專利名稱：竹炭纖維及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種功能纖維及其制備方法，特別是竹炭纖維及其制備方法。
背景技術(shù)：
提供一種集多種功能為一體的功能保健纖維是紡織工業(yè)者關(guān)注的課題。面料制造商經(jīng)常將遠(yuǎn)紅外纖維和負(fù)離子纖維以及抗菌纖維放在一起進(jìn)行織造，即要組織原料又要兼顧不同纖維參數(shù)進(jìn)行加工，不但成本高，而且工藝復(fù)雜。竹炭因?yàn)槠渥陨淼膬?yōu)良特性可以很好的解決這個(gè)問題。在日本韓國竹炭被譽(yù)為“黑寶貝”、“黑鉆石”。竹炭主要由炭、氫、氧等元素組成，質(zhì)地堅(jiān)硬，細(xì)密多孔，吸附能力強(qiáng)，其吸附能力是同體積木炭的10倍以上，所含礦物質(zhì)是同體積木炭的5倍以上，因此具有良好的除臭、防腐、吸附異味的功能。納米級(jí)竹炭微粉還具有良好的抑菌、殺菌的功效。竹炭可以吸附并中和汗液所含有的酸性物質(zhì)，達(dá)到美白皮膚的功效。
新鄉(xiāng)白鷺化學(xué)集團(tuán)發(fā)明了一種竹炭粘膠纖維的制備方法。因?yàn)檎衬z纖維是用來源于天然植物提取的纖維素經(jīng)溶劑溶解脫泡制成紡絲溶液由紡絲泵擠出并在凝固液種固化成纖維的方法。
由于粘膠纖維的強(qiáng)度較低且干濕強(qiáng)度相差較大，干濕強(qiáng)度比為45～65％，尤其在水中強(qiáng)度下降近一半且手感軟綿。纖維的伸長率低，在16～22％之間。纖維遇酸堿易降解，耐霉菌差，因此耐用性大打折扣。這些因素使得面料使用收到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種竹炭纖維解決上述的技術(shù)問題，同時(shí)提供這種竹炭纖維的制備方法。本發(fā)明的目的是通過下面的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明所提供的竹炭纖維，主要是由載體聚丙烯、聚酯或尼龍與竹炭微粉混合制得，其中竹炭纖維中竹炭微粉的含量以重量計(jì)為0.2～21％，其中所述竹炭微粉優(yōu)選的含量以重量計(jì)為1～15.5％，所述竹炭微粉更優(yōu)選的含量以重量計(jì)為4.5～7.2％，所述竹炭微粉的粒徑不大于3μm。
本發(fā)明所提供的竹炭纖維的制備方法，包括如下的工藝步驟a.在100～130℃下干燥竹炭微粉，使得含水量不高于300ppm；b.高速攪拌下向竹炭微粉中加入偶聯(lián)劑，繼續(xù)攪拌活化15～20分鐘；c.向活化后的竹炭微粉中添加載體并攪拌，加入表面活性劑以及分散劑，攪拌至充分包裹后由造粒機(jī)制得竹炭微粉濃縮母粒；d.將竹炭微粉濃縮母粒與載體混合后經(jīng)熔融紡絲得竹炭纖維。
其中所述的載體選自以聚丙烯、聚酯或尼龍，所述的偶聯(lián)劑選自硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸脂偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑或金屬鋯類偶聯(lián)劑，偶聯(lián)劑的用量是竹炭微粉重量的2～3％，所述表面活性劑為硬脂酸，分散劑選自聚乙烯蠟、聚丙烯蠟、液蠟。
其中步驟c中所述的竹炭微粉含量為所得竹炭微粉濃縮母?？傊亓康?0～70％，優(yōu)選為占所得竹炭微粉濃縮母?？傊亓康?0～40％。
其中步驟d所述的竹炭微粉濃縮母粒含量以重量計(jì)為產(chǎn)品總重量的2～30％，優(yōu)選為為產(chǎn)品總重量的10～22％，最優(yōu)選為產(chǎn)品總重量的15～18％。
其中紡絲操作溫度比常規(guī)工藝的操作溫度低15～20℃。
