本發明涉及一種含有機能混合體的消臭尼龍纖維及含有該纖維的消臭尼龍織物。
背景技術：
隨著人民生活水平的提高，人們對服裝的要求也越來越高，不僅要穿著美觀、舒適，還希望它們能提供一些其他功能，如消除異味。竹炭纖維的研制和開發，在消除異味方面迎合了人們的需求。竹炭是竹材熱解得到的主要產品，為納米級微粉，具有“黑鉆石”的美譽。含有竹炭的竹炭聚酯纖維由于其表面及內部的特殊超細微孔結構使其具有很強的吸附能力，對人體異味、油煙味、甲醛、苯、氨等化學氣體有吸收、解異味和消臭的作用。竹炭聚酯纖維的多微孔結構使其具有水分平衡作用。正因為竹炭聚酯纖維的這些性能特點，將竹炭聚酯纖維用在紡織品及非織造材料中，可使這些產品具有除臭、除濕、防蟲、防霉的復合功能。竹炭聚酯纖維的開發，克服了以往紡織纖維的單一功能。竹炭聚酯纖維能持久釋放負離子，負離子是空氣中的“維生素”，有鎮靜、催眠、鎮痛、鎮咳等功效，有利于身體健康，提高睡眠質量，能夠增強人體的免疫力。天然竹炭為黑色物質，一般來說，為了達到更好的功能，需要添加比較大量的竹炭，但是過多黑色竹炭的存在會使得竹炭纖維染色受到限制，不容易染出鮮艷顏色，這使得竹炭纖維的應用受到很大的限制。
中國專利CN200510001746.5公開了一種竹炭纖維及其制備方法，主要由載體聚丙烯、聚酯或尼龍與竹炭微粉組成，其中竹炭微粉的含量以重量計為0.2～21%。竹炭微粉含量跨度大，其功效會有很大的差異，量過小機能效果相應不足，量過大適用的染色范圍受約束。
技術實現要素：
本發明的目的在于提供一種具有優異消臭性能并且有優異染色性的尼龍纖維。
所述消臭尼龍纖維中含有0.5～5wt%的機能混合體和95～99.5wt%的聚酰胺類彈性體，所述機能混合體中至少含有平均粒徑均為0.1～3微米的二氧化鈦、電氣石粉和天然竹炭。
所述纖維中二氧化鈦的含量優選0.1～1.75wt%，電氣石粉的含量優選0.075～1.0wt%，天然竹炭的含量優選0.225～3.0wt%。
所述機能混合體中還優選含有氧化鋅或氧化銀。
所述纖維的單絲纖度優選0.5～4dtex。
所述的氨氣吸收率優選80%以上，異戊酸吸收率優選95%以上。
本發明還提供了一種消臭尼龍織物，所述織物中含有本發明所述的消臭尼龍纖維，且該織物的氨氣吸收率在80%以上，異戊酸吸收率在95%以上。
本發明的消臭尼龍具有優異的消臭性能，和普通含竹炭纖維相比染色性優異。
具體實施方式
本發明的消臭尼龍纖維中含有0.5～5wt%的機能混合體和95～99.5wt%的聚酰胺類彈性體，所述機能混合體中至少含有平均粒徑均為0.1～3微米的二氧化鈦、電氣石粉和天然竹炭。
聚酰胺類彈性體作為纖維的主要成分，可以賦予纖維良好的使用性能。本發明對聚酰胺類彈性體沒有特別的限定，可以列舉的有尼龍6、尼龍66或它們的改性共聚物等，可以單獨使用，也可以兩種以上并用。
為了賦予本發明的纖維消臭功能，在纖維中還含有機能混合體，所述的機能混合體中至少含有二氧化鈦、電氣石粉和天然竹炭，它們的平均粒徑都在0.1～3微米的范圍內。所述二氧化鈦、電氣石粉和天然竹炭均為晶體，對它們的結晶形狀沒有特別的限定。
纖維中機能混合體的含量超過5wt%的話，成纖性不好；機能混合體的含量低于0.5wt%的話，纖維的消臭性能不好。
