优选的方案，所述抗静电剂所占吸光发热纤维的质量百分比为2~4%。
13.作为一种优选的方案，所述抗静电剂为日本花王elec pc-3、科莱恩抗静电剂sas93、杜邦entira asmk400、朗盛抗静电剂mersolat h95中的至少一种。
14.本技术中，通过采用特定选择以及含量的抗静电剂，不仅有效地赋予了纱线优异
的抗静电效果，还能够进一步地提高纱线整体的吸湿发热效率以及体系分散效果。这主要是因为本技术中通过加入离子型表面活性剂其能够有效帮助体系分散之外，因为其本身的良好的吸水能力能够协同作用纱线体系，提高混合纱线整体的吸湿效率，在提高吸收发热效率的同时，促进纳米粒子在体系中的分散效果。在本技术中，当抗静电剂的含量低于2~4%时，抗静电剂更多的用于赋予抗静电性以及分散效果，无法有效提高吸收发热效率，当抗静电剂的含量添加过多时，容易降低纱线的整体的力学性能和机械性能。
15.作为一种优选的方案，所述聚合物基体为聚酰胺、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯中的至少一种。
16.作为一种优选的方案，所述聚合物基体为聚酰胺。
17.作为一种优选的方案，所述改性纳米粒子为透明导电体复配改性的发热纳米陶瓷颗粒；所述透明导电体与发热纳米陶瓷颗粒的质量比为1:5~9。
18.作为一种优选的方案，所述透明导电体与发热纳米陶瓷颗粒的质量比为1:6~8。
19.本技术中，通过选用特定的透明导电体以及发热纳米陶瓷颗粒调控其之间的复配比例，能够得到同时具有浅色以及高发热蓄热效果的混合纤维，从而提高混合纱线的整体性能。
20.作为一种优选的方案，所述发热纳米陶瓷颗粒为掺杂铯或银的纳米钨青铜粉、氮化钛中的至少一种；所述发热纳米陶瓷颗粒的平均粒径为10~400nm。
21.作为一种优选的方案，所述发热纳米陶瓷颗粒为掺杂铯的纳米钨青铜粉。
22.作为一种优选的方案，所述透明导电体为azo（铝掺杂的氧化锌）、ito（氧化铟锡）、ato（锑掺杂的氧化锡）、gto（钨钒锡锑氧化物）、fto（氟掺杂的氧化锡）中的至少一种；所述透明导电体的平均粒径为10~400 nm。
23.作为一种优选的方案，所述透明导电体为azo和ito，两者的质量比为3:0.5~2.5。
24.作为一种优选的方案，所述azo和ito的质量比为3:1~2。
25.本技术中，采用azo和ito作为本技术中的透明导电体能够有效提高纱线的光吸收效果，并且因为azo的颜色趋于白色，还能够大幅度的改善纤维颜色深度，并且azo和ito的协同作用可以在中远红外以及近红外区域同时具有优良的吸收效果。
26.本发明第二方面提供了一种上述吸湿吸光双重发热保暖纱线的制备方法，将吸湿发热纤维和吸光发热纤维按比例混合，并且将混合物依序通过开清工序，梳棉工序，精梳工序，并条工序，粗纱工序以及细纱工序，即得。
27.作为一种优选的方案，所述开清工序中吸湿发热纤维和吸光发热纤维的混合物干重定为350~400g/m，综合打手速度为800~900r/min，棉卷罗拉转速10~12r/min，伸长率10~20％，棉卷质量不匀率控制在1％以下。
28.作为一种优选的方案，所述梳棉工序中锡林转速300~350r/min，道夫转速15~18r/min，刺辊转速700~750r/min，盖板速度80~100mm/min，给棉板与刺辊隔距0.2~0.3mm，刺辊与锡林隔距0.15~0.20mm，锡林道夫隔距0.1~0.15mm，短纤混合物的生条定量为12~20g/5m。
29.作为一种优选的方案，所述精梳工序中采用后退给棉的方式，给棉长度5~6mm，锡林转速250~300r/min，毛刷1100~1200r/min，落棉隔距刻度选择为8~9，梳理隔距0.40~0.50mm，落棉率15~20％，精梳条定量为15~20g/5m。
