一种凉感尼龙共混物及其应用的制作方法

1.本发明属于功能纤维技术领域，具体涉及一种物凉感尼龙共混物及其应用。


背景技术：

2.凉感锦纶纤维的开发可以满足人们对夏季服装的需求，其织成的织物能够快速传导人体的汗液和热量，提高穿着者在闷热环境或大量运动出汗时的舒适程度。通过将具有冰凉效果的物质与聚酰胺切片混合并纺丝，制成的凉感纤维具有较好的耐洗性。常用的凉感添加剂包括玉石、云母、碳化硅等，由于导热率较低，制备的凉感纤维持续凉感效果不佳，且由于添加量较大，造成凉感纤维的可纺性差及性能不均匀。通常设计异形纤维结构，可以进一步提高凉感纤维的导湿作用，获得凉感及吸湿排汗的复合功能。但由于凉感填料的添加量大，很难纺丝制备复杂截面形状的异形纤维。


技术实现要素：

3.为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种凉感尼龙共混物，该凉感尼龙共混物以氮化铝/氮化硼复合凉感母粒为凉感填料，经其制备的异形凉感锦纶纤维具有优异的凉感和吸湿排汗功能，以及良好的可纺性。
4.本发明还提供由上述凉感尼龙共混物制备得到的异形凉感锦纶纤维及其制备方法。
5.一种凉感尼龙共混物，包括尼龙树脂和氮化铝/氮化硼复合凉感母粒。
6.上述技术方案中，颗粒状的氮化铝可以和片层状的氮化硼形成填料网络结构，提高复合填料(复合凉感母粒)的导热性能，从而在较低含量时即可获得良好的持续凉感效果，同时颗粒状氮化铝和片层状氮化硼具有相互促进分散作用，从而促进了复合填料在尼龙树脂中的均匀分散，使得具有复杂扁平沟槽截面形状的异形纤维具有良好的可纺性，进而得到凉感和吸湿排汗功能优异的异形凉感锦纶纤维。
7.作为优选，所述凉感尼龙共混物中，氮化铝和氮化硼的总添加量为1～5wt％。进一步优选为1.5～3wt％。
8.作为优选，所述氮化铝/氮化硼复合凉感母粒中，氮化硼和氮化铝的质量比为(1～5)：1。进一步优选为(1.5～3.5)：1。
9.作为优选，氮化铝/氮化硼复合凉感母粒，按重量百分比计，原料组成包括：
[0010][0011]
作为优选，所述尼龙树脂为pa6、pa56、pa66中的一种或多种。进一步优选为pa6。
[0012]
一种异形凉感锦纶纤维，由上述任一项所述的凉感尼龙共混物经熔融共混后纺丝
得到。
[0013]
作为优选，所述锦纶纤维的横截面为带沟槽的扁平结构。
[0014]
作为进一步优选，锦纶纤维横截面由位于两端的两个多半圆结构、位于两个多半圆结构之间并与之连接的至少一个一字扁平结构组成。锦纶纤维横截面无论是长度方向上还是宽度方向上均为对称结构。
[0015]
当一字扁平结构为一个时，则所述沟槽由两个多半圆结构和一字扁平结构共同限定而成。
[0016]
当一字扁平结构为多个时，相邻两个一字扁平结构之间的两侧分别通过凸起的弧形结构连接，两个弧形结构与二者之间的一字扁平结构，或一个弧形结构和一个多半圆结构与二者之间的一字扁平结构共同限定出一个沟槽。
[0017]
将锦纶纤维设计成横截面为带有沟槽的扁平结构不仅能够增大其比表面积，还能够提高沟槽加工的可行性，增加该种异形结构的稳定性。
[0018]
作为进一步优选，所述锦纶纤维的扁平度(长宽比)为(3～5)：1。
[0019]
一种上述任一项所述的异形凉感锦纶纤维的制备方法，包括：
[0020]
将尼龙树脂和氮化铝/氮化硼复合凉感母粒熔融共混，经扁平沟槽喷丝孔纺丝后，即得扁平沟槽截面形状的所述异形凉感锦纶纤维。
[0021]
其中，纺丝条件为：挤出温度为230～260℃；挤出压力为8～15mpa；组件压力为12～18mpa；侧吹风速为0.3～0.5m/s。
[0022]
氮化铝/氮化硼复合凉感母粒可以由机械共混制备得到。
[0023]
作为优选，所述喷丝孔为为带沟槽的扁平结构。
[0024]
作为进一步优选，喷丝孔由位于两端的两个多半圆结构、位于两个多半圆结构之间并与之连接的至少一个一字扁平结构组成。喷丝孔无论是长度方向上还是宽度方向上均为对称结构。
[0025]
当一字扁平结构为一个时，则所述沟槽由两个多半圆结构和一字扁平结构共同限定而成。
[0026]
当一字扁平结构为多个时，相邻两个一字扁平结构之间的两侧分别通过凸起的弧形结构连接，两个弧形结构与二者之间的一字扁平结构，或一个弧形结构和一个多半圆结构与二者之间的一字扁平结构共同限定出一个沟槽。
