專利名稱：一種磁性纖維及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及功能性化學(xué)纖維技術(shù)，具體為一種磁性纖維及其制造方法。
背景技術(shù)：
磁性纖維是一種具有一定磁性能的功能纖維。對于磁性纖維國內(nèi)外已
有不少專利文獻(xiàn)報道，例如，日本專利平3-130413介紹了一種采用皮芯法 制造磁性纖維的方法。其纖維皮層是聚合物，芯層是聚合物和磁粉的混合 物，磁粉含量占纖維芯層料的5—70%。中國專利文獻(xiàn)CN1252460號公開了 一種磁性保健纖維制造技術(shù)。它是將磁性微粒按比例與遠(yuǎn)紅外微粒及載體樹 脂充分混合制成母粒，再按比例與原料樹脂混合紡絲而制得的磁性保健纖 維。該纖維硬磁材料占母粒重量的10—50%，紡絲中該母粒添加量為15— 30%。該纖維雖然可以同時具有磁性和遠(yuǎn)紅外功能，、但也存在著如下不足 一方面由于磁粉含量較低，纖維的磁性能不明顯；另一方面，遠(yuǎn)紅外微粒是 通過吸收和發(fā)射遠(yuǎn)紅外線來達(dá)到對人體的保健作用，磁性粉粒則是通過一定 強(qiáng)度的磁場對人體起保健作用，由于兩者的保健作用機(jī)理不同，將磁粉與遠(yuǎn) 紅外混合使用并制成磁性遠(yuǎn)紅外保健纖維，會使它們的功能作用相互干擾， 導(dǎo)致功能下降，尤其影響其磁性能作用的發(fā)揮。中國專利文獻(xiàn)CN1388275A 號公開了一種遠(yuǎn)紅外磁性纖維制造技術(shù)。該纖維的皮層具有遠(yuǎn)紅粉，芯層含 有磁粉。由于皮層中的遠(yuǎn)紅外粉不具有磁功能，因此該纖維的磁性能同樣受 到影響。
值得注意的是，上述的磁性纖維都不具有屏蔽電磁波的功能。隨著電子 科技發(fā)展，使用電磁波和微波的器具越來越多。有關(guān)電磁波、微波等對人體 的危害日益引起人們的關(guān)注。但在申請人檢索的范圍內(nèi)，有關(guān)同時具有磁性 功能和吸收屏蔽電磁波功能(包括吸收屏蔽微波功能)的磁性纖維的文獻(xiàn)尚 未見公開報道。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是，提供一種磁性纖維 及其制造方法。該纖維具有良好的磁性能，并具有一定屏蔽電磁波的功能， 可耐水洗，具有功能持久性，同時手感好，適于紡織和服用。該纖維制造方 法采用皮芯復(fù)合紡絲技術(shù)，可使纖維的兩種功能互補(bǔ)并得到加強(qiáng)，同時工藝 簡單，適于工業(yè)化實施推廣。 .
本發(fā)明解決所述纖維技術(shù)問題的技術(shù)方案是設(shè)計一種磁性纖維，具有
皮芯結(jié)構(gòu)，皮、芯體積比為3:7—7: 3，其特征在于該纖維皮層料的重量
百分比組成為皮層聚合物57—89.7%、磁粉10—40%、增容劑0. 3—3%; 所述的磁粉為三氧化二鐵、四氧化三鐵、鍶鐵氧體、鋇鐵氧體、釹鐵硼、鎳 鐵硼、衫鐵氮和釹鐵氮的一種或一種以上任意比例的混合物，磁粉的平均粒 徑為0.2-1.5um;所述的增容劑為三異硬脂?；佀岙惐ァ⑷?十二烷 基苯磺酰基)鈦酸異丙酯、三(二辛磷酰氧基)鈦酸異丙酯、三(二辛基焦 磷酰氧基)鈦酸異丙酯、硬脂酸、硬脂酸鋅和聚乙烯蠟中的一種或任意比例 的兩種；該纖維芯層料的重量百分比組成為芯層聚合物80—97.5%、金屬 粉2 — 15%、偶聯(lián)劑0.5—5%;所述的金屬粉為鐵粉、鎳粉和鈷粉中的一 種，或任意比例混合的兩種，金屬粉的平均粒徑為20-200nm;所述偶聯(lián)劑 為Y-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、Y—甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅 烷，N-3-(氨基乙基)-Y氨基丙基三甲氧基硅烷和Y-氨基丙基三乙氧基 硅烷中的任意一種。