天然竹炭的特殊超細微孔結構使其具有很強的吸附能力，對人體異味、油煙味、甲醛、苯、氨等生活和化學氣體有吸收消解異味的作用。將聚合物和天然竹炭混合后制成的纖維表面和內部均含有天然竹炭微粒，使得纖維也具有消臭的功能。但是天然竹炭為黑色粉末狀物質，這就導致含有它的纖維也呈現黑灰色，難以染出鮮艷的顏色，在服裝用途上受到很大的限制。因此，為了提高纖維的白度，本發明的機能混合物中還含有二氧化鈦和電氣石粉，兩者可以在一定程度上緩和黑色的天然竹炭對纖維顏色的影響。同時，二氧化鈦和電氣石粉的分子應力小，不易凝集，在保持自身分散均勻的情況下還可以阻斷天然竹炭的凝集，提高天然竹炭在纖維中的分散性。
本發明的二氧化鈦、電氣石粉和天然竹炭的平均粒徑均在0.1～3微米的范圍內，粒徑太大的話影響紡絲性，太小又會導致機能混合體的凝集，而且作為衣服用時小粉粒會進入人體毛孔，對人身健康造成不良影響。
為了提高纖維的消臭性能，除了二氧化鈦、電氣石粉和天然竹炭外，本發明的機能混合體中還優選含有氧化鋅或氧化銀。
另外，機能混合體的添加致使纖維表面得到改性，形成了微小的凹凸，使得由所述纖維制成的面料與肌膚接觸時的觸感有了微小的改變，提高了面料的舒適性。
為了維持機能混合體在纖維中的分散均勻性、白度以及消臭性能，本發明優選纖維中二氧化鈦的含量為0.1～1.75wt%，電氣石粉的含量為0.075～1.0wt%，天然竹炭的含量為0.225～3.0wt%。
本發明的消臭尼龍纖維，可以通過下列方法制備得到：將聚酰胺類彈性體和含有機能混合體的母粒一起投入料倉，經混料器混合后喂入螺桿擠出機，最后經紡絲得到消臭尼龍纖維。
上述含有機能混合體的母粒為機能混合體和聚酰胺類彈性體的共混物，其中機能混合體和聚酰胺類彈性體的重量比為20～30：80～70。
上述紡絲方法可以采用任何公知的熔融紡絲法，如一步法牽伸絲，二步法加工絲等。
本發明的消臭尼龍纖維的含有所述消臭尼龍纖維的消臭尼龍織物的氨氣吸收率在80%以上，異戊酸吸收率在95%以上。
由于含有機能混合體，發明的尼龍纖維具有良好的消臭性，對氨氣吸收率在80%以上，對異戊酸吸收率在95%以上。同時，該纖維不含重金屬，屬于對環境沒有危害的綠色纖維，可大量生產。含有該消臭尼龍纖維的織物相對于普通織物有更好的消臭性，能有效吸收氨氣、異戊酸等臭味氣體，對氨氣吸收率在80%以上，對異戊酸吸收率在95%以上，并且能夠保持良好的強伸度。
本發明中涉及的參數的測試方法如下所示：
（1）纖維中機能混合體含量的測定
測試儀器：iCAP-6500型（Thermo Scientific制造），
測試方法：電感耦合等離子光譜法（標準US EPA6010C-2007）。
（2）機能混合體的平均分散粒徑
通過掃描電鏡SEM或透射電鏡TEM對纖維的表面和斷面進行觀察，得到電子圖像，再通過winrof軟件處理得到無機粒子（二氧化鈦、電氣石粉和天然竹炭）的平均分散粒徑。
（3）纖維或者織物的消臭性的測定方法
A、氨氣吸收率
測試方法：檢知管法；
測試過程：初期氨氣濃度100ppm，測試樣品大小10cm×10cm；
樣品前處理：105度×2小時絕對干燥，20度+65濕度調濕24小時；
試驗點數：3點，取平均值；
