本發(fā)明涉及紡織技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種負離子纖維及其制造工藝。
背景技術(shù)：
當(dāng)今社會，隨著工業(yè)化程度的日益提高，空氣的污染問題也越來越嚴(yán)重，空氣污染的問題也越來越嚴(yán)重，同時，伴隨著科學(xué)技術(shù)的進步和社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們的保健意識越來越重，人們?nèi)找孀非笫孢m、健康的生活環(huán)境。
長久待在都市密閉房間內(nèi)，人們會覺得頭昏腦漲，當(dāng)來到森林海邊、瀑布等地方的時候，我們會覺得神清氣爽，這就是空氣負離子的作用。空氣負離子也叫負氧離子，是指獲得多余成對電子而帶負電荷的氧氣離子。它是空氣中的氧分子結(jié)合了自由電子而形成的。自然界的放電(閃電)現(xiàn)象、光電效應(yīng)、噴泉、瀑布等都能使周圍空氣電離，形成負氧離子。負氧離子在醫(yī)學(xué)界享有“維他氧”、“空氣維生素”、“長壽素”、“空氣維他命”等美稱。
人們?nèi)粘＞幼〉沫h(huán)境下空氣負離子的含量是50個/cm3左右，公園環(huán)境里空氣負離子含量約200個/cm3，曠野的負離子濃度約900個/cm3，森林里的負離子含量達到1萬個/cm3以上。
因此，提高居住環(huán)境的負離子含量成為人們迫切的需求，近年來負離子織物獲得了人們的廣泛關(guān)注，廣泛運用于睡衣、襪子、內(nèi)衣、床上用品、室內(nèi)裝飾物等紡織品中。
現(xiàn)有的負離子織物的制備方法一般是，將纖維織成織物，再將織物用負離子功能整理劑對織物進行后整理，使得負離子織物的使用場合受限。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的第一目的是提供一種負離子纖維的制備方法，其直接將纖維用負離子功能整理劑進行浸漬處理，并將其進行真空干燥，通過真空干燥以及后續(xù)的疏松工藝保持負離子纖維的蓬松度，從而適用于作為被子、枕頭等的填充物。
本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)的：
一種負離子纖維的制造工藝，其特征是，包括如下步驟：
s1：纖維的制備；
s2：負離子功能整理劑的制備：將水加熱至60-80度，將電氣石粉末、硅藻土、放射性礦石微粉、分散劑、微晶纖維素加入水中，超聲分散攪拌均勻，再加入粘合劑、偶聯(lián)劑加入混合物中繼續(xù)攪拌均勻；通過球磨機球磨即制備得到負離子功能整理劑；
s3：將負離子功能整理劑加熱至40-60℃；將纖維在整理劑中浸漬后過濾，在80-100℃條件下真空干燥；
s4：將烘干后的棉芯在120-150℃下進行烘焙，烘焙后通過疏松工藝將纖維重新疏松。
進一步優(yōu)選為：纖維為經(jīng)過活化處理的棉纖維，棉纖維的活化工藝為：將棉纖維浸漬于65-70wt％的乙二胺的乙醇溶液中，浸泡時間為6-8h；之后將棉纖維取出用水沖洗。
進一步優(yōu)選為：纖維為核殼結(jié)構(gòu)的滌綸短纖維，滌綸短纖維采用同軸靜電紡絲工藝制備得到，包括內(nèi)層和外層，內(nèi)層和外層均為滌綸和負離子材料的混合物；外層中負離子材料的含量高于內(nèi)層；負離子材料包括電氣石、硅藻土中的至少一種。
進一步優(yōu)選為：內(nèi)層中負離子材料的占比為1.5wt％；外層中負離子材料的占比為4wt％。
進一步優(yōu)選為：內(nèi)層與外層的直徑比為2∶3，其中外層的直徑指滌綸短纖維的直徑。
進一步優(yōu)選為：粘合劑為聚丙烯酸類聚合物。