30.作为一种优选的方案，所述并条工序中干定量15~20g/5m，总牵伸6~9倍，后牵伸倍
数1.3~1.9倍。
31.作为一种优选的方案，所述粗纱工序中罗拉隔距11mm
×
26mm
×
32mm，钳口隔距5~6mm，锭子转速800~900r/min，粗纱干定量4~6g/10m，设计捻系数70~100，总牵伸倍数5~8倍，后牵伸倍数1.1~1.2倍。
32.作为一种优选的方案，所述细纱工序中细纱干定量15~20/100m，钳口隔距2~2.5mm，罗拉隔距18mm
×
30mm，捻度70~80捻/10cm，总牵伸倍数25~30倍，后区牵伸1.20~1.40倍。
33.有益效果：1、本技术中提供的一种吸湿吸光双重发热保暖纱线，其通过吸湿发热纤维和吸光发热纤维的混合构成，有效解决了传统吸湿发热纱线的发热效率受环境影响较大，吸湿发热效果不稳定等问题，赋予了混合纱线以双重发热效果，提高了纱线的发热稳定性，保暖效果更好。
34.2、本技术中提供的一种吸湿吸光双重发热保暖纱线，其吸光发热纤维将透明导电体与发热纳米陶瓷颗粒复配作为改性纳米粒子（吸光发热纳米陶瓷材料），其中的发热纳米陶瓷颗粒红外吸收能力强，发热蓄热效果突出，但是颜色深，而透明导电体具备高红外吸收、高可见光透过、颜色浅，但是发热蓄热能力一般。通过两者的复配可以在保证纤维具有良好吸光发热效率的情况下，减少发热纳米陶瓷颗粒的用量，改善纤维颜色深度，获得浅色纱线，从而适用于更多对于装饰效果要求较高的领域。
35.3、本技术中提供的一种吸湿吸光双重发热保暖纱线，其通过采用抗静电剂，赋予混合纱线抗静电的功能，因所用抗静电剂本身的吸水能力可以提高混合纱线的吸湿效率，进一步提高纱线吸湿发热效果，而且表面活性剂还有助于吸光发热纳米陶瓷材料在纤维中的分散，从而提高吸光发热效果。
具体实施方式
36.实施例1实施例1第一方面提供了一种吸湿吸光双重发热保暖纱线，以质量百分比计，包括吸湿发热纤维35%，吸光发热纤维65%。
37.其中，吸光发热纤维的截面为单孔圆形；吸湿发热纤维为普通市售聚丙烯腈纤维。
38.吸光发热纤维的原料包括（质量百分比）：改性纳米粒子0.7%，抗静电剂3%和聚合物基体96.3%。
39.抗静电剂为日本花王elec pc-3；聚合物基体为普通市售聚酰胺。
40.改性纳米粒子为透明导电体复配改性的发热纳米陶瓷颗粒，透明导电体与发热纳米陶瓷颗粒的质量比为1:7；其中，发热纳米陶瓷颗粒为掺杂铯的纳米钨青铜粉，平均粒径为240nm；透明导电体为azo和ito，两者的质量比为3:1.4。透明导电体的平均粒径为150nm。
41.本实施例第二方面还提供一种上述吸湿吸光双重发热保暖纱线的制备方法，将吸湿发热纤维和吸光发热纤维按比例混合，并且将混合物依序通过开清工序，梳棉工序，精梳工序，并条工序，粗纱工序以及细纱工序，即得。
42.开清工序中吸湿发热纤维和吸光发热纤维的混合物干重定为400g/m，综合打手速度为800r/min，棉卷罗拉转速11r/min，伸长率15％，棉卷质量不匀率控制在1％以下。
43.梳棉工序中锡林转速325r/min，道夫转速16r/min，刺辊转速725r/min，盖板速度90mm/min，给棉板与刺辊隔距0.25mm，刺辊与锡林隔距0.15mm，锡林道夫隔距0.1mm，短纤混合物的生条定量为18g/5m。
44.精梳工序中采用后退给棉的方式，给棉长度5mm，锡林转速280r/min，毛刷1200r/min，落棉隔距刻度选择为9，梳理隔距0.50mm，落棉率18％，精梳条定量为18g/5m。
