一种改性中空棉及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于涂绝制备领域，具体设及一种改性中空棉及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 涂绝是合成纤维中的一个重要品种，是我国聚醋纤维的商品名称，它是W聚对苯 二甲酸乙二醋(PET)或聚对苯二甲酸下二醋(PBT)，经纺丝和后处理制成的纤维。
[0003] 聚对苯二甲酸乙二醋(阳T)是W聚对苯二甲酸(PTA)或对苯二甲酸二甲醋(DMT)和 乙二醇化G)为原料经醋化或醋交换和缩聚反应而制得的成纤高聚物。聚对苯二甲酸下二醋 (PBT)是W聚对苯二甲酸(PTA)或对苯二甲酸二甲醋(DMT)和1,4-下二醇为原料经醋化或醋 交换和缩聚反应而制得的成纤高聚物。
[0004] 涂绝是=大合成纤维中工艺最简单的一种，价格也相对便宜，且其具有结实耐用、 弹性好、不易变形、耐腐蚀、绝缘、挺括、易洗快干等特点，为人们所喜爱。
[0005] 涂绝中空棉是由不同规格的涂绝超细纤维经过特殊工艺生产制造，因质似羽绒， 也有称之为丝绵或者羽绒棉，广泛应用于羽绒棉服、羽绒棉裤、滑雪衫、防寒服，羽绒棉被， 汽车坐垫等多种保暖制品。现有的涂绝中空棉的缺点是保暖性不高、不耐水洗、不够轻便。
[0006] 石墨締(Gra地ene)是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度 的二维晶体，是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料。将石 墨締加入涂绝等基体中，有望能够赋予涂绝新的性能，尤其是加入具有抑菌和低溫远红外 功能的生物质石墨締，涂绝有希望具有抑菌和低溫远红外功能。
[0007] 但石墨締的固体状态容易团聚，形成较大的颗粒团聚体，加入涂绝等基体中时，及 其不易分散均匀，极大地降低了涂绝等基体母粒的加工流动性，因而无法进行纺丝工艺，无 法将石墨締应用在涂绝等基体材料中。
[000引现有技术为了能够将石墨締均匀分散，常添加分散剂，但是分散剂对于材料具有 劣化影响，如何寻找一种不需要添加分散剂的方法将石墨締均匀渗杂在涂绝等基材中，充 分应用石墨締的性能（如保溫性能、低溫远红外和抑菌的性能），是本领域一个亟待解决的 问题。
【发明内容】
[0009] 针对现有技术，在不使用分散剂的情况下，无法将石墨締渗杂在涂绝材料中，获得 具有保溫性能、低溫远红外性能或抑菌性能的改性中空棉的技术问题，本发明的目的在于 提供一种改性中空棉，所述中空棉中渗杂有石墨締。
[0010] 本发明所述"改性中空棉"通过渗杂石墨締的形式获得，本领域技术人员也可W称 之为中空棉共混物、中空棉复合物、中空棉改性物、含有石墨締的中空棉或含有石墨締的改 性中空棉。
[ocm]本发明所述"渗杂"的意思是将石墨締 W各种本领域技术人员能够想到的形式加 入中空棉中，典型但非限制性的可W通过分散在中空棉的表面，或者通过原位复合改性中 空棉的基材，或者与中空棉物理共混等。本领域技术人员也可W将"渗杂"替换为含有、包 括、分散、具有等。
[0012] 优选地，所述石墨締为生物质石墨締。
[0013] 所述生物质石墨締由生物质制备得到;优选所述生物质石墨締由生物质得到的纤 维素制备得到。
[0014] 层数多于10层，厚度在IOOnmW内碳的六元环蜂窝状片层结构，称为石墨締纳米片 层；W生物质为碳源制备的层数多于10层，厚度在IOOnmW内碳的六元环蜂窝状片层结构， 称为生物质石墨締纳米片层;层数为1~10层碳的六元环蜂窝状片层结构，称为石墨締 ；W 生物质为碳源制备的层数为1~10层碳的六元环蜂窝状片层结构，称为生物质石墨締。
[0015] 本发明所述石墨締包括石墨締纳米片层和石墨締，进一步包括生物质石墨締纳米 片层和生物质石墨締。
[0016] 本发明所述的石墨締可通过不同制备方法得到，例如机械剥离法、外延生长法、化 学气相沉淀法，石墨氧化还原法，还可W是通过对生物质资源水热碳化法，W及现有技术中 其他方法制备的石墨締。但是，无论哪种方法都很难实现大规模制备得到严格意义理论上 的石墨締，例如现有技术制备得到的石墨締中会存在某些杂质元素、碳元素的其他同素异 形体或层数非单层甚至多层的石墨締结构(例如3层、5层、10层、20层等），本发明所利用的 石墨締也包括上述非严格意义理论上的石墨締。
