一种具备空气净化功能的氨纶纤维及其制备方法
【专利摘要】本发明是一种具备空气净化功能的氨纶纤维及其制备方法，由包皮和芯部组合而成，纤维截面为实心，芯部占纤维的质量百分比为60～70％，包皮占纤维的质量百分比为30～40％；该氨纶纤维的制造方法为：1.按所述配方比例制造具备空气净化功能的氨纶纤维芯部的纺丝原液；2.按所述的比例制造具备空气净化功能的氨纶纤维包皮的纺丝原液；3.通过湿干法纺丝的设备和工艺，即可得到所述的具备空气净化功能的氨纶纤维。本发明氨纶纤维具有吸附空气中二氧化碳、氮氧化物、硫氧化物、氯气、醛以及人体产生的硫化氢、氨气、胺类化合物，并且能够分解醛类物质，此纤维用于地毯、窗帘、内饰布，从而达到净化居室、车内空气的目的；此外，使用性能优良，能满足对手织物在纺、织、染、整过程中的要求。
【专利说明】一种具备空气净化功能的氨纶纤维及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及功能性化学纤维及其制造方法技术，具体为一种具备空气净化功能的 氨纶纤维的制备方法技术。
【背景技术】
[0002] 氨纶是一种聚氨酯弹性纤维，不仅能够提升面料的品质，还可以通过改性使其具 备很多功能，成为功能性纤维，为人类带来更大的福音。一种具备空气净化功能的氨纶纤维 是消费者梦寐以求的，不仅提升面料的品质，还能够吸附空气中二氧化碳、氮氧化物、硫氧 化物、氯气、醛以及人体产生的硫化氢、氨气、胺类化合物，并且能够分解醛类物质，从而达 到净化居室、车内等人居环境空气的目的；此外，使用性能优良，能满足对手织物在纺、织、 染、整过程中的要求。
[0003] 目前关于具备空气净化功能的氨纶纤维生产方面的专利技术及文献较少，因此， 需要开发一种生产具备空气净化功能氨纶纤维的新技术，以满足氨纶纤维制造技术及人居 环保领域发展的需要。
【发明内容】
[0004] 技术问题：本发明拟解决的技术问题是设计一种具备空气净化功能的氨纶纤维的 制造方法。该制造方法的实施过程稳定，制备的氨纶纤维具备净化空气的功能，制备的面料 舒适、耐用。该氨纶纤维制造工艺成熟，不需要特殊设备，便于工业化实施。
[0005] 技术方案：一种具备空气净化功能的氨纶纤维，由包皮和芯部组合而成，其特征在 于该纤维截面为实心结构，芯部占纤维的质量百分比为60?70%，包皮占纤维的质量百分 比为30?40% ;
[0006] 其芯部材料的质量百分比配方为：
[0007] 聚氨酯类成纤聚合物 64.0?88.5%, 聚乙烯亚胺 10.0?30.0%, 环糊精 1.0?5.0%; 酞菁铁 0.5?1.0%;
[0008] 其包皮质量百分比配方为：
[0009] 聚氨酯类成纤聚合物 93.5?97,1%, 抗紫外剂 0.3?0.5%, 抗氧剂 0.3?0.5%， 润滑剂 0.3?0.5%， 消光剂 2.0?5.0%.:,
[0010] 所述的聚氨酯类成纤聚合物是采用溶液聚合制备的聚氨酯的N，N-二甲基乙酰胺 溶液。
[0011] 所述的聚乙烯亚胺的分子量为50000?90000。
[0012] 本发明的一种具备空气净化功能的氨纶纤维的制造方法按以下工艺进行：
[0013] 芯部纺丝原液的制造方法为：
[0014] I. 1)制备聚氨酯类成纤聚合物溶液：将二异氰酸酯与聚四氢呋喃二醇的摩尔比 为1. 6?1. 8在70?90°C下预聚合30?45min，预聚合完成后，向预聚物中添加 N，N-二 甲基乙酰胺溶剂制成质量百分比浓度为40?50%的预聚物溶液；扩链剂为乙二胺、丙二胺 或戊二胺的N，N-二甲基乙酰胺溶液，质量百分比浓度为4. 0?5. 0% ;扩链剂添加到预聚 物溶液中扩链，扩链后即制得成纤聚合物的N，N-二甲基乙酰胺溶液，胺类占成纤聚合物的 质量比为I. 0?2. 0%，溶液的质量百分比浓度为33?35% ;