本發(fā)明所提供的竹炭纖維可以通過添加其它顏色的色母粒，生產(chǎn)出不同深顏色的竹炭纖維。本發(fā)明所提供的竹炭纖維滿足了對(duì)纖維功能的集束化的要求。本發(fā)明所提供的竹炭纖維具有良好的吸附作用和除臭效果。抑菌殺菌效果好，而且無需添加抗菌劑。因?yàn)橹裉康奶攸c(diǎn)，本發(fā)明所提供的竹炭纖維可以發(fā)射遠(yuǎn)紅外線并能激發(fā)負(fù)離子，從而實(shí)現(xiàn)保健功能。竹炭的弱導(dǎo)電性使得本發(fā)明所提供的竹炭纖維具有抗靜電和抗電磁輻射的功能。
本發(fā)明所提供的竹炭纖維的制備方法，同粘膠法制備竹炭纖維相比，具有生產(chǎn)工藝簡單，不需要大幅度修改工藝設(shè)備，原料來源廣泛，環(huán)保，低能耗等優(yōu)點(diǎn)。
性能測試

具體實(shí)施例方式下面通過幾個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，這些實(shí)施例只為更好的說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，所有基于本發(fā)明的基本思想做出的修改，都是本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。
在下述實(shí)施例中，竹炭由福建廈門蓮花黑鉆石竹炭有限公司和浙江安吉天木竹炭廠生產(chǎn)，粒徑為100-200目；竹炭微粉由天津鴻雁天山實(shí)業(yè)納米技術(shù)有限公司和北京鑫環(huán)亞有限公司生產(chǎn)，粒徑不大于3μm；竹炭微粉由干燥箱烘干或?qū)⒏咚贁嚢铏C(jī)加熱后高速攪拌排濕；所采用的造粒機(jī)為長徑比大于30的雙螺桿造粒機(jī)，出口加有過慮網(wǎng)。
實(shí)施例1按如下配比準(zhǔn)備原料竹炭微粉(粒徑0.5～1μm)1.5Kg聚丙烯(MFI≥18)730Kg鈦酸脂偶聯(lián)劑(DZ201)0.01Kg硅烷偶聯(lián)劑(KH-550) 0.02Kg液臘 0.1Kg硬脂酸鋅 0.1Kg聚乙烯臘 1.0Kga.在100～130℃下干燥竹炭微粉，使得含水量不高于300ppm；b.高速攪拌下向竹炭微粉中加入偶聯(lián)劑，高速攪拌活化15～20分鐘；
c.向活化后的竹炭微粉中添加11.5Kg載體；d.加入表面活性劑以及分散劑，攪拌至充分包裹后由造粒機(jī)制得竹炭微粉濃縮母粒；e.將竹炭微粉濃縮母粒與剩余載體切片混合；f.將混合物在螺桿擠出機(jī)熔化混合并攪拌；g.熔體噴絲經(jīng)卷繞機(jī)卷裝成型；h.將卷繞成型的絲平衡8小時(shí)；i.將絲束集合兩次牽伸后由卷曲機(jī)加工；j.將卷曲絲束烘干定型；k.定型后卷曲絲束切斷得短絲竹炭纖維。
實(shí)施例2按如下配比準(zhǔn)備原料竹炭微粉(粒徑1.5～2μm)1.5Kg聚丙烯(MFI≥18)147.5Kg鈦酸脂偶聯(lián)劑(DZ301)0.02Kg硅烷偶聯(lián)劑(KH-550) 0.025Kg液臘 0.1Kg硬脂酸鋅 0.1Kg聚丙烯臘 0.5Kga.在100～130℃下干燥竹炭微粉，使得含水量不高于300ppm；b.高速攪拌下向竹炭微粉中加入偶聯(lián)劑，高速攪拌活化15～20分鐘；c.向活化后的竹炭微粉中添加12.5Kg載體；d.加入表面活性劑以及分散劑，攪拌至充分包裹后由造粒機(jī)制得竹炭微粉濃縮母粒；e.將竹炭微粉濃縮母粒與剩余載體切片混合；f.將混合物在螺桿擠出機(jī)熔化混合并攪拌；g.熔體噴絲經(jīng)卷繞機(jī)卷裝成型；h.將卷繞成型的絲平衡8小時(shí)；i.將絲束集合兩次牽伸后由卷曲機(jī)加工；
j.將卷曲絲束烘干定型；k.定型后卷曲絲束切斷得短絲竹炭纖維。