[0017] 优选地，所述生物质选自农林废弃物和/或植物中的任意巧巾或至少巧巾的组合。
[0018] 优选地，所述植物为针叶木或阔叶木中的任意巧巾或至少巧巾的组合。
[0019] 优选地，所述农林废弃物为玉米杆、玉米忍、高梁杆、甜菜渣、甘薦渣、慷醒渣、木糖 渣、木屑、棉杆、果壳、和芦韦中的任意1种或至少巧巾的组合。
[0020] 优选地，所述农林废弃物为玉米忍。
[0021] 除了上述对生物质的列举W外，本发明所述生物质可W是本领域技术人员能够获 知的任何一种生物质资源，本发明不再继续寶述。
[0022] 本发明所述生物质石墨締是指W生物质为碳源制备得到的石墨締，具体的W生 物质为碳源制备石墨締的过程本领域已有报道，典型但非限制性的包括CN104724699A，本 发明不再寶述。
[0023] 优选地，所述改性中空棉中石墨締含量为0.2~IOwt%，优选0.3~Swt%，进一步 优选0.5~5wt%。
[0024] 示例性地，本发明所述改性中空棉中石墨締含量为0.3wt%、0.6wt%、0.9wt%、 I.Iwt %、1.4wt %、1.6wt %、1.8wt %、2.Iwt %、2.4wt %、2.5wt %、2.8wt %、3.Owt %、 3.4wt%、3.6wt%、3.9wt%、4.2wt%、4.5wt%、4.9wt%、5.2wt%、5.8wt%、6.3wt%、 6.5wt%、6.6wt%、6.9wt%、7.3wt%、7.5wt%、7.9wt%、8.2wt%、8.8wt%、9.3wt%、 9.9wt% 等。
[0025] 优选地，本发明所述的改性中空棉的远红外检测法向发射率大于0.85,例如0.87、 0.89、0.91、0.92、0.93 等，优选大于 0.88。
[0026] 本发明提供的改性中空棉的保暖效果为：1kg本发明所述的改性中空棉的保暖效 果与2.5~3kg普通中孔棉的保暖效果相同，且在保证保暖效果的同时，透气性良好。
[0027] 本发明的目的之二是提供一种如目的之一所述的改性中空棉的一种制备方法，包 括如下步骤：
[0028] (1)粉碎空白涂绝切片，得到空白涂绝切片颗粒；
[0029] (2)将石墨締与空白涂绝切片颗粒混合，螺杆挤出，干燥后，得到含有石墨締的涂 绝母粒；
[0030] (3)将含有石墨締的涂绝母粒与空白涂绝切片混合均匀；
[0031] (4)将所得物料进行烙融纺丝，然后开松得到改性中空棉。
[0032] 本发明采用物理方式分散固态石墨締与涂绝基材中，获得了均匀分散有石墨締 的改性中空棉。具体地，本发明首先将空白的涂绝切片切碎，增大粗糖面，增加其附着石墨 締的比表面积和摩擦力，提高石墨締的分散性;之后将固态的石墨締分散于空白的涂绝切 片颗粒中，螺杆挤出得到石墨締复合涂绝母粒，在石墨締复合涂绝母粒中，涂绝母粒作为石 墨締的载体，将石墨締进行了初步分散;然后将负载有石墨締的涂绝母粒按配方量与空白 的涂绝切片进行物理混合，得到待纺丝的物料，在所述待纺丝的物料中，石墨締实现了均匀 分散;最后按照常规的中空棉的制备工艺进行烙融纺丝即可得到均匀渗杂有石墨締的改性 中空棉，解决了现有技术石墨締分散不均匀的技术问题，获得了保溫性、透气性、低溫远红 外与抗菌性表现优异的改性中空棉。
[0033] 本发明通过将容易团聚的石墨締颗粒分散在空白涂绝切片颗粒中实现初步分散， 之后将得到的母粒再次与空白涂绝切片混合，获得分散均匀的待纺丝物料。
[0034] 本发明所述空白涂绝切片是指没有添加功能性颗粒石墨締的涂绝切片。
[0035] 均匀分布是指:测量值在某一范围中各处出现的机会一样。对于本申请，所述分散 均匀是指，对于任意立方厘米的范围内，改性中空棉的石墨締的含量相差不大。
[0036] 优选地，所述空白涂绝切片颗粒的粒径< 3mm，例如0. lmm、0.5mm、0.9mm、l .3mm、 1.8rnni、2.2rnni、2.5rnni、2. Srnni^%^ 〇
[0037] 优选地，所述步骤（I)和步骤(3)所述的空白涂绝切片均各自独立地为PET(聚对苯 二甲酸乙二醋)和/或PBT(聚对苯二甲酸下二醇醋）。
[0038] 优选地，步骤(1)所述空白涂绝切片为PET。
[0039] 本发明对步骤(1)和步骤(3)所述的空白涂绝切片的选择不做具体限定，本领域技 术人员可W根据实际情况进行选择。但阳T烙点为2