本發(fā)明解決所述制造方法技術(shù)問題的技術(shù)方案是設(shè)計一種磁性纖維制
造方法，其特征在于該制造方法采用本發(fā)明所述的磁性纖維重量百分比組成
和下述工藝
l.制造磁性纖維皮層料按所述皮層料重量百分比組成，把所述皮層
聚合物、磁粉和增容劑均勻混合后，在180-29(TC溫度下，經(jīng)雙螺桿機(jī)擠
出，造粒，獲得磁性纖維皮層料；2. 制造磁性纖維芯層料按所述芯層料重量百分比組成，把所述芯層
聚合物、金屬粉、偶聯(lián)劑均勻混合后，在170-27(TC溫度下，經(jīng)雙螺桿機(jī)擠 出，造粒，獲得磁性纖維芯層料；
3. 制造皮芯復(fù)合磁性纖維將上述l、 2步所得的皮層料和芯層料，按 3:7—7:3的纖維皮、芯體積比，用皮芯復(fù)合紡絲機(jī)紡出巻繞絲，經(jīng)拉伸 后，制成纖維長絲或短絲；
4. 纖維充磁處理將第3步所得的纖維長絲或短絲在磁場強(qiáng)度11000 高斯下，充磁0.05-2分鐘，即得到所述的磁性纖維。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明磁性纖維既具有良好的磁性能，又具有一定屏 蔽電磁波的功能。本發(fā)明設(shè)計的磁性纖維皮層是具有磁粉的聚合物，充磁 后，舎具有永久的磁場；而磁性纖維的芯層料中含有納米金屬粉，充磁時， 芯層料中的金屬粉也會得到充磁。充磁后，由于磁性纖維的皮層具有永久的 磁性，纖維的芯層金屬粉保留部分磁性，使纖維的磁性得到加強(qiáng)；由于纖維 皮層中的磁粉也是吸波材料，纖維芯層料中的納米金屬粉具有良好的導(dǎo)電性 和導(dǎo)磁性，因此纖維又具有屏蔽電磁波和微波的功能，實現(xiàn)本發(fā)明的主要目 的。另外，由于是各種粉體與聚合物熔融混合后紡制的纖維，且粉體粒徑主 要采用納米級的，因此，與涂層織物及采用微米級粉體共混紡制的纖維相 比，具有耐水洗和手感好的特點，更適于紡織和服用。本發(fā)明磁性纖維制造 方法是將兩種不同功能的混合料紡制成具有皮芯結(jié)構(gòu)的纖維，使制造的纖維 具有磁性和屏蔽電磁波的雙重功能，實現(xiàn)兩種功能既獨立、互不干擾，又互 補(bǔ)的特點，而所采用的復(fù)合紡絲技術(shù)，容易工業(yè)化生產(chǎn)，制造成本比較低。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例進(jìn)一步敘述本發(fā)明
本發(fā)明設(shè)計的磁性纖維(簡稱纖維)，具有皮芯結(jié)構(gòu)，皮、芯體積比為
3:7—7:3，其特征在于該纖維皮層料的重量百分比組成為皮層聚合物
57—89.7%、磁粉10—40%、增容劑0. 3—3%;該纖維芯層料的重量百分比組 成為芯層聚合物80—97. 5%、金屬粉2_15%、偶聯(lián)劑0.5—5%。
6本發(fā)明纖維所述的皮層聚合物和芯層聚合物均為常規(guī)的成纖聚合物，包
括聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚己內(nèi)酰胺(PA-6)、聚對苯二甲酸乙二 醇酯(PET)和聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等中的任何一種。所述聚丙烯和 聚乙烯的融熔指數(shù)為30-50。所述皮層聚合物和芯層聚合物可以使用相同的 上述成纖聚合物，也可以使用不同的上述成纖聚合物。
本發(fā)明纖維所述皮層料中的磁粉為三氧化二鐵、四氧化三鐵、鍶鐵氧 體、鋇鐵氧體、釹鐵硼、鎳鐵硼、衫鐵氮和釹鐵氮的一種或一種以上任意比 例的混合物，磁粉的平均粒徑為0. 2-1. 5 u m。
本發(fā)明纖維所述皮層料中的增容劑為三異硬脂?；佀岙惐?、三(十 二烷基苯磺?；?鈦酸異丙酯、三(二辛磷酰氧基)鈦酸異丙酯、三(二辛 基焦磷酰氧基)鈦酸異丙酯、硬脂酸、硬脂酸鋅和聚乙烯蠟中的一種，或者 任意比例混合的兩種。