容器：5L的密封袋；
氣體填充量：3L；
稀釋氣體：N2；
測定時間：放置2小時；
氨氣消臭率計算式：
[（空實驗的平均值-測定的平均值）/空實驗的平均值] ×100%。
B、異戊酸吸收率：
測試方法：GC法（氣相色譜法）；
測試過程：初期異戊酸濃度100ppm，調整濃度2%w/vinETOH（20g/L），測試樣品大小6cm×8cm；
樣品前處理：105度*2小時絕對干燥，20度+65濕度調濕24小時；
試驗點數：3點，取平均值；
調整液滴下量：5ul；
容器：500ml三角瓶；
測定時間：放置2小時；
通過密封注射器取了后注入GC容器；
異戊酸減少率計算式：
[(Sb-Sm)/Sb]×100%（Sb：氣相色譜儀中空實驗的峰的面積，Sm：樣品的峰的面積）。
（4）纖維的強度、斷裂伸長率和強伸度積
將樣品在拉伸試驗機（ORIENTEC產（Tensilon）UCT－100）上以JIS-L1013（1999）8.5.1標準實驗中的定速伸長條件進行測定。樣品長度為20cm、拉伸速度為20cm/分，試驗次數為10次。另外，斷裂伸長率是由S-S曲線中最大強力時纖維的伸長來求得。強伸度積可以通過下面的公式求得，
強伸度積＝強度（cN/dtex）×（斷裂伸長率（%）0.5）。
（5）沸水收縮率測定方法
使用JIS L 1013標準測定紗線的沸水收縮率。
下面結合實施例對本發明作進一步說明。
實施例1
將尼龍6切片干燥至水分300ppm以下，將含有20wt%機能混合體（二氧化鈦、電氣石粉和天然竹炭）的母粒喂入小料倉，設定母粒的添加量相對于切片總質量為2.5wt%，尼龍6切片和母粒經過混料器混合后進入螺桿擠出機進口，在螺桿擠出機內熔融，由計量泵控制其吐出量，通過由紡絲箱體控制溫度下的紡絲組件，紡出初生纖維，在側吹風下冷卻固化成型，再經給油嘴將纖維均勻上油使纖維集束并減少摩擦。給油集束完了的纖維穿過紡絲甬道，進入第一羅拉（1GR），再經繞第二羅拉（2GR）后進入卷取機卷取制得預取向絲POY。
制得的預取向絲POY在假捻機上加工，測試得到的假捻絲DTY單絲纖度達為0.5dtex，斷裂伸長率為32.3%，強度為4.36dtex/cN，強伸度積為24.78，沸收為5.2%。通過測試，所得纖維中含有的機能粒子的平均分散粒徑為0.5微米，二氧化鈦含量為0.1%，電氣石粉含量為0.075%，天然竹炭含量為0.325%，纖維的氨氣吸收率為82%，異戊酸吸收率為96%。用100%的消臭尼龍纖維制成織物，織物的氨氣吸收率為82%，異戊酸的吸收率為96%。
實施例2
將尼龍6切片干燥至水分300ppm以下，將含有20wt%機能混合體（二氧化鈦、電氣石粉和天然竹炭）的母粒喂入小料倉，設定母粒的添加量相對于切片總質量為25wt%，尼龍6切片和母粒經過混料器混合后進入螺桿擠出機進口，在螺桿擠出機內熔融，由計量泵控制其吐出量，通過由紡絲箱體控制溫度下的紡絲組件，紡出初生纖維，在側吹風下冷卻固化成型，再經給油嘴將纖維均勻上油使纖維集束并減少摩擦。給油集束完了的纖維穿過紡絲甬道，進入第一羅拉（1GR），再經繞第二羅拉（2GR）后進入卷取機卷取制得預取向絲POY。