實(shí)施例3按如下配比準(zhǔn)備原料竹炭微粉(粒徑2～3μm)2.5Kg尼龍(纖維級(jí)I型) 51.75Kg金屬鋯類偶聯(lián)劑(Cavco mod M) 0.5Kg液臘 0.3Kg硬脂酸鋅 0.2Kg聚乙烯臘 1.5Kga.在100～130℃下干燥竹炭微粉，使得含水量不高于300ppm；b.高速攪拌下向竹炭微粉中加入偶聯(lián)劑，高速攪拌活化15～20分鐘；c.向活化后的竹炭微粉中添加4.15Kg載體；d.加入表面活性劑以及分散劑，攪拌至充分包裹后由造粒機(jī)制得竹炭微粉濃縮母粒；e.將竹炭微粉濃縮母粒與剩余載體切片混合；f.將混合物在螺桿擠出機(jī)熔化混合并攪拌；g.經(jīng)噴絲頭噴出后由卷繞機(jī)卷裝成型；h.加彈成型得長絲竹炭纖維。
實(shí)施例4按如下配比準(zhǔn)備原料竹炭微粉(50nm≤粒徑≤100nm)2.0Kg聚酯(半消光長絲級(jí)) 24.7Kg金屬鋯類偶聯(lián)劑(Cavco mod M)0.06Kg液臘 0.3Kg硬脂酸鋅 0.2Kg聚乙烯臘 1Kga.在100～130℃下干燥竹炭微粉，使得含水量不高于300ppm；b.高速攪拌下向竹炭微粉中加入偶聯(lián)劑，高速攪拌活化15～20分鐘；
c.向活化后的竹炭微粉中添加1.9Kg載體；d.加入表面活性劑以及分散劑，攪拌至充分包裹后由造粒機(jī)制得竹炭微粉濃縮母粒；e.將竹炭微粉濃縮母粒與剩余載體切片混合；f.將混合物在螺桿擠出機(jī)熔化混合并攪拌；g.經(jīng)噴絲頭噴出后由卷繞機(jī)卷裝成型；h.加彈成型得長絲竹炭纖維。
實(shí)施例5按如下配比準(zhǔn)備原料竹炭微粉(150nm≤粒徑≤200nm)5.0Kg聚丙烯(MFI＝35) 26.5Kg鋁酸酯偶聯(lián)劑(DL-411-AF) 0.1Kg液臘0.3Kg硬脂酸鋅0.2Kg聚乙烯臘2Kga.在100-130℃下干燥竹炭微粉，使得含水量不高于300ppm；b.高速攪拌下向竹炭微粉中加入偶聯(lián)劑，高速攪拌活化15-20分鐘；c.向活化后的竹炭微粉中添加1.0Kg載體；d.加入表面活性劑以及分散劑，攪拌至充分包裹后由造粒機(jī)制得竹炭微粉濃縮母粒；e.將所得竹炭微粉濃縮母粒與剩余載體切片混合；f.將混合物在螺桿擠出機(jī)熔化混合并攪拌；g.熔體與高壓熱空氣混合后高速噴到收集板上；h.切邊壓薄整理得竹炭纖維。
實(shí)施例6按如下配比準(zhǔn)備原料竹炭微粉(400nm≤粒徑≤500nm) 5.0Kg聚丙烯(MFI＝35)17.8Kg鋁酸酯偶聯(lián)劑(DL-411-AF)0.15Kg
液臘 0.3Kg硬脂酸鋅 0.2Kg聚乙烯臘 2Kga.在100-130℃下干燥竹炭微粉，使得含水量不高于300ppm；b.高速攪拌下向竹炭微粉中加入偶聯(lián)劑，高速攪拌活化15-20分鐘；c.向活化后的竹炭微粉中添加1.0Kg載體；d.加入表面活性劑以及分散劑，攪拌至充分包裹后由造粒機(jī)制得竹炭微粉濃縮母粒；e.將竹炭微粉濃縮母粒與載體切片混合；f.將混合物在螺桿擠出機(jī)熔化混合并攪拌；g.熔體與高壓熱空氣混合后高速噴到收集板上；h.切邊壓薄整理得竹炭纖維。
權(quán)利要求
1.一種竹炭纖維，其特征在于主要由載體聚丙烯、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(jì)為0.2～21％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的竹炭纖維，其中竹炭微粉的含量以重量計(jì)為1～15.5％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的竹炭纖維，其中竹炭微粉的含量以重量計(jì)為4.5～7.2％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任一所述的竹炭纖維，其中所述竹炭微粉的粒徑不大于3μm。