[0015] 1. 2)制备助剂浆料：将聚乙烯亚胺、环糊精、酞菁铁、成纤聚合物的N，N-二甲基乙 酰胺溶液混合，通过搅拌器搅拌、研磨机研磨达到均匀分散的目的，制备的浆料的质量百分 比浓度为33?35% ;
[0016] 1. 3)将步骤1. 2)制得的改性碳海绵加入到步骤1. 3)制备的聚氨酯类成纤聚合物 溶液中，储存40?60小时，熟化完全，配制成质量百分比浓度为33?35%的纺丝原液，以 备纺制芯部材料时使用；
[0017] 包皮纺丝原液的制造方法为：
[0018] 2. 1)制备聚氨酯类成纤聚合物溶液：将二异氰酸酯与聚四氢呋喃二醇的摩尔比 为1. 6?1. 8在70?90°C下预聚合30?45min，预聚合完成后，向预聚物中添加 N，N-二 甲基乙酰胺溶剂制成质量百分比浓度为40?50%的预聚物溶液；扩链剂为乙二胺、丙二胺 或戊二胺的N，N-二甲基乙酰胺溶液，质量百分比浓度为4. 0?5. 0% ;扩链剂添加到预聚 物溶液中扩链，扩链后即制得成纤聚合物的N，N-二甲基乙酰胺溶液，胺类占成纤聚合物的 质量比为I. 0?2. 0%，溶液的质量百分比浓度为33?35% ;
[0019] 2. 2)制备助剂浆料：将抗紫外剂、抗氧剂、润滑剂、消光剂、成纤聚合物的N，N-二 甲基乙酰胺溶液混合，通过搅拌器搅拌、研磨机研磨达到均匀分散的目的，制备的浆料的质 量百分比浓度为33?35 %，其中抗紫外剂为2- (2' -羟基-3'，5' -二叔丁基苯基）-苯并三 唑，抗氧剂为双（N、N-二甲基酰肼氨基4-苯基）甲烷，润滑剂为硬脂酸镁，消光剂为二氧化 钛；
[0020] 2. 3)将步骤2. 1)制备的成纤聚合物溶液与步骤2. 2)制备的助剂浆料在搅拌设备 中分散均匀，储存24?36小时，熟化完全，得到包皮纺丝原液，以备纺制包皮时使用；
[0021] 3.)、采用湿干法纺丝：采用喷丝板组合件，将制备芯部的纺丝原液从喷丝板组合 件的空心针挤出；将制备包皮的纺丝原液从喷丝板组合件挤压孔挤出将氨纶纤维的芯部包 住，直接进入凝固浴，从凝固浴出来后再进入甬道，溶剂除去后成为具备空气净化功能的氨 纶纤维。
[0022] 有益效果：本发明通过利用特殊的工艺配方以及特殊的纺丝加工方法，制备的氨 纶纤维具备空气净化功能，能够吸附空气中二氧化碳、氮氧化物、硫氧化物、氯气、醛以及人 体产生的硫化氢、氨气、胺类化合物，并且能够分解醛类物质，此纤维用于地毯、窗帘、内饰 布，能达到净化居室、车内等人居环境空气的目的。经复合纺丝技术，所制得的氨纶尺寸稳 定，且外观如同普通纤维，应用范围更加广泛。经湿干法纺丝工艺，纤维表面形成丰富的微 孔结构，有利于提高空气净化的效率。利用芯部特殊的材料组合，能够吸附、反应并分解空 气中的有害成分。所制得的氨纶纤维均一性好，使用性能优异。本发明制造工艺成熟，对设 备没有特殊要求，工业化实施容易，便于推广。
【具体实施方式】
[0023] -种具备空气净化功能的氨纶纤维，由包皮和芯部组合而成，其特征在于该纤维 截面为实心结构，芯部占纤维的质量百分比为60?70%，包皮占纤维的质量百分比为30? 40% ；
[0024] 其芯部材料的质量百分比配方为：
[0025] 聚氨酯类成纤聚合物 64.0?88,5%, 聚乙烯亚胺 10.0?30.0%, 环糊精 1.0?5.0%; 酞菁铁 0.5?1.0%;
[0026] 其包皮质量百分比配方为：
[0027] 聚氨酯类成纤聚合物 93.5?97.1%, 抗紫外剂 0.3?0.5%, 抗氧剂 0.3?0.5%, 润滑剂 0.3?0.5%， 消光剂 2.0?5.0%:,
[0028] 所述的聚乙烯亚胺的分子量为50000?90000 ;所述的抗紫外剂为2_(2'_羟 基-3'，5'-二叔丁基苯基）-苯并三唑；抗氧剂为双（N、N-二甲基酰肼氨基4-苯基）甲烷， 润滑剂为硬脂酸镁、消光剂为二氧化钛。