[0027]
本发明的凉感尼龙共混物，利用氮化铝和氮化硼的协同作用，即使氮化铝/氮化硼复合凉感母粒在较少添加量的情况下，仍能够获得良好的持续凉感效果，同时保证该共混物具有良好的可纺性。该共混物经熔融共混后，通过扁平沟槽喷丝孔进行纺丝得到具有扁平沟槽结构的异形凉感锦纶纤维，氮化铝/氮化硼复合凉感母粒的添加具有良好的持续凉感，同时扁平沟槽结构的设计使锦纶纤维具有优异的吸湿排汗功能。本发明将氮化铝与氮化硼同时添加于锦纶纤维材料中，氮化铝与氮化硼形成了协同促进分散及填料网络结构，能够显著提升接触凉感性能；在相同凉感性能要求下，能够降低凉感添加剂的添加量，改善复杂异形截面纤维的可纺性，使异形凉感锦纶纤维具有复杂沟槽结构及高比表面积，从而同时具备了高接触凉感及吸湿排汗性能。
[0028]
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0029]
本发明的凉感尼龙共混物，利用颗粒状氮化铝和片状氮化硼形成填料网络结构，
提高复合凉感母粒的导热性能，使得其在较低含量时即可获得良好的持续凉感效果，并保证了共混物良好的可纺性；同时，氮化铝和氮化硼具有相互促进分散作用，能够有效提高复合凉感母粒在尼龙树脂中的均匀分散，提高共混物的稳定性。由该共混物纺丝制备得到的异形凉感锦纶纤维具有优异的凉感效果，凉感值可达到0.35j/(cm2·
s)，高于行业标准50％以上；同时，该锦纶纤维比表面积大，纤维之间蓬松、透气，具有良好的吸湿排汗效果。且锦纶纤维的制备方法简单，生产工艺可控。
附图说明
[0030]
图1为本发明实施例1中所用喷丝孔的结构示意图，其中，1为多半圆结构、2为一字扁平结构、3为弧形结构；
[0031]
图2为本发明实施例1中制备得到的异形凉感锦纶纤维的截面图；
[0032]
图3为本发明实施例1中异形凉感锦纶纤维的制备工艺流程图。
具体实施方式
[0033]
下面结合具体的实施例对本发明作进一步说明。
[0034]
以下实施例和对比例中，基体尼龙树脂(pa6)和氮化铝/氮化硼复合凉感母粒(二者的组合即为凉感尼龙共混物)总重量为20kg计；
[0035]
实施例1～3和对比例4中，氮化铝/氮化硼复合凉感母粒中，以重量百分比计，pa6树脂为70％，氮化铝和氮化硼的总含量为25％，分散剂含量为5％。将pa6树脂、氮化铝、氮化硼和分散剂机械共混即得氮化铝/氮化硼复合凉感母粒。
[0036]
实施例2～3，对比例1～4中锦纶纤维的纺丝流程均与实施例1相同；实施例2～3，对比例1～3中锦纶纤维纺丝用喷丝孔的结构均与实施例1相同。
[0037]
实施例1
[0038]
取pa6作为基体树脂，氮化铝/氮化硼复合凉感母粒中氮化铝与氮化硼的比例为1.5:1。由基体尼龙树脂和氮化铝/氮化硼复合凉感母粒组成的凉感尼龙共混物中，氮化铝和氮化硼的总含量为3.0wt％。
[0039]
按照如图3所示的工艺流程，将pa6与复合凉感母粒经熔融共混纺丝，纺丝条件设置，挤出温度为258℃，挤出压力为11mpa，组件压力15mpa，侧吹风速0.4m/s，经上油、热拉伸、卷绕制得异形凉感锦纶纤维。(断裂强度为4.51cn/dtex，断裂伸长率为43％)
[0040]
其中，喷丝孔的结构如图1所示，其为带沟槽的扁平结构(扁平度为4：1)，其由位于两端的两个多半圆1、两个一字扁平结构2和两个弧形结构3共同组成，两个一字扁平结构2相背的一端分别连接一个多半圆1，二者相对的一端的两侧分别连接一个弧形结构3，组成一个十字对称的结构(即在长度方向和宽度方向上均为对称结构)。
[0041]
通过上述过程制备得到的异形凉感锦纶纤维的截面如图2所示，该结构与图1中喷丝孔的结构基本一致，在扁平结构的两侧分别形成了两个沟槽，直接印证了本实施例中共混物的可纺性。
[0042]
实施例2
[0043]
取pa6作为基体树脂，氮化铝/氮化硼复合凉感母粒中氮化铝与氮化硼的比例为2.5:1。由基体尼龙树脂和氮化铝/氮化硼复合凉感母粒组成的凉感尼龙共混物中，氮化铝
和氮化硼的总含量为2.5wt％。
[0044]
将pa6与复合凉感母粒经熔融共混纺丝，纺丝条件设置，挤出温度为258℃，挤出压力为11mpa，组件压力15mpa，侧吹风速0.4m/s，经上油、热拉伸、卷绕制得异形凉感锦纶纤维。(断裂强度为4.49cn/dtex，断裂伸长率为45％)
