專利名稱：一種高效遠紅外錦綸纖維的制備方法
技術領域：
本發明屬于功能性錦綸纖維的制備領域，特別涉及一種高效遠紅外錦綸纖維的制備方法。
背景技術：
當今社會，人們越來越重視身體健康，功能性紡織品也被給予了更多關注。差別化、功能化纖維的生產規模亦越來越大，主要包括阻燃、抗菌、抗靜電、抗紫外、遠紅外纖維等，具有保暖、保健特殊功能的遠紅外纖維作為一種差別化纖維，有“生命的纖維”之稱，遠紅外纖維制品也被譽為21世紀人類最需要的保健品，擁有廣闊的實用價值和應用前景。日本、俄羅斯、德國等在20世紀80年代開始該技術的研究開發，尤其是日本研究最早，產品也比較豐富。國內開發遠紅外織物始于90年代初，產品的性能和日本等國家相比有一定的差 距。常溫下遠紅外發射率65%以上的陶瓷粉體可用作遠紅外功能材料，很多無機物，如氧化物、碳化物、硼化物等都具有遠紅外輻射特性，然而單一物質的紅外發射率低，一般選用多種氧化物的混合物作遠紅外功能材料。層狀雙氫氧化物(layed doublehydroxides) LDHs是一種層狀結構的陰離子型粘土，具有特殊的層狀結構及物理化學性質。(Rives, Materials Chemistry and Physics, 2002, 75:19) LDHs 的結構非常類似于水鎂石Mg(OH)2,由MgO6八面體共用棱形成單元層，Mg2+位于八面體的中心，OF位于八面體的頂點，這些八面體在平面內堆積成二維的層。(Goh, Lim, Dong, WaterResearch, 2008, 42:1343-1368) LDHs經過高溫煅燒后轉變為ΜΜ0。在此前我們已經提到氧化鎂和氧化鋁本身就是常用的遠紅外陶瓷粉體，同樣地，MMO也可用作新型遠紅外納米粉體，而且，復合氧化物中兩者的均勻混合可拓寬它們在更寬波段內的遠紅外發射率，也賦予了其新的潛在的應用。Wang等報道了將Mg-AKO3LDHs和Mg-Al-DIA LDHs分別添加到LDPE農膜中，其結果表明，添加這兩種LDHs的LDPE農膜光透過率幾乎沒有改變，但對1428-400CHT1的紅外吸收效果顯著。LDHs及其MMO在400-1500(^1波段有強烈的紅外吸收，具有優異的紅外吸收性能(Wang, et al. , Journal of Solid State Chemistry,2010, 183，1114-1119)。因此，將MMO添加到聚合物基體中可以賦予聚合物新的性能，在高性能遠紅外纖維上有著重要的應用前景。特別地，遠紅外錦綸纖維還缺少大規模的生產和應用，開發遠紅外錦綸相關產品具有巨大的潛在價值。錦綸是合成纖維的主要品種之一，又叫聚酰胺纖維，俗稱尼龍。錦綸是用主鏈上含有酰胺基(-C0MO與烴基連接為結構單元的線型聚酰胺制成的合成纖維。由于尼龍在分子結構上的規則排列，大分子間能形成許多氫鍵結構，使其具有高結晶度，在力學性能、化學性質、熱性能等方面具有突出的優點。錦綸的主要品種是尼龍66和尼龍6。目前尼龍6是尼龍品種中產量最大的，以尼龍6作為原料制備遠紅外錦綸纖維，具有廣闊的市場前景和應用價值。目前遠紅外纖維的制備中主要存在以下問題遠紅外添加劑的粒徑大且不均一、粉體后加工處理繁瑣、纖維可紡性差以及纖維表面粗糙手感差。因此，開發新型高效的遠紅外功能纖維成為發展趨勢。目前將LDHs高溫煅燒后形成的粒徑小且分布均勻的MMO添加到纖維中制備遠紅外錦綸纖維還未報道。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種高效遠紅外錦綸纖維的制備方法，該方法工藝簡單，成本低廉，易于工業化生產，制備的遠紅外錦綸纖維力學性能好、遠紅外發射率高，可以用于開發性能優良的遠紅外保暖保健制品。