专利名称：一种聚丙烯纳米磁性纤维的制备方法
技术领域：
本发明属于磁性纤维的制备方法领域，特别涉及一种聚丙烯纳米磁性纤维的制备方法。
背景技术：
磁性纤维是一种能够产生磁场，并对人体具有一定保健作用的功能纤维。磁性纤维产 生的磁场通过神经、体液系统发生电荷、电位、生化和生理功能的改变，从而调整人体的 生理功能，起到磁疗的医疗保健作用。
80年代以来，英国和日本率先开始了磁性纤维的研究。1984年，日本帝人公司在热 塑性聚合物中加入高浓度的磁粉纺制而成磁性纤维，但该工艺采用上行纺丝法，喷丝板上 的喷丝孔需用隔离材料，这给磁性纤维纺丝工艺带来很多不便之处，尤其是含有大量的磁 粉悬浊液纺丝，所得到的纤维的磁通量密度小，因而也有它的局限性。
国内许多研究人员对磁性纤维进行了研究，不少专利文献也对磁性纤维进行了报道。 如中国专利号CN1252460A公开了一种磁性保健纤维，该纤维是将磁性微粒和红外微粒与 载体树脂按比例混合制成浓縮母粒，然后与原料树脂混合纺丝，充磁后制得磁性保健纤维， 其中使用的磁性微粒粒径在0.5 2y m。中国专利号为CN1388275A公开了一种远红外磁 性纤维及其制造方法，该纤维具有皮芯结构，皮层为含有红外粉料的聚合物，芯层为含有 磁粉的聚合物，通过皮芯复合纺丝机纺出成品丝，然后充磁得到远红外磁性纤维，加工中 使用的磁粉的平均粒径为0.5 1.5um。又如中国专利号CN158005A公开了特玛粒磁性纤 维及其制造方法，将超细改性平均粒径为0.2 0.5nm的磁性微粒、特玛粒超细粉体、偶 联剂和聚合物混匀制得浓縮母粒，再按比例与聚合物载体混合经纺成丝，充磁后成为特玛 粒磁性功能纤维，该纤维同时具有远红外功能。同时制备具有远红外和磁性纤维的专利还 有CN101067225A。以上公开的专利中纤维都是通过加入粉体实现，同时具有远红外功能 和磁性功能，为了平衡两种功能，所加入的远红外粉体和磁性粉体的量都限定在一定的范 围内，最终纤维的磁通量都不高；并且加入的粉体颗粒较大，混合时分散不均匀，与纺丝 聚合物相容性不好，纺丝时易堵塞喷丝孔，造成断丝、毛丝等。还会对制得的纤维的性能 产生很大影响，如纤维易断，手感粗糙，不柔顺等。中国专利号CN1526873A公开的一种 磁性纤维及其制造方法中认为由于远红外微粒是通过吸收和发射远红外来达到对人体的 保健作用，磁性粉体则是通过一定强度的磁场对人体起保健作用，两者的保健作用机理不 同，将磁粉与远红外粉体混合使用并制成磁性远红外保健纤维，会使它们的功能作用相互干扰，导致功能下降，实际保健作用不明显。
中国专利CN1657663A公开了一种多功能生物磁性纤维，该纤维将活性炭粉、磁粉、 偶联剂按比例加入到载体树脂中混合后制成母粒，然后与纤维级树脂切片熔纺成丝，经后 加工、充磁等步骤而成，其中使用的磁粉粒径为0.1 2um。中国专利CN101058942A公 开了一种制备磁性纳米复合纤维的方法，该纤维是将纤维素溶在NaOH/尿素水溶液中得到 纤维素溶液，经过纺丝机制成纤维，再将得到的纤维在铁盐或亚铁盐溶液中浸泡，然后经 过氢氧化钠溶液，最后制得磁性纳米复合纤维。该方法制得磁性纤维后加工步骤复杂，并 且由于受浸泡方式的影响，纤维磁性较低且不好控制磁性的大小。中国专利CN2835275Y 公开了一种纳米磁性纤维纱，该纱线是将纳米磁性纤维添加到棉纱中最后捻成纳米磁性纤 维纱，专利中没有涉及纳米磁性纤维的制备原料及方法。