45.并条工序中干定量18g/5m，总牵伸8倍，后牵伸倍数1.6倍。
46.粗纱工序中罗拉隔距11mm
×
26mm
×
32mm，钳口隔距5mm，锭子转速800r/min，粗纱干定量5g/10m，设计捻系数80，总牵伸倍数6倍，后牵伸倍数1.1倍。
47.细纱工序中细纱干定量18/100m，钳口隔距2.4mm，罗拉隔距18mm
×
30mm，捻度80捻/10cm，总牵伸倍数28倍，后区牵伸1.28倍。
48.实施例2实施例2第一方面提供了一种吸湿吸光双重发热保暖纱线，以质量百分比计，包括吸湿发热纤维40%，吸光发热纤维60%。
49.其中，吸光发热纤维的截面为单孔圆形；吸湿发热纤维为普通市售聚丙烯腈纤维。
50.吸光发热纤维的原料包括（质量百分比）：改性纳米粒子1%，抗静电剂2%和聚合物基体97%。
51.抗静电剂为科莱恩抗静电剂sas93；聚合物基体为普通市售聚酰胺。
52.改性纳米粒子为透明导电体复配改性的发热纳米陶瓷颗粒，透明导电体与发热纳米陶瓷颗粒的质量比为1:5；其中，发热纳米陶瓷颗粒为氮化钛，平均粒径为240nm；透明导电体为azo和ito，两者的质量比为3:1。透明导电体的平均粒径为150nm。
53.本实施例第二方面还提供一种上述吸湿吸光双重发热保暖纱线的制备方法，将吸湿发热纤维和吸光发热纤维按比例混合，并且将混合物依序通过开清工序，梳棉工序，精梳工序，并条工序，粗纱工序以及细纱工序，即得。
54.开清工序中吸湿发热纤维和吸光发热纤维的混合物干重定为350g/m，综合打手速度为900r/min，棉卷罗拉转速10r/min，伸长率10％，棉卷质量不匀率控制在1％以下。
55.梳棉工序中锡林转速300r/min，道夫转速18 r/min，刺辊转速700 r/min，盖板速度100mm/min，给棉板与刺辊隔距0.2mm，刺辊与锡林隔距0.20mm，锡林道夫隔距0.15 mm，短纤混合物的生条定量为12 g/5m。
56.精梳工序中采用后退给棉的方式，给棉长度6mm，锡林转速250r/min，毛刷1100r/min，落棉隔距刻度选择为8，梳理隔距0.40mm，落棉率15％，精梳条定量为20 g/5m。
57.并条工序中干定量15 g/5m，总牵伸6倍，后牵伸倍数1.3倍。
58.粗纱工序中罗拉隔距11mm
×
26mm
×
32mm，钳口隔距6 mm，锭子转速900r/min，粗纱干定量4 g/10m，设计捻系数70，总牵伸倍数8倍，后牵伸倍数1.2倍。
59.细纱工序中细纱干定量15/100m，钳口隔距2mm，罗拉隔距18mm
×
30mm，捻度70捻/10cm，总牵伸倍数30倍，后区牵伸1.4倍。
60.实施例3实施例3第一方面提供了一种吸湿吸光双重发热保暖纱线，以质量百分比计，包括吸湿发热纤维30%，吸光发热纤维70%。
61.其中，吸光发热纤维的截面为单孔圆形；吸湿发热纤维为普通市售聚丙烯腈纤维。
62.吸光发热纤维的原料包括（质量百分比）：改性纳米粒子0.5%，抗静电剂4%和聚合物基体95.5%。
63.抗静电剂为科莱恩抗静电剂sas93；聚合物基体为普通市售聚酰胺。
64.改性纳米粒子为透明导电体复配改性的发热纳米陶瓷颗粒，透明导电体与发热纳米陶瓷颗粒的质量比为1:9；其中，发热纳米陶瓷颗粒为掺杂银的纳米钨青铜粉，平均粒径为240nm；透明导电体为azo和ito，两者的质量比为3:2。透明导电体的平均粒径为150nm。
65.本实施例第二方面还提供一种上述吸湿吸光双重发热保暖纱线的制备方法，将吸湿发热纤维和吸光发热纤维按比例混合，并且将混合物依序通过开清工序，梳棉工序，精梳工序，并条工序，粗纱工序以及细纱工序，即得。