本發明的一種高效遠紅外錦綸纖維的制備方法，包括(I) Mg-Al-CO3 LDHs 的制備將可溶性鎂鹽和可溶性鋁鹽配制成混合水溶液，然后逐滴加入到Na0H/Na2C03(NaOH與Na2CO3的質量比為4:5)溶液中，然后在8(Tl00°C晶化2 6h，抽濾、洗滌、烘干得到Mg-Al-CO3 LDHs ；(2) MMO 的制備 將上述Mg-Al-CO3 LDHs經過40(T600°C高溫煅燒3 5h，失去羥基和⑶廣得到MMO(合金屬氧化物，mixed metal oxide)；(3)遠紅外母粒的制備將聚酰胺6切片真空干燥后，與上述MMO均勻混合，共混造粒得到遠紅外母粒切片;(4)遠紅外錦綸纖維的制備將上述遠紅外母粒切片經過真空鼓風干燥，最后在雙螺桿復合紡絲機上熔融紡絲得到遠紅外錦綸纖維。步驟(I)中所述的可溶性鎂鹽為MgCl2 · 6H20，可溶性鋁鹽為AlCl3 · 6H20。步驟(I)中所述的Na0H/Na2C03溶液的pH值為12 14。步驟(I)得到的Mg-Al-CO3 LDHs中Mg元素與Al元素的摩爾比為2:1。步驟(3)中所述MMO的添加量為聚酰胺6切片的f 4wt%。步驟(3)中所述真空干燥的溫度為10(Tl30°C，時間為12 36h。步驟(4)中所述真空鼓風干燥的溫度為10(Tl4(rC。步驟(4)中所述的熔融紡絲溫度為265 290°C，速度為3500 8000m/min。步驟(4)中得到的遠紅外錦綸纖維的遠紅外法向發射率為87. 3%。本發明主要是向聚酰胺6中添加復合金屬氧化物(mixed metal oxide,MM0),經共混造粒、熔融紡絲得到一種新型高效遠紅外錦綸纖維；本發明所選用的遠紅外添加劑是由層狀雙氫氧化物(LDHs)經40(T60(TC煅燒得到的ΜΜ0。本發明的鎂鋁復合氧化物，其組份主要包括MgO和Al2O3，不同于兩者的簡單混合物，這種復合氧化物是由LDHs前驅體煅燒制備而成，兩種成分之間具有高度分散性和均勻性，克服了傳統遠紅外陶瓷粉體存在的問題，提高了纖維制品的遠紅外發射率，當添加量為2wt%時，所制備的錦綸纖維經過IR-I型遠紅外發射率測量儀上測得其在8-14 μ m波段的遠紅外法向發射率為87. 3%。本發明采用鎂鋁LDHs經過高溫煅燒得到高比表面積的鎂鋁MMO作為遠紅外添加齊U，與聚酰胺6共混熔融紡絲制得遠紅外錦綸纖維。所制備的鎂鋁LDHs比表面積高、煅燒后得到的MMO粒徑小，分布較均勻。有益效果(I)本發明的制備エ藝簡單，成本低廉，具有巨大的應用價值和廣闊的市場前景，易于實現エ業化生產；(2)本發明以鎂鋁LDHs分解得到的鎂鋁MMO作為遠紅外添加剤，經共混、紡絲得到了ー種新型高效的遠紅外功能錦綸纖維，具有良好的力學性能和優異的遠紅外發射率，其遠紅外法向發射率為87. 3%，能促進人體血液循環、提高免疫力，具有優良的保暖、保健功效。·


圖I. Mg-Al-CO3 LDHs 和 MMO 的 X 射線衍射圖；圖2. MMO的N2吸附-脫附等溫曲線和孔徑分布；圖3.本發明的高效遠紅外錦綸纖維的制備エ藝流程圖；圖4.本發明的高效遠紅外錦綸纖維表面的掃描電鏡照片。