综上所述，既具有远红外功能又具有磁性功能的多功能纤维，由于要兼具两种功能， 所以制得的磁性纤维的磁性普遍不高。且加入的磁性粉体的粒径较大，混合时分散不均匀， 与纺丝聚合物相容性不好，纺丝时易堵塞喷丝孔，造成断丝、毛丝等。还会对制得的纤维 的性能产生很大影响，如纤维易断，手感不柔顺等缺陷。
本发明所提出的纳米磁性纤维制备中使用的磁性粉体粒径为纳米级，如果经过表面处 理，不团聚，与载体混合时分散均匀，纺丝时不堵塞喷丝孔，在提高纳米磁粉含量时对纤 维的性能影响也很小。
发明内容
本发明的目的是提供一种聚丙烯纳米磁性纤维的制备方法，通过将磁性纳米粉体、偶 联剂与低分子量的聚丙烯熔融共混，制备磁性聚丙烯母粒。再将所制备的聚丙烯纳米磁性 功能母粒与纺丝级聚丙烯混合，进行熔融纺丝，后经充磁等后加工步骤制备聚丙烯纳米磁 性纤维。该方法操作简便、磁粉分散均匀、含量较大，纤维磁通量高。
本发明的一种聚丙烯纳米磁性纤维的制备方法，包括下列步骤
(1) 将磁性纳米粉体、偶联剂与低分子量的聚丙烯熔融共混，制备聚丙烯纳米磁性 功能母粒。
(2) 将所制备的聚丙烯纳米磁性功能母粒与纺丝级聚丙烯混合，进行熔融纺丝，制 备聚丙烯纳米磁性纤维。
所述的磁性纳米粉体是指平均粒径为100~300nm的铁氧体，在聚丙烯纳米磁性功能母 粒中的含量为20 40% (wt%)，该铁氧体是锶铁氧体或钡铁氧体中的一种或其混合物。所述的一种聚丙烯纳米磁性纤维的制备方法，其特征在于所述的偶联剂为异丙基三
异硬脂酸钛酸酯、异丙基异硬脂酰基-甲基丙烯基钛酸酯、Y-氨丙基三乙氧基硅烷或y-缩水
甘油氧基三甲氧基硅垸中的一种，在聚丙烯纳米磁性功能母粒中的含量为0.5 l%(wt%)。
所述的低分子量的聚丙烯，熔体质量流动速率(MFR)为40 50g/10min，在聚丙烯 纳米磁性功能母粒中的含量为59 79.5% (wt%)。
所述的聚丙烯纳米磁性功能母粒制备方法是，将纳米磁性粉体、偶联剂与低分子量的 聚丙烯按比例混合，在180 25(TC下经双螺杆熔融挤出，造粒，烘干备用。
所述的聚丙烯纳米磁性功能母粒与纺丝级聚丙烯混合制备聚丙烯纳米磁性纤维中，聚 丙烯纳米磁性功能母粒含量为10 50% (wt%)，纺丝级聚丙烯含量为50 90% (wt%)。
所述的聚丙烯纳米磁性功能母粒与纺丝级聚丙烯混合制备磁性聚丙烯纳米纤维中，纺 丝级聚丙烯熔体质量流动速率(MFR)为18 30g/10min。
所述的聚丙烯纳米磁性纤维纺丝工艺为在常规聚丙烯纺丝设备上，将按比例混合的 聚丙烯纳米磁性功能母粒和纺丝级聚丙烯，在220 270。C下纺丝制备聚丙烯纳米磁性纤维。
所述的制备的聚丙烯纳米磁性纤维单丝纤度为1.0 2.0 dtex，纤维可以为长丝或短丝 中的一种。
本发明的有益效果是
(1) 首先制得聚丙烯纳米磁性功能母粒，再与纺丝级聚丙烯混合纺丝，操作方便， 磁粉含量易调，制得的聚丙烯纳米纤维磁性大。
(2) 制备磁性纤维的磁粉粒径为纳米尺寸，表面改性，不易团聚，混合时分散均匀， 与载体树脂相容性好。纺丝时不堵塞喷丝孔。
(3) 制备的聚丙烯纳米磁性纤维磁性长久，耐污、耐洗涤。
具体实施例方式
下面结合具体实施方式
，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。
实施例1