本發(fā)明纖維所述芯層料中的金屬粉為鐵粉、鎳粉和鈷粉的一種，或者任 意比例混合的兩種；金屬粉的平均粒徑為20-200nm。
本發(fā)明纖維所述芯層料中的偶聯(lián)劑為Y-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅 烷、Y—甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷，N-e-(氨基乙基)-Y氨基丙基三 甲氧基硅垸和Y-氨基丙基三乙氧基硅烷中的任意一種。
本發(fā)明同時設(shè)計了磁性纖維的制造方法，該制造方法采用本發(fā)明所述磁 性纖維重量百分比組成和下述工藝
1. 制造磁性纖維皮層料按所述皮層料重量百分比組成，把所述皮層 聚合物、磁粉和增容劑均勻混合后，在180-29(TC溫度下，經(jīng)雙螺桿機(jī)擠 出，造粒，獲得所述磁性纖維皮層料；
2. 制造磁性纖維芯層料按所述芯層料重量百分比組成，把所述芯層
聚合物、金屬粉、偶聯(lián)劑均勻混合后，在170-27(TC溫度下，經(jīng)雙螺桿機(jī)擠
出，造粒，獲得磁性纖維芯層料；
3. 制造皮芯復(fù)合磁性纖維將上述l、 2步所得的皮層料和芯層料，按
所述3 : 7—7 : 3的纖維皮、芯體積比，用皮芯復(fù)合紡絲機(jī)紡出巻繞絲，經(jīng) 拉伸后，制成纖維長絲或短絲。所述的皮芯體積比關(guān)系到纖維的磁性能。如果纖維的皮層比例過大，芯層比例太小，纖維芯層金屬粉的導(dǎo)電、導(dǎo)磁作用
不明顯，影響纖維屏蔽電磁波的作用；反之，如果纖維的皮層比例過小，芯 層比例太大，這將會影響纖維的磁性能，因此要求皮芯層體積比控制在所述 的范圍內(nèi)，但優(yōu)選的皮芯體積比為4:6—6: 4。所述的拉伸為常規(guī)拉伸， 一般為拉伸2 — 5倍。
4.纖維充磁處理將第3步所得的纖維長絲或短絲在磁場強(qiáng)度11000 高斯下，充磁0.05-2分鐘，即得到本發(fā)明所述的磁性纖維。 本發(fā)明未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。
以下給出本發(fā)明的幾個具體實施例。具體實施例僅是對本發(fā)明技術(shù)方案 的進(jìn)一步具體說明，不限制本發(fā)明的權(quán)利要求。
取干燥后的聚對苯二甲酸乙二醇酯89. 7份(重量百分比，下同)，平均粒 徑為0.2um的三氧化二鐵10份，聚乙烯蠟O. l份，三異硬脂?；佀岙惐?酯0.2份，經(jīng)充分混合后，在28(TC下經(jīng)雙螺桿機(jī)擠出，造粒，制造出纖維 皮層料；取聚對苯二甲酸乙二醇酯80份，平均粒徑為200mn的鐵粉15份， y—縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷5份，經(jīng)充分混合后，在270。C下經(jīng)雙 螺桿機(jī)擠出，造粒，制造出纖維芯層料；將所得皮芯料充分烘干后，按7: 3的纖維皮、芯體積比用皮芯復(fù)合紡絲機(jī)紡制出巻繞絲，再將所得的巻繞絲 在14(TC溫度下拉伸3倍，得到磁性纖維長絲，然后在11000高斯下充磁2 分鐘，即得到成品磁性纖維長絲。
經(jīng)檢測，該纖維的磁場強(qiáng)度均值為5高斯，微波反射衰減12db。 實施例2
取融熔指數(shù)50的聚丙烯57份，平均粒徑為1. 5 U m的鋇鐵氧體40份， 三(十二烷基苯磺?；?鈦酸異丙酯3份,經(jīng)充分混合后，在195。C下經(jīng)雙 螺桿擠出，造粒，制造出纖維皮層料；取融熔指數(shù)30的聚乙烯97.5份，平 均粒徑為20nm鎳粉2份，Y —甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅垸0. 5份,經(jīng)充分 混合后，在19(TC下經(jīng)雙螺桿擠出，造粒，制造出纖維芯層料；將皮芯料充 分烘干后，按3:7的纖維皮、芯體積比在皮芯復(fù)合紡絲機(jī)上紡制出巻繞絲；再將所得巻繞絲在95。C溫度下拉伸4倍后，切斷為5Qcm的短纖維，然 后在11000高斯下充磁0. 05分鐘，得到成品磁性纖維短絲。