[0029] 实施例1 :
[0030] 第一步：芯部的纺丝原液制备
[0031] 1)制备聚氨酯类成纤聚合物溶液：将二异氰酸酯与聚四氢呋喃二醇的摩尔比为 1. 8在90°C下预聚合45min，预聚合完成后，向预聚物中添加 N，N-二甲基乙酰胺溶剂制成 质量百分比浓度为40 %的预聚物溶液；扩链剂为乙二胺、丙二胺或戊二胺的N，N-二甲基乙 酰胺溶液，质量百分比浓度为5.0% ;扩链剂添加到预聚物溶液中扩链，扩链后即制得成纤 聚合物的N，N-二甲基乙酰胺溶液，胺类占成纤聚合物的质量比为2. 0%，溶液的质量百分 比浓度为35% ;
[0032] 2)制备助剂浆料：将聚乙烯亚胺、环糊精、酞菁铁、成纤聚合物的N，N_二甲基乙酰 胺溶液混合，通过搅拌器搅拌、研磨机研磨达到均匀分散的目的，制备的浆料的质量百分比 浓度为35% ;
[0033] 3)将步骤2)的浆料加入到步骤1)的聚氨酯类成纤聚合物的N，N-二甲基乙酰胺 溶液中，浆料占成纤聚合物的质量百分比为20%，储存50小时，熟化完全，配制成质量百分 比浓度为35 %的纺丝原液；
[0034] 第二步：包皮的纺丝原液制备
[0035] 1)制备成纤聚合物：二异氰酸酯与聚四氢呋喃二醇的摩尔比为1. 8在90°C下预聚 合45min，预聚合完成后，向预聚物中添加 N，N-二甲基乙酰胺溶剂制成质量百分比浓度为 40%的溶液；扩链剂为乙二胺、丙二胺、戊二胺等的N，N-二甲基乙酰胺溶液，质量百分比浓 度为5.0% ;扩链剂添加到预聚物溶液中扩链，扩链后即制得成纤聚合物的N，N-二甲基乙 酰胺溶液，溶液的质量百分比浓度为35% ;
[0036] 2)制备助剂浆料：抗紫外剂、抗氧剂、润滑剂、消光剂、成纤聚合物溶液混合，通过 搅拌器搅拌、研磨机研磨达到均匀分散的目的，制备的浆料的质量百分比浓度为35%，其中 抗紫外剂为2-(2'-羟基-3'，5'-二叔丁基苯基）-苯并三唑、抗氧剂为双（N、N-二甲基酰 肼氨基4-苯基）甲烷、润滑剂为硬脂酸镁、消光剂为二氧化钛；
[0037] 3)将步骤1)制备的成纤聚合物溶液与步骤2)制备的助剂浆料在搅拌设备中分散 均匀，储存36小时，熟化完全，制得纺丝原液。
[0038] 第三步：湿干法纺丝
[0039] 采用喷丝板组合件，将制备芯部的纺丝原液从喷丝板组合件的空心针挤出；将制 备包皮的纺丝原液从喷丝板组合件挤压孔挤出将氨纶纤维的芯部包住，直接进入凝固浴， 从凝固浴出来后再进入甬道，溶剂除去后成为具备空气净化功能的氨纶纤维。
[0040] 1)湿法纺丝
[0041] a.凝固浴为质量百分比浓度为10. 0%的DMc水溶液；b.在凝固浴中行进距离为 3. 0米；c.凝固浴的温度为60°C ;
[0042] 2)干法纺丝
[0043] a.风量：上进/上回/下回= 0.65/0. 35/0. 28 ;b.温度（°C):上甬/中甬/下甬 =200/185/150 ;c.纺丝速度：800m/min。
[0044] 经以上步骤制得具备空气净化功能的氨纶纤维。
[0045] 将该纤维置于氨气与甲醛的混合气氛中，监测对混合气体的消除率。
[0046]
【权利要求】
1. 一种具备空气净化功能的氨纶纤维，由包皮和芯部组合而成，其特征在于该纤维截 面为实心结构，芯部占纤维的质量百分比为60~70%，包皮占纤维的质量百分比为30~40% ; 其芯部材料的质量百分比配方为： 聚氨酯类成纤聚合物 64. (T88. 5%， 聚乙烯亚胺 10. (T30. 0%， 环糊精 1. 0?5. 0% ; 駄青铁 0? 5 1. 0% ; 其包皮质量百分比配方为： 聚氨酯类成纤聚合物 93. 5~97. 1%， 抗紫外剂 0. 3、. 5%， 抗氧剂 0. 3、. 5%， 润滑剂 0. 3、. 5%， 消光剂 2. 0?5. 0%。