5.一種如權(quán)利要求1所述竹炭纖維的制備方法，包括如下的工藝步驟a.在100～130℃下干燥竹炭微粉，使得含水量不高于300ppm；b.高速攪拌下向竹炭微粉中加入偶聯(lián)劑，繼續(xù)攪拌活化15～20分鐘；c.向活化后的竹炭微粉中添加載體并攪拌，加入表面活性劑以及分散劑，攪拌至充分包裹后由造粒制得竹炭微粉濃縮母粒，其中所述的載體選自以聚丙烯、聚酯或尼龍；d.將竹炭微粉濃縮母粒與載體混合后經(jīng)熔融紡絲得竹炭纖維。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的竹炭纖維制備方法，其中所述的偶聯(lián)劑選自硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸脂偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑或金屬鋯類偶聯(lián)劑，偶聯(lián)劑的用量是竹炭微粉重量的2～3％。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的竹炭纖維制備方法，其中步驟c中所述的竹炭微粉含量為所得竹炭微粉濃縮母?？傊亓康?0～70％。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的竹炭纖維制備方法，其中步驟c中所述的竹炭微粉含量為所得竹炭微粉濃縮母粒總重量的30～40％。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的竹炭纖維制備方法，其中步驟d所述的竹炭微粉濃縮母粒含量以重量計(jì)為總重量的2～30％。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的竹炭纖維制備方法，其中步驟d所述的竹炭微粉濃縮母粒含量以重量計(jì)為產(chǎn)品總重量的10～22％。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的竹炭纖維制備方法，其中步驟d所述的竹炭微粉濃縮母粒含量以重量計(jì)為產(chǎn)品總重量的15～18％。
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的竹炭纖維制備方法，其中紡絲操作溫度比常規(guī)工藝的操作溫度低15～20℃。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種聚丙烯、聚酯或尼龍為載體與竹炭微粉混合制得的竹炭纖維，們炭纖維中竹炭微粉含量以重量計(jì)為0.2～21％，優(yōu)選含量為1～15.5％，更優(yōu)選含量為4.5～7.2％，竹炭微粉粒徑不大于3μm，本發(fā)明還提供竹炭纖維的制備方法，通過干燥竹炭微粉后攪拌加入偶聯(lián)劑活化后添加載體再加表面活性劑和分散劑，由造粒機(jī)制得竹炭微粉濃縮母粒，將竹炭微粉濃縮母粒與載體混合經(jīng)熔融紡絲得竹炭纖維，本發(fā)明所提供的竹炭纖維滿足對(duì)纖維功能集束化要求，具有良好吸附除臭效果，抑菌殺菌效果好，可以發(fā)射遠(yuǎn)紅外線并能激發(fā)負(fù)離子，抗靜電和抗電磁輻射，本發(fā)明所提供的竹炭纖維的制備方法，生產(chǎn)工藝簡單，原料來源廣泛，環(huán)保，低能耗等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)D01F8/18GK1807714SQ20051000174
公開日2006年7月26日 申請(qǐng)日期2005年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月18日
發(fā)明者張洪澤, 孔勉, 李樹海, 張勇軍 申請(qǐng)人:張洪澤