經(jīng)檢測，該纖維的磁場強(qiáng)度均值為15高斯，微波反射衰減6db。 實施例3
取融熔指數(shù)30的聚乙烯68份，平均粒徑為1 u m的鍶鐵氧體粉25份， 釹鐵硼磁粉占5份，三(十二烷基苯磺酰基)鈦酸異丙酯2份，經(jīng)充分混合后， 在18(TC下經(jīng)雙螺桿擠出，造粒，制造出纖維皮層料；取融熔指數(shù)30的聚 乙烯84份，平均粒徑為150nm鈷粉12份，N-P -(氨基乙基)-y氨基丙基 三甲氧基硅垸4份,經(jīng)充分混合后，在170。C下經(jīng)雙螺桿擠出，造粒，制造 出纖維芯層料；然后按4:6的纖維皮、芯體積比進(jìn)行復(fù)合紡絲，再將所得 的巻繞絲在75"溫度下拉伸3倍，然后在11000高斯下充磁0.2分鐘，即 得到磁性纖維成品短絲。
經(jīng)檢測，該纖維的磁場強(qiáng)度均值為12高斯，微波反射衰減lldb。 實施例4
取干燥后的聚己內(nèi)酰胺79份，平均粒徑為0. 8um鎳鐵硼粉料20份， 三(二辛基焦磷酰氧基)鈦酸異丙酯1份，份，經(jīng)充分混合后，在25(TC下經(jīng) 雙螺桿擠出，造粒，制造出纖維皮層料；取聚己內(nèi)酰胺87.5份，平均粒徑 為lOOrnn的鐵粉占7份，鎳粉2份，y -氨基丙基三乙氧基硅垸3. 5份，經(jīng) 充分混合后，在25(TC下經(jīng)雙螺桿擠出，造粒，制造出纖維芯層料；將皮芯 料充分烘干后，按纖維皮、芯體積比為6:4的比例在皮芯復(fù)合紡絲機(jī)紡制 出巻繞絲，再將巻繞絲在12(TC溫度下拉伸2倍，然后在11000高斯下充磁 0.8分鐘，即得到磁性纖維成品長絲。
經(jīng)檢測，纖維的磁場強(qiáng)度均值為10高斯，微波反射衰減9db。
實施例5:
取干燥后的聚對苯二甲酸丁二醇酯89.5份，平均粒徑為0.6ixm的釹 鐵氮粉料10份，三異硬脂?；佀岙惐?. 3份，硬脂酸鋅0. 2份,經(jīng)充分 混合后，在25(TC下經(jīng)雙螺桿擠出，造粒，制造出纖維皮層料；取聚對苯二 甲酸丁二醇酯91份，平均粒徑為60nm鐵粉7份，y—甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷2份，經(jīng)充分混合后，在26(TC下經(jīng)雙螺桿擠出，造粒，制造出纖 維芯層料；然后按纖維的皮、芯體積比為5:5的比例進(jìn)行復(fù)合紡絲，再將 所得的巻繞絲在85-C溫度下拉伸3倍，然后在11000高斯下充磁1分鐘， 即得到磁性纖維成品短絲。
經(jīng)檢測，該纖維的磁場強(qiáng)度均值為7高斯，微波反射衰減8db。 實施例6
取干燥后的聚對苯二甲酸丙二醇酯84.2份，平均粒徑為0.4um的釤鐵 氮粉料10份，平均粒徑為0.8um鎳鐵硼粉料5份，三異硬脂?；佀岙惐?酯0.6份，硬脂酸0.2份，經(jīng)充分混合后，在24(TC下經(jīng)雙螺桿擠出，造 粒，制造出纖維皮層料；取干燥后的聚對苯二甲酸乙二醇酯95份，平均粒 徑為40nm的鈷粉2份，鐵粉2份，Y -氨基丙基三乙氧基硅垸1份，經(jīng)充分 混合后，在250'C下經(jīng)雙螺桿擠出，造粒，制造出纖維芯層料；然后按實施 例5的方法進(jìn)行紡絲和后處理，即得到磁性纖維成品短絲。
經(jīng)檢測。該纖維的磁場強(qiáng)度均值為ll高斯，微波反射衰減7db。
權(quán)利要求