2. 根据权利要求1所述的具备空气净化功能的氨纶纤维，其特征在于所述的聚氨酯 类成纤聚合物是采用溶液聚合制备的聚氨酯的N，N-二甲基乙酰胺溶液。
3. 根据权利要求1所述的具备空气净化功能的氨纶纤维，其特征在于所述的聚乙烯 亚胺的分子量为50000?90000。
4. 一种如权利要求1或2所述的具备空气净化功能的氨纶纤维的制造方法，其特征在 于该制造方法按以下工艺进行： 芯部纺丝原液的制造方法为： 1. 1)制备聚氨酯类成纤聚合物溶液：将二异氰酸酯与聚四氢呋喃二醇的摩尔比为 1. 6?1. 8在7(T90°C下预聚合3(T45min，预聚合完成后，向预聚物中添加N，N-二甲基乙酰 胺溶剂制成质量百分比浓度为40~50%的预聚物溶液；扩链剂为乙二胺、丙二胺或戊二胺 的N，N-二甲基乙酰胺溶液，质量百分比浓度为4. (T5. 0% ;扩链剂添加到预聚物溶液中扩 链，扩链后即制得成纤聚合物的N，N-二甲基乙酰胺溶液，胺类占成纤聚合物的质量比为
1. (T2. 0%，溶液的质量百分比浓度为33?35% ; 1. 2)制备助剂浆料：将聚乙烯亚胺、环糊精、酞菁铁、成纤聚合物的N，N-二甲基乙酰 胺溶液混合，通过搅拌器搅拌、研磨机研磨达到均匀分散的目的，制备的浆料的质量百分比 浓度为33?35% ; 1. 3)将步骤1. 2)制得的改性碳海绵加入到步骤1. 3)制备的聚氨酯类成纤聚合物溶 液中，储存4(T60小时，熟化完全，配制成质量百分比浓度为33~35%的纺丝原液，以备纺制 芯部材料时使用； 包皮纺丝原液的制造方法为： 2. 1)制备聚氨酯类成纤聚合物溶液：将二异氰酸酯与聚四氢呋喃二醇的摩尔比为 1. 6?1. 8在7(T90°C下预聚合3(T45min，预聚合完成后，向预聚物中添加N，N-二甲基乙酰 胺溶剂制成质量百分比浓度为40~50%的预聚物溶液；扩链剂为乙二胺、丙二胺或戊二胺 的N，N-二甲基乙酰胺溶液，质量百分比浓度为4. (T5. 0% ;扩链剂添加到预聚物溶液中扩 链，扩链后即制得成纤聚合物的N，N-二甲基乙酰胺溶液，胺类占成纤聚合物的质量比为 1. (T2. 0%，溶液的质量百分比浓度为33?35% ; 2. 2)制备助剂浆料：将抗紫外剂、抗氧剂、润滑剂、消光剂、成纤聚合物的N，N-二甲基 乙酰胺溶液混合，通过搅拌器搅拌、研磨机研磨达到均匀分散的目的，制备的浆料的质量百 分比浓度为33?35%，其中抗紫外剂为2- (2' -羟基-3'，5' -二叔丁基苯基）-苯并三唑，抗氧 剂为双（N、N-二甲基酰肼氨基4-苯基）甲烷，润滑剂为硬脂酸镁，消光剂为二氧化钛； 2. 3)将步骤2. 1)制备的成纤聚合物溶液与步骤2. 2)制备的助剂浆料在搅拌设备中 分散均匀，储存24~36小时，熟化完全，得到包皮纺丝原液，以备纺制包皮时使用； 31)纺丝：采用喷丝板组合件，将制备芯部的纺丝原液从喷丝板组合件的空心针挤出， 溶剂挥发后成为氨纶纤维的芯部；将制备包皮的纺丝原液从喷丝板组合件挤压孔挤出将氨 纶纤维的芯部包住，溶剂除去后成为具备空气净化功能的氨纶纤维。
5.根据权利要求4所述的一种具备空气净化功能的氨纶纤维的制备方法，其特征在于 所述的纺丝，采用湿干法纺丝方法为： 1) 纺丝原液从喷丝板挤出后，直接进入凝固浴，凝固浴为质量百分比浓度为 5. 09T10. 0%的DMAc水溶液，在凝固浴中行进距离为2. (T3. 0米，凝固浴的温度为6(T70°C， 经此过程制得生丝； 2) 生丝进入干法纺丝甬道，甬道上进风温度为20(T22(TC。
【文档编号】C08G18/32GK104372441SQ201410663445
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年11月19日 优先权日:2014年11月19日
【发明者】王小华, 钱锦, 薛士壮, 梁红军, 费长书 申请人:浙江华峰氨纶股份有限公司