[0045]
实施例3
[0046]
取pa6作为基体树脂，氮化铝/氮化硼复合凉感母粒中氮化铝与氮化硼的比例为3.5:1。由基体尼龙树脂和氮化铝/氮化硼复合凉感母粒组成的凉感尼龙共混物中，氮化铝和氮化硼的总含量为1.5wt％。
[0047]
将pa6与复合凉感母粒经熔融共混纺丝，纺丝条件设置，挤出温度为258℃，挤出压力为11mpa，组件压力15mpa，侧吹风速0.4m/s，经上油、热拉伸、卷绕制得异形凉感锦纶纤维。(断裂强度为4.55cn/dtex，断裂伸长率为46％)
[0048]
对比例1
[0049]
取pa6作为基体树脂，不添加凉感添加剂。
[0050]
将pa6树脂进行熔体纺丝。纺丝条件设置，挤出温度为258℃，挤出压力为11mpa，组件压力15mpa，侧吹风速0.4m/s，经上油、热拉伸、卷绕制得异形锦纶纤维。(断裂强度为4.45cn/dtex，断裂伸长率为45％)
[0051]
对比例2
[0052]
取pa6作为基体树脂，氮化铝为凉感添加剂。在基体树脂与氮化铝的混合物中，氮化铝的含量为3.0wt％。
[0053]
将pa6与氮化铝经熔融共混纺丝，。纺丝条件设置，挤出温度为258℃，挤出压力为11mpa，组件压力15mpa，侧吹风速0.4m/s，经上油、热拉伸、卷绕制得异形凉感锦纶纤维。(断裂强度为4.15cn/dtex，断裂伸长率为43％)
[0054]
对比例3
[0055]
取pa6作为基体树脂，氮化硼为凉感添加剂。在基体树脂与氮化铝的混合物中，氮化硼的含量为3.0wt％。
[0056]
将pa6与氮化铝经熔融共混纺丝，纺丝条件设置，挤出温度为258℃，挤出压力为11mpa，组件压力15mpa，侧吹风速0.4m/s，经上油、热拉伸、卷绕制得异形凉感锦纶纤维。(断裂强度为4.27cn/dtex，断裂伸长率为45％)
[0057]
对比例4
[0058]
取pa6作为基体树脂，氮化铝/氮化硼复合凉感母粒中氮化铝与氮化硼的比例为1.5:1。由基体尼龙树脂和氮化铝/氮化硼复合凉感母粒组成的凉感尼龙共混物中，氮化铝和氮化硼的总含量为3.0wt％。
[0059]
将pa6与复合凉感母粒经熔融共混纺丝，纺丝条件设置，挤出温度为258℃，挤出压力为11mpa，组件压力15mpa，侧吹风速0.4m/s，经上油、热拉伸、卷绕制得圆形截面凉感锦纶纤维。(断裂强度为4.59cn/dtex，断裂伸长率为43％)
[0060]
其中，喷丝孔为圆形结构。
[0061]
将实施例1-3及对比例1-4制得的pa6凉感纤维织造成织物，按照《gb/t 35263-2017纺织品接触瞬间凉感性能的检测和评价》来测试织物凉感性能，按照《gb/t 21655.1-2008纺织品吸湿速干性的评定第一部分单项组合试验法》测试织物的导湿性能，测试结果
如表1所示：
[0062]
表1不同凉感纤维的性能测试结果
[0063][0064]
由表1可以看出，由实施例1-3所制得的异形凉感锦纶纤维织造的织物，其不仅具有较高的接触凉感系数，同时具备优异的吸湿快干性能。
[0065]
与实施例1相比，对比例1直接由pa6熔融纺丝制备的锦纶纤维的截面虽为异形的扁平沟槽截面，由于未添加凉感添加剂，其织物的接触凉感系数低；对比例2和对比例3中分别只添加氮化铝和氮化硼作为凉感添加剂，由于未进行复配使用，使得添加剂的分散性差，难以形成网络结构，因此接触凉感系数也相对较低。
[0066]
对比例4为常规圆形截面凉感纤维，虽然采用了氮化铝和氮化硼的复配技术(与实施例1相同)，接触凉感系数较高，但由于圆形截面纤维的比表面积小，织物蓬松度低，且不带有能够吸湿排汗的沟槽结构，因此吸湿快干性能差。
[0067]
由实施例1～3和对比例1中制备的锦纶纤维的断裂强度和断裂伸长率可知，实施例1～3中制得的锦纶纤维的机械性能与对比例1中制得的锦纶纤维的机械性能相当，甚至比对比例1的机械性能更好。说明本发明的添加氮化铝/氮化硼复合凉感母粒制得的异形凉感锦纶纤维在保证机械性能不变的基础上，同时提高了其织物的接触凉感系数和吸湿排汗功能。
[0068]
由上述实验可以证实，氮化硼与氮化铝复配添加具有明显优于单独添加的接触凉感系数，结合带有沟槽的扁平异形结构，使得由本发明的异形凉感锦纶纤维织造的织物兼具优异的凉感效果和吸湿排汗功能。