具體實施例方式下面結合具體實施例，進ー步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。實施例I室溫下稱取51g MgCl2 6H20和45g AlCl3 6H20，將兩者加入到265 ml H2O中配成混合溶液，逐滴加入到Na0H/Na2C03溶液中(pH=14)，在90°C下晶化4h并抽濾、洗滌、烘干得到Mg-Al-CO3 LDHs。將制備的Mg-Al-CO3 LDHs在500°C下煅燒4h得到MM0，稱取IOkg聚酰胺6切片在真空烘箱里120°C干燥12h。將MMO按聚合物切片的2wt%加入到干燥好的聚酰胺6切片并混合均勻，在雙螺桿擠出機里共混造粒得到遠紅外功能母粒。最終切片經過120°C真空鼓風干燥，并在雙螺桿復合紡絲機上熔融紡絲得到遠紅外錦綸纖維，紡絲溫度為275°C，紡絲速度為 3500m/min。圖I為本實施例制備的Mg-Al-CO3 LDHs和鎂鋁復合氧化物MMO的X射線衍射圖。從圖中可以看出，經過煅燒后層狀結構破壞，失去層間水分、碳酸根以及層間羥基，得到氧化鎂和氧化鋁分散高度均勻的粉體。實施例2室溫下稱取51g MgCl2 WH2C^P 45g AlCl3 *6H20，將兩者加入到265ml H2O中配成混合溶液，逐滴加入到Na0H/Na2C03溶液中(pH=12)在80°C下晶化6h，并抽濾、洗滌、烘干得到Mg-Al-CO3 LDHs。將共沉淀法制備的Mg-Al-CO3 LDHs在500°C下高溫煅燒4h得到MM0，稱取8kg聚酰胺6切片在真空烘箱里120°C干燥24h。將MMO按聚合物切片的3wt%加入到干燥好的聚酰胺6切片并混合均勻，在雙螺桿擠出機里共混造粒得到遠紅外功能母粒。最終切片經過120°C真空鼓風干燥，并在雙螺桿復合紡絲機上熔融紡絲得到遠紅外錦綸纖維，紡絲溫度為265°C，紡絲速度為4000m/min。圖2為本實施例制備的Mg-Al-CO3 LDHs經過高溫煅燒得到的MMO的N2吸附-脫附等溫曲線以及對應的孔徑分布曲線，其比表面積為180m2/g。實施例3室溫下稱取51g MgCl2 WH2O和45g AlCl3 *6H20，將兩者加入到265ml H2O中配成混合溶液，逐滴加入到Na0H/Na2C03溶液中(pH=14)，在80°C下晶化6h并抽濾、洗滌、烘干得到Mg-Al-CO3 LDHs。將制備的Mg-Al-CO3 LDHs在400°C下高溫煅燒5h得到MM0，稱取IOkg聚酰胺6切片在真空烘箱里110°C干燥36h。將MMO按聚合物切片的3wt%加入到干燥好的聚酰胺6切片并混合均勻，在雙螺桿擠出機里共混造粒得到遠紅外功能母粒。最終切片經過120°C真空鼓風干燥，并熔融紡絲得到遠紅外錦綸纖維，紡絲溫度為280°C，紡絲速度為3500m/mino
圖3為本實施例中新型高效遠紅外錦綸纖維的制備エ藝流程圖，采用全造粒法制備遠紅外錦綸纖維。圖4為本實驗例中遠紅外錦綸纖維無油絲的SEM圖，可以看出這種添加劑在纖維表面具有良好的分散性。實施例4室溫下稱取51g MgCl2 6H20和45g AlCl3 6H20，將兩者加入到265ml H2O中配成混合溶液，逐滴加入到Na0H/Na2C03溶液中(pH=10)，在100°C下晶化2h并抽濾、洗滌、烘干得到Mg-Al-CO3 LDHs。將制備的Mg-Al-CO3 LDHs在400°C下高溫煅燒3h得到MM0，稱取IOkg聚酰胺6切片在真空烘箱里110°C干燥24h。將MMO按聚合物切片的3wt%加入到干燥好的聚酰胺6切片并混合均勻，在雙螺桿擠出機里共混造粒得到遠紅外功能母粒。最終切片經過120°C真空鼓風干燥，并熔融紡絲得到遠紅外錦綸纖維，紡絲溫度為275°C，紡絲速度為 5000m/min。實施例5室溫下稱取51g MgCl2 WH2O和45g AlCl3 *6H20，將兩者加入到265ml H2O中配成混合溶液，逐滴加入到Na0H/Na2C03溶液中(pH=10)，在90°C下晶化3h并抽濾、洗滌、烘干得到Mg-Al-CO3 LDHs。