1.一種磁性纖維，具有皮芯結(jié)構(gòu)，皮、芯體積比為3∶7-7∶3，其特征在于該纖維皮層料的重量百分比組成為皮層聚合物57-89.7％、磁粉10-40％、增容劑0.3-3％；所述的磁粉為三氧化二鐵、四氧化三鐵、鍶鐵氧體、鋇鐵氧體、釹鐵硼、鎳鐵硼、釤鐵氮和釹鐵氮的一種或一種以上任意比例的混合物，磁粉的平均粒徑為0.2-1.5μm；所述的增容劑為三異硬脂?；佀岙惐ァ⑷?十二烷基苯磺?；?鈦酸異丙酯、三(二辛磷酰氧基)鈦酸異丙酯、三(二辛基焦磷酰氧基)鈦酸異丙酯、硬脂酸、硬脂酸鋅和聚乙烯蠟中的一種或任意比例的兩種；該纖維芯層料的重量百分比組成為芯層聚合物80-97.5％、金屬粉2-15％、偶聯(lián)劑0.5-5％；所述的金屬粉為鐵粉、鎳粉和鈷粉中的一種，或任意比例混合的兩種，金屬粉的平均粒徑為20-200nm；所述的偶聯(lián)劑為γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、γ一甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷，N-β-(氨基乙基)-γ氨基丙基三甲氧基硅烷和γ-氨基丙基三乙氧基硅烷中的任意一種。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性纖維，其特征在于所述的皮層聚合物和 芯層聚合物均為常規(guī)的成纖聚合物，包括聚丙烯、聚乙烯、聚己內(nèi)酰胺、聚 對苯二甲酸乙二醇酯和聚對苯二甲酸丁二醇酯等中的任何一種；所述聚丙烯 和聚乙烯的融熔指數(shù)為30-50;皮層聚合物和芯層聚合物為相同的所述成纖聚合物，或者為不同的所述成纖聚合物。
3. —種權(quán)利要求1或2所述磁性纖維的制造方法，其特征在于該制造 方法采用下述工藝(1) .制造磁性纖維皮層料按所述皮層料重量百分比組成，把所述皮層聚合物、磁粉和增容劑均勻混合后，在180-29(TC溫度下，經(jīng)雙螺桿機(jī)擠 出，造粒，獲得磁性纖維皮層料；(2) .制造磁性纖維芯層料按所述芯層料重量百分比組成，把所述芯層聚合物、金屬粉、偶聯(lián)劑均勻混合后，在170-27(TC溫度下，經(jīng)雙螺桿機(jī) 擠出，造粒，獲得磁性纖維芯層料；(3) .制造皮芯復(fù)合磁性纖維將上述(1) 、(2)步所得的皮層料和芯層料，按3 : 7—7 : 3的纖維皮、芯體積比，用皮芯復(fù)合紡絲機(jī)紡出巻繞絲，經(jīng)拉伸后，制成纖維長絲或短絲；(4) .纖維充磁處理將第(3)步所得的纖維長絲或短絲在磁場強(qiáng)度 11000高斯下，充磁0.05-2分鐘，即得到所述的磁性纖維。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述磁性纖維的制造方法，其特征在于所述的纖維 皮、芯體積比為4 : 6—6 : 4。
全文摘要
本發(fā)明公開一種磁性纖維及其制造方法。該磁性纖維具有皮芯結(jié)構(gòu)，皮、芯體積比為3∶7-7∶3，其特征在于該纖維皮層料的重量百分比組成為皮層聚合物57-89.7％、磁粉10-40％、增容劑0.3-3％；纖維芯層料的重量百分比組成為芯層聚合物80-97.5％、金屬粉2-15％、偶聯(lián)劑0.5-5％。該磁性纖維的制造方法采用本發(fā)明所述的磁性纖維重量百分比組成和下述工藝1.制造磁性纖維皮層料2.制造磁性纖維芯層料3.制造皮芯復(fù)合磁性纖維將上述1、2步所得的皮層料和芯層料，按3∶7-7∶3的纖維皮、芯體積比，紡絲制成纖維長絲或短絲；4.纖維充磁處理將第3步所得的纖維長絲或短絲在磁場強(qiáng)度11000高斯下充磁0.05-2分鐘即得。
文檔編號D01F8/00GK101649503SQ20091007041
公開日2010年2月17日 申請日期2009年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月11日
發(fā)明者葉建忠, 鄒建柱, 魯 齊 申請人:天津工業(yè)大學(xué)