将质量分数为20%，平均粒径为300nm的锶铁氧磁性纳米粉体，质量分数为0.5%的 异丙基三异硬脂酸钛酸酯偶联剂与质量分数为79.5%，熔体质量流动速率(MFR)为50g/10min的聚丙烯熔融共混，在温度为18(TC挤出机挤出造粒，制备聚丙烯纳米磁性功能母 粒。再将所制备的聚丙烯纳米磁性功能母粒与纺丝级聚丙烯混合，其中聚丙烯纳米磁性功 能母粒含量为10% (wt% )，纺丝级聚丙烯含量为90% (wt% )，其熔体质量流动速率(MFR) 为18g/10min，在260。C下纺丝制备聚丙烯纳米磁性纤维，可纺性好，纤维纤度为1.8dtex。
实施例2
其它同实施例1，不同的是制备聚丙烯纳米磁性纤维时，聚丙烯纳米磁性功能母粒 含量为50% (wt%)，纺丝级聚丙烯含量为50% (wt%)，在270。C下纺丝制备聚丙烯纳米 磁性纤维，可纺性好，纤维纤度为1.7dtex。
实施例3
其它同实施例1，不同的是制备聚丙烯纳米磁性功能母粒时，磁性纳米粉体为钡铁 氧体，纤维可纺性好，纤维纤度为1.7dtex。。
实施例4
将质量分数为40%，平均粒径为100nm的锶铁氧磁性纳米粉体，质量分数为1%的异 丙基异硬脂酰基-甲基丙烯基钛酸酯偶联剂与质量分数为59%，熔体质量流动速率(MFR) 为50g/10min的聚丙烯熔融共混，在温度为19(TC挤出机挤出造粒，制备聚丙烯纳米磁性 功能母粒。再将所制备的聚丙烯纳米磁性功能母粒与纺丝级聚丙烯混合，其中聚丙烯纳米 磁性功能母粒含量为20% (wt%)，纺丝级聚丙烯含量为80% (wt%)，其熔体质量流动 速率(MFR)为18 g/10min，在260。C下纺丝制备聚丙烯纳米磁性纤维，纤维可纺性好， 纤度为1.8dtex。
实施例5
其它同实施例4，不同的是制备聚丙烯纳米磁性纤维时，聚丙烯纳米磁性功能母粒 含量为40% (wt%)，纺丝级聚丙烯含量为60% (wt%)，在270'C下纺丝制备聚丙烯纳米 磁性纤维，可纺性好，纤维纤度为1.7dtex。
实施例6
其它同实施例4，不同的是制备聚丙烯纳米磁性功能母粒时，磁性纳米粉体为钡铁 氧体，纤维可纺性好，纤维纤度为1.8dtex。
实施例7
将质量分数为20%，平均粒径为200nm的锶铁氧磁性纳米粉体，质量分数为0.5%的 Y-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂与质量分数为79.5X，熔体质量流动速率(MFR)为40 g/10min的聚丙烯熔融共混，在温度为1卯'C挤出机挤出造粒，制备聚丙烯纳米磁性功能母粒。再 将所制备的聚丙烯纳米磁性功能母粒与纺丝级聚丙烯混合，其中聚丙烯纳米磁性功能母粒 含量为10% (wt%)，纺丝级聚丙烯含量为90% (wt%)，其熔体质量流动速率(MFR) 为30g/10min，在25(TC下纺丝制备聚丙烯纳米磁性纤维，可纺性好，纤维纤度为1.9 dtex。
实施例8
其它同实施例7，不同的是制备聚丙烯纳米磁性纤维时，聚丙烯纳米磁性功能母粒 含量为50% (wt%)，纺丝级聚丙烯含量为50% (wt%)，在27(TC下纺丝制备聚丙烯纳米 磁性纤维，可纺性好，纤维纤度为1.7dtex。
实施例9
将质量分数为40%，平均粒径为150nm的锶铁氧磁性纳米粉体，质量分数为1%的， 縮水甘油氧基三甲氧基硅垸偶联剂与质量分数为59%，熔体质量流动速率(MFR)为40 g/10min的聚丙烯熔融共混，在温度为20(TC挤出机挤出造粒，制备聚丙烯纳米磁性功能母 粒。再将所制备的聚丙烯纳米磁性功能母粒与纺丝级聚丙烯混合，其中聚丙烯纳米磁性功 能母粒含量为10% (wt% )，纺丝级聚丙烯含量为90% (wt% )，其熔体质量流动速率(MFR) 为30g/10min，在26(TC下纺丝制备聚丙烯纳米磁性纤维，纤维可纺性好，纤度为1.6dtex。