制得的預取向絲POY在假捻機上加工，測試得到的假捻絲DTY的單絲纖度為1.0dtex，斷裂伸長率為34.5%，強度為3.62dtex/cN，強伸度積為21.26，沸收為6.3%。通過測試，所得纖維中含有的機能粒子的平均分散粒徑為1.0微米，二氧化鈦含量為1.75%，電氣石粉含量為1.0%，天然竹炭含量為2.25%，纖維的氨氣吸收率為93%，異戊酸吸收率為99.9%以上。用100%的消臭尼龍纖維制成織物，織物的氨氣吸收率為93%，異戊酸的吸收率為99.9%以上。
實施例3
將尼龍6切片干燥至水分300ppm以下，將含有20wt%機能混合體（二氧化鈦、電氣石粉、天然竹炭和氧化鋅）的母粒喂入小料倉，設定母粒的添加量相對于切片總質量為2.5wt%，尼龍6切片和母粒經過混料器混合后進入螺桿擠出機進口，在螺桿擠出機內熔融，由計量泵控制其吐出量，通過由紡絲箱體控制溫度下的紡絲組件，紡出初生纖維，在側吹風條件下冷卻固化成型，再經給油嘴將纖維均勻上油使纖維集束并減少摩擦。給油集束完了的纖維穿過紡絲甬道，經預交絡器交絡，進入第一熱輥1HR，并在第一熱輥上纏繞6～7圈后，再經第二熱輥2HR，也在上面纏繞6～7圈，經第一熱輥與第二熱輥間的拉伸后的纖維在第二熱輥下由主交絡器對其進行交絡，再由第三羅拉（3GR）第四羅拉（4GR），將纖維引入卷取機卷取成成品絲餅（DSD）。
測試得到的DSD的單絲纖度為1.0dtex，斷裂伸長率為32.5%，強度為3.91dtex/cN，強伸度積為22.29，沸收為5.5%。通過測試，所得纖維中含有的機能粒子的平均分散粒徑為2.0微米，二氧化鈦含量為0.1%，電氣石粉含量為0.075%，天然竹炭含量為0.225%，氧化鋅含量為0.1%，纖維的氨氣吸收率為95%，異戊酸吸收率為99.9%以上。用100%的消臭尼龍纖維制成織物，織物的氨氣吸收率為95%，異戊酸的吸收率為99.9%以上。
實施例4
將尼龍6切片干燥至水分300ppm以下，將含有20wt%機能混合體（二氧化鈦、電氣石粉、天然竹炭和氧化銀）的母粒喂入小料倉，設定母粒的添加量相對于切片總質量為25wt%，尼龍6切片和母粒經過混料器混合后進入螺桿擠出機進口，在螺桿擠出機內熔融，由計量泵控制其吐出量，通過由紡絲箱體控制溫度下的紡絲組件，紡出初生纖維，在側吹風條件下冷卻固化成型，再經給油嘴將纖維均勻上油使纖維集束并減少摩擦。給油集束完了的纖維穿過紡絲甬道，經預交絡器交絡，進入第一熱輥1HR，并在第一熱輥上纏繞6～7圈后，再經第二熱輥2HR，也在上面纏繞6～7圈，經第一熱輥與第二熱輥間的拉伸后的纖維在第二熱輥下由主交絡器對其進行交絡，再由第三羅拉（3GR）第四羅拉（4GR），將纖維引入卷取機卷取成成品絲餅（DSD）。
測試得到的DSD的單絲纖度為1.0dtex，斷裂伸長率為31.2%，強度為3.97dtex/cN，強伸度積為22.18，沸收為6.1%。通過測試，所得纖維中含有的機能粒子的平均分散粒徑為3.0微米，二氧化鈦含量為1.0%，電氣石粉含量為1.0%，天然竹炭含量為2.25%，氧化銀含量為0.75%，纖維的氨氣吸收率為97%，異戊酸吸收率為99.9以上。用100%的消臭尼龍纖維制成織物，織物的氨氣吸收率為97%，異戊酸的吸收率為99.9%以上。
比較例1