66.开清工序中吸湿发热纤维和吸光发热纤维的混合物干重定为375g/m，综合打手速度为850r/min，棉卷罗拉转速11r/min，伸长率20％，棉卷质量不匀率控制在1％以下。
67.梳棉工序中锡林转速325 r/min，道夫转速15 r/min，刺辊转速750 r/min，盖板速度80mm/min，给棉板与刺辊隔距0.3mm，刺辊与锡林隔距0.15mm，锡林道夫隔距0.1 mm，短纤混合物的生条定量为20 g/5m。
68.精梳工序中采用后退给棉的方式，给棉长度5mm，锡林转速300 r/min，毛刷1150r/min，落棉隔距刻度选择为9，梳理隔距0.50mm，落棉率20％，精梳条定量为15 g/5m。
69.并条工序中干定量20 g/5m，总牵伸9倍，后牵伸倍数1.9倍。
70.粗纱工序中罗拉隔距11mm
×
26mm
×
32mm，钳口隔距5 mm，锭子转速800 r/min，粗纱干定量6 g/10m，设计捻系数100，总牵伸倍数5倍，后牵伸倍数1.1倍。
71.细纱工序中细纱干定量20/100m，钳口隔距2.5 mm，罗拉隔距18mm
×
30mm，捻度80捻/10cm，总牵伸倍数25倍，后区牵伸1.2倍。
72.实施例4实施例4与实施例1基本相同，不同之处在于：改性纳米粒子中所用的发热纳米陶瓷颗粒为氮化钛。
73.实施例5实施例5与实施例1基本相同，不同之处在于：改性纳米粒子中所用的发热纳米陶瓷颗粒为掺杂银的纳米钨青铜粉。
74.实施例6实施例6与实施例1基本相同，不同之处在于：吸光发热纤维的原料包括（质量百分比）：改性纳米粒子0.7%，抗静电剂1%和聚合物基体98.3%。
75.实施例7实施例7与实施例1基本相同，不同之处在于：吸光发热纤维的原料包括（质量百分比）：改性纳米粒子0.7%，抗静电剂5%和聚合物基体94.3%。
76.实施例8实施例8与实施例1基本相同，不同之处在于：透明导电体为为azo和ito，两者的质量比为3:0.5。
77.实施例9实施例9与实施例1基本相同，不同之处在于：透明导电体为为azo和ito，两者的质量比为3:3。
78.实施例10实施例10与实施例1基本相同，不同之处在于：透明导电体为ato和ito，两者的质量比为3:1.4。
79.实施例11实施例11与实施例1基本相同，不同之处在于：透明导电体为为azo和fto，两者的质量比为3:1.4。
80.实施例12实施例12与实施例1基本相同，不同之处在于：透明导电体为为azo和ito，两者的质量比为3:0。
81.实施例13实施例13与实施例1基本相同，不同之处在于：透明导电体为为azo和ito，两者的质量比为0:1.4。
82.对比例1本对比例的具体实施方式同实施例1，不同之处在于：吸光发热纤维的原料只加入发热纳米陶瓷颗粒（掺杂铯的纳米钨青铜粉），即，改性纳米粒子中，透明导电体与发热纳米陶瓷颗粒的质量比为0:7。
83.对比例2本对比例的具体实施方式同实施例1，不同之处在于：透明导电体与发热纳米陶瓷颗粒的质量比为1:12。
84.性能评价纱线颜色：将纱线缠绕至色卡上，使用三恩时ts8210分光色差仪测试纱线lab值，l值越大，说明纱线颜色越浅，b值越小，说明纱线越蓝，a值越大，说明纱线越红，每个实施例对比例测试5个试样，测得的数值的平均值记入表1。
85.机械性能：使用yg063全自动单纱强力仪测试纱线断裂强度，断裂强度越大，机械性能越好，每个实施例对比例测试5个试样，测得的数值的平均值记入表1。
86.抗静电效果：使用yg321型纤维比电阻仪测试纱线比电阻，比电阻越小，抗静电效果越好，每个实施例对比例测试5个试样，测得的数值的平均值记入表1。