实施例10
其它同实施例9，不同的是制备聚丙烯纳米磁性纤维时，聚丙烯纳米磁性功能母粒 含量为50% (wt%)，纺丝级聚丙烯含量为50% (wt%)，在27(TC下纺丝制备聚丙烯纳米 磁性纤维，可纺性好，纤维纤度为1.7dtex。
权利要求
1.一种聚丙烯纳米磁性纤维的制备方法，包括下列步骤(1)将磁性纳米粉体、偶联剂与低分子量的聚丙烯熔融共混，制备聚丙烯纳米磁性功能母粒。(2)将所制备的磁性聚丙烯纳米磁性功能母粒与纺丝级聚丙烯混合，进行熔融纺丝，制备聚丙烯纳米磁性纤维。
2. 根据权利要求1所述的一种聚丙烯纳米磁性纤维的制备方法，其特征在于所述的磁性纳米粉体是指平均粒径为100~300nm的铁氧体，在聚丙烯纳米磁性功能母粒中的含量为 20 40% (wt%)，该铁氧体是锶铁氧体或钡铁氧体中的一种或其混合物。
3. 根据权利要求1所述的一种聚丙烯纳米磁性纤维的制备方法，其特征在于所述的偶联 剂为异丙基三异硬脂酸钛酸酯、异丙基异硬脂酰基-甲基丙烯基钛酸酯、，氨丙基三乙氧基 硅烷或Y-縮水甘油氧基三甲氧基硅垸中的一种，在聚丙烯纳米磁性功能母粒中的含量为 0.5 1% (wt%)。
4. 根据权利要求1所述的一种聚丙烯纳米磁性纤维的制备方法，其特征在于所述的低分子量的聚丙烯，熔体质量流动速率(MFR)为40 50 g/10min，在聚丙烯纳米磁性功能母 粒中的含量为59 79.5% (wt%)。
5. 根据权利要求1所述，聚丙烯纳米磁性功能母粒制备方法是，将纳米磁性粉体、偶联剂 与低分子量的聚丙烯按比例混合，在180 25(TC下经双螺杆熔融挤出，造粒，烘干备用。
6. 根据权利要求1所述，在聚丙烯纳米磁性功能母粒与纺丝级聚丙烯混合制备聚丙烯纳米 磁性纤维中，聚丙烯纳米磁性功能母粒含量为10 50% (wt%)，纺丝级聚丙烯含量为50 90% (wt%)。
7. 根据权利要求1所述，在聚丙烯纳米磁性功能母粒与纺丝级聚丙烯混合制备聚丙烯纳米 磁性纤维中，纺丝级聚丙烯熔体质量流动速率(MFR)为18 30 g/10min。
8. 根据权利要求l所述，聚丙烯纳米磁性纤维纺丝工艺为在常规聚丙烯纺丝设备上，将 按比例混合的聚丙烯纳米磁性功能母粒和纺丝级聚丙烯，在220-270度下纺丝制备聚丙烯 纳米磁性纤维。
9. 根据权利要求l所述，制备的聚丙烯纳米磁性纤维单丝纤度为1.0 2.0dtex，纤维可以 为长丝或短丝中的一种。
全文摘要
本发明涉及一种聚丙烯纳米磁性纤维的制备方法。包括步骤(1)将粒径为100～300nm的磁性纳米粉体、偶联剂与低分子量的聚丙烯按比例共混，挤出造粒，制备聚丙烯纳米磁性功能母粒。(2)将所制备的磁性聚丙烯纳米磁性功能母粒与纺丝级聚丙烯按照一定比例混合，进行熔融纺丝，制备聚丙烯纳米磁性纤维。该方法中改性的磁性纳米粉体分散均匀，与载体树脂相容性好，纺丝时不堵塞喷丝孔，含量易调，纤维服用性能好。
文档编号H01F1/032GK101314873SQ200810040659
公开日2008年12月3日 申请日期2008年7月17日 优先权日2008年7月17日
发明者朱新军, 赵茂成, 马建华 申请人:上海贵达科技有限公司