將制備的Mg-Al-CO3 LDHs在600°C下高溫煅燒4h得到MM0，稱取IOkg聚酰胺6切片在真空烘箱里130°C干燥12h。將MMO按聚合物切片的3wt%加入到干燥好的聚酰胺6切片并混合均勻，在雙螺桿擠出機里共混造粒得到遠紅外功能母粒。最終切片經過120°C真空鼓風干燥，并熔融紡絲得到遠紅外錦綸纖維，紡絲溫度為265°C，紡絲速度為8000m/min。
權利要求
1.一種高效遠紅外錦綸纖維的制備方法，包括 (1)將可溶性鎂鹽和可溶性鋁鹽配制成混合水溶液，然后逐滴加入到Na0H/Na2C03溶液中，然后在8(Tl00°C晶化2 6h，抽濾、洗滌、烘干得到Mg-Al-CO3 LDHs ； (2)將上述Mg-Al-CO3LDHs經過40(T60(TC高溫煅燒3 5h，得到MMO ； (3)將聚酰胺6切片真空干燥后，與上述MMO均勻混合，共混造粒得到遠紅外母粒切片; (4)將上述遠紅外母粒切片經過真空鼓風干燥，最后熔融紡絲得到遠紅外錦綸纖維。
2.根據權利要求I所述的一種高效遠紅外錦綸纖維的制備方法，其特征在于步驟(I)中所述的可溶性鎂鹽為MgCl2 · 6H20，可溶性鋁鹽為AlCl3 · 6H20。
3.根據權利要求I所述的一種高效遠紅外錦綸纖維的制備方法，其特征在于步驟(I)中所述的Na0H/Na2C03溶液的pH值為12 14。
4.根據權利要求I所述的一種高效遠紅外錦綸纖維的制備方法，其特征在于步驟(I)得到的Mg-Al-CO3 LDHs中Mg元素與Al元素的摩爾比為2:1。
5.根據權利要求I所述的一種高效遠紅外錦綸纖維的制備方法，其特征在于步驟(3)中 所述真空干燥的溫度為10(Tl3(rC，時間為12 36h。
6.根據權利要求I所述的一種高效遠紅外錦綸纖維的制備方法，其特征在于步驟(3)中所述MMO的添加量為聚酰胺6切片的l 4wt%。
7.根據權利要求I所述的一種高效遠紅外錦綸纖維的制備方法，其特征在于步驟(4)中所述真空鼓風干燥的溫度為io(Ti4(rc。
8.根據權利要求I所述的一種高效遠紅外錦綸纖維的制備方法，其特征在于步驟(4)中所述的熔融紡絲的溫度為265 290°C，速度為3500 8000m/min。
9.根據權利要求I所述的一種高效遠紅外錦綸纖維的制備方法，其特征在于步驟(4)中得到的遠紅外錦綸纖維的遠紅外法向發射率為87. 3%。
全文摘要
本發明涉及一種高效遠紅外錦綸纖維的制備方法，包括(1)將可溶性鎂鹽和可溶性鋁鹽配制成混合水溶液，然后逐滴加入到NaOH/Na2CO3溶液中，晶化后抽濾、洗滌、烘干得到Mg-Al-CO3 LDHs；(2)將上述Mg-Al-CO3 LDHs經過高溫煅燒，得到MMO；(3)將聚酰胺6切片干燥后，與上述MMO均勻混合，共混造粒得到遠紅外母粒切片；(4)將上述遠紅外母粒切片真空鼓風干燥，最后熔融紡絲得到遠紅外錦綸纖維。本發明的制備工藝簡單，成本低廉；得到的遠紅外功能錦綸纖維，具有良好的力學性能和優異的遠紅外發射率，能促進人體血液循環、提高免疫力，具有優良的保暖、保健功效。
文檔編號D01F1/10GK102776600SQ201210237910
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月10日 優先權日2012年7月10日
發明者劉將培, 宋明, 宗源, 張青紅, 李細林, 毛新華, 王宏志, 肖茹, 陳欣, 顧莉琴, 黃建華 申請人:東華大學