將尼龍6切片干燥至水分300ppm以下，將含有20wt%機能混合體（二氧化鈦、電氣石粉和天然竹炭）的母粒喂入小料倉，設定母粒的添加量相對于切片總質量為40wt%，尼龍6切片和母粒經過混料器混合后進入螺桿擠出機進口，同實施例1進行紡絲加工，得到假捻絲DTY的單絲纖度為0.5dtex，伸度為28.6%，強度為2.93dtex/cN，，強伸度積為15.67，沸收為7.1%。通過測試，所得纖維中含有的機能粒子的平均分散粒徑為0.5微米，二氧化鈦含量為2.8%，電氣石粉含量為1.6，天然竹炭含量為3.6%，纖維的氨氣吸收率為95%，異戊酸吸收率為99.9%以上。用100%所得纖維制成織物，織物的氨氣吸收率為95%，異戊酸的吸收率為99.9%以上。該纖維織物雖然有明顯的消臭性能，但是單絲強伸度明顯下降。
比較例2
將尼龍6切片干燥至水分300ppm以下，將含有20wt%機能混合體（二氧化鈦、電氣石粉和天然竹炭）的母粒喂入小料倉，設定母粒的添加量相對于切片總質量為1.0wt%，尼龍6切片和母粒經過混料器混合后進入螺桿擠出機進口，同實施例1進行紡絲加工，得到假捻絲DTY的單絲纖度為1.0dtex，伸度為31.7%，強度為4.43dtex/cN，，強伸度積為24.94，沸收為6.4%。通過測試，所得纖維中含有的機能粒子的平均分散粒徑為0.5微米，二氧化鈦含量為0.04%，電氣石粉含量為0.03%，天然竹炭含量為0.013%，纖維的氨氣吸收率為60%，異戊酸吸收率為83%。用100%所得纖維制成織物，織物的氨氣吸收率為60%，異戊酸的吸收率為83%。該纖維織物雖然保持良好的強伸度，但是沒有優異的消臭效果。
比較例3：
將尼龍6切片干燥至水分300ppm以下，將含有20wt%機能混合體（二氧化鈦、電氣石粉）的母粒喂入小料倉，設定母粒的添加量相對于切片總質量為25wt%，尼龍6切片和母粒經過混料器混合后進入螺桿擠出機進口，同實施例1進行紡絲加工，得到假捻絲DTY的單絲纖度為1.0dtex，伸度為31.7%，強度為3.64dtex/cN，，強伸度積為20.49，沸收為5.4%。通過測試，所得纖維中含有的機能粒子的平均分散粒徑為0.7微米，二氧化鈦含量為3.75%，電氣石粉含量為1.25%，纖維的氨氣吸收率為40%，異戊酸吸收率為56%。用100%所得纖維制成織物，織物的氨氣吸收率為40%，異戊酸的吸收率為56%。該纖維織物沒有明顯的消臭效果。
比較例4：
將尼龍6切片干燥至水分300ppm以下，將含有20wt%機能混合體（合成竹炭、電氣石粉）的母粒喂入小料倉，設定母粒的添加量相對于切片總質量為25wt%，尼龍6切片和母粒經過混料器混合后進入螺桿擠出機進口，同實施例1進行紡絲加工，得到假捻絲DTY的單絲纖度為1.0dtex，伸度為31.7%，強度為2.94dtex/cN，，強伸度積為16.55，沸收為5.4%。通過測試，所得纖維中含有的機能粒子的平均分散粒徑為4微米，合成竹炭含量為3.75%，電氣石粉含量為1.25%，纖維的氨氣吸收率為95%，異戊酸吸收率為99.9%以上。用100%所得纖維制成織物，織物的氨氣吸收率為95%，異戊酸的吸收率為99.9以上%。該纖維中粒子分散差，紡絲性差并且沒有保持良好的強伸度。