87.发热效果：参考标准gb/t 30127-2013《纺织品远红外性能的检测和评价》测试样品远红外辐照5分钟最大温升值，参考标准fz/t 73036-2010《吸湿发热针织内衣》测试样品吸湿发热最大温升值，温升值越大，发热效果越好，每个实施例对比例测试5个试样，测得的数值的平均值记入表1。
88.表1
从表1可知，实施例1-5所制备的纱线颜色清浅，易于进行染色；断裂强力较高，纱线的强度较好；比电阻在10
7-109ω，具有较好的抗静电效果；吸光升温值为5.8-9.1℃，吸光发热效果较好，吸湿升温值为4.5-5.7℃，吸湿发热效果较好。实施例3中由于改性纳米粒子在纱线中所占比例相对最少，所以吸光升温值最低。实施例4中采用氮化钛代替实施例1中掺杂铯的纳米钨青铜粉，所制备纱线的吸光升温值从7.1℃下降至6.0℃，说明掺杂铯的纳米钨青铜粉在本技术的纱线中可起到更好的吸光发热效果。实施例5采用掺杂银的纳米钨青铜粉代替实施例1中掺杂铯的纳米钨青铜粉，所制备纱线的吸光升温值从7.1℃下降至6.6℃，说明掺杂铯的纳米钨青铜粉在本技术的纱线中的吸光发热效果优于掺杂银的纳米钨青铜粉。
89.实施例6与实施例1相比，吸光发热纤维中所用抗静电剂的质量百分比下降为1%，所制备纱线的吸湿发热效果明显下降，可能是由于抗静电剂的添加较少，虽然可保障抗静电性和分散效果，但无法赋予更多的吸湿发热效果，导致吸湿发热效果下降。实施例7与实施例1相比，吸光发热纤维中所用抗静电剂的质量百分比上升至5%，所制备纱线虽然提高了吸湿发热效果，但断裂强力下降，这可能是由于所添加的抗静电剂为离子型表面活性剂，其本身良好的吸水能力能够协同作用纱线体系，提高混合纱线整体的吸湿效率，从而提高吸湿发热效率，但较高的添加量可能回对聚合物基体的整体性影响较大，导致断裂强力下降。
90.实施例8与实施例1的区别在于，实施例8所用的透明导电体为质量比3：0.5的azo和ito，其中azo的用量增多，ito的用量减少，所制备纱线更为清浅，但azo红外吸收能力弱于ito，所以ito减少导致红外区域的吸收效果下降。实施例9与实施例1的区别在于，实施例9所用的透明导电体为质量比3：3的azo和ito，其中azo的用量减少，ito的用量增多，所制备纱线的颜色加深，这是由于azo的颜色趋于白色，而ito的颜色偏深，增加ito的用量会导致纱线颜色加深。
91.从实施例10和实施例11与实施例1对比可以看出，azo与ito复配为透明导电体的较佳组合，无论替换azo还是ito都无法保证在颜色、发热效率等方面进行兼顾。
92.实施例12中的透明导电体全部为azo，未添加ito，虽然所制备纱线的颜色更为清
浅，但吸光发热效率下降，这可能是由于azo和ito的协同作用可以在中远红外以及近红外区域同时具有优良的吸收效果，仅添加azo导致吸光发热效果下降。
93.实施例13中的透明导电体全部为ito，未添加azo，所制备纱线的颜色加深，同时吸光发热效果下降。
94.从对比例1与实施例1比较可知，对比例1中未添加透明导电体，虽然吸光发热效果略有提高，但所制备纱线颜色显著加深，说明透明导电体可明显改善纱线的颜色。
95.从对比例2与实施例1比较可知，对比例2中透明导电体与发热纳米陶瓷颗粒的质量比为1:12，减少透明导电体的添加量，虽然吸光发热效果略有提高，但所制备纱线颜色显著加深，说明透明导电体可明显改善纱线的颜色。
96.总而言之，通过实施例1~13、对比例1~2和表1可以得知，本发明提供的一吸湿吸光双重发热保暖纱线不但有效解决了传统吸光发热材料颜色较深，影响色泽的问题，还有效赋予了混合纱线以双重发热和抗静电效果，进一步提高整体纱线的保暖效果，适宜在纱线领域推广，具有广阔的发展前景。