進一步優(yōu)選為：負離子功能整理劑中包括如下重量份的原料：電氣石粉末：1-6份；硅藻土：1-6份；放射性礦石微粉：1-2.5份；分散劑：1.5-2.8份；微晶纖維素：10-16份；粘合劑：4-8份；偶聯(lián)劑：0.5-1.2份；水：85-100份。
上述配方中，放射性礦石微粉為奇冰石、蛋白石、古海底礦物、奇才石中的一種或多種，均能釋放遠紅外射線，具有抗菌、抑菌效果，增進人體健康。。
進一步優(yōu)選為：負離子功能整理劑中包括如下重量份的原料：電氣石粉末：4份；硅藻土：3份；放射性礦石微粉：1.2份；分散劑：2.2份；微晶纖維素：12份；粘合劑：6份；偶聯(lián)劑：0.8份；水：90份。
本發(fā)明的第二目的是提供一種負離子纖維。
本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
進一步優(yōu)選為：負離子纖維為核殼結(jié)構(gòu)的滌綸短纖維，滌綸短纖維包括內(nèi)層和外層，內(nèi)層和外層均為滌綸和負離子材料的混合物；外層中負離子材料的含量高于內(nèi)層；負離子材料包括電氣石、硅藻土中的至少一種。
綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果：1、采用真空干燥能夠提高負離子纖維的蓬松度，得到的負離子纖維疏松柔軟，適用范圍廣；2、核殼結(jié)構(gòu)中，內(nèi)層提供了較大的強度，而外層提供了較高的負離子材料的添加量，從而可以在強度和負離子材料添加量中達到一個好的平衡，添加足夠多的負離子材料的同時還使滌負離子纖維保持較大的強度。
具體實施方式
以下對本發(fā)明作進一步詳細說明。
本具體實施例僅僅是對本發(fā)明的解釋，其并不是對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀完本說明書后可以根據(jù)需要對本實施例做出沒有創(chuàng)造性貢獻的修改，但只要在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)都受到專利法的保護。
實施例1：一種負離子功能整理劑，包括如下重量份的原料：電氣石粉末：4份；硅藻土：3份；放射性礦石微粉：1.2份；分散劑：2.2份；微晶纖維素：12份；粘合劑：6份；偶聯(lián)劑：0.8份；水：90份。
其中：電氣石粉末的目數(shù)為2000目，硅藻土的質(zhì)密度為2.1-2.3g/ml，濕密度為0.35g/ml；放射性礦石微粉為奇冰石粉末，分散劑和粘合劑均為聚甲基丙烯酸鈉；偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
實施例2-8：一種負離子功能整理劑，與實施例1的區(qū)別在于，包括如下重量份的原料，組分和含量參見表1。
表1負離子功能整理劑的組分與含量表(份)
實施例9-16：一種負離子棉纖維，采用如下工藝制備得到：
s1：棉纖維的活化：將棉纖維浸漬于65-70wt％的乙二胺的乙醇溶液中，浸泡時間為6-8h；之后將棉纖維取出用大量水沖洗干凈；
s2：負離子功能整理劑的制備：將水加熱至60-80度，將電氣石粉末、硅藻土、放射性礦石微粉、分散劑、微晶纖維素加入水中，超聲分散攪拌均勻，再加入粘合劑、偶聯(lián)劑加入混合物中繼續(xù)攪拌均勻；通過球磨機球磨即制備得到負離子功能整理劑；球磨時間為5-8h。
s3：將負離子功能整理劑加熱至40-60℃；將纖維在整理劑中浸漬后過濾，在80-100℃條件下真空干燥；
s4：將烘干后的棉芯在120℃下進行烘焙，烘焙后通過疏松工藝將纖維重新疏松，疏松工藝可以是用彈棉花機對負離子棉纖維進行蓬松化處理。
其中，實施例9-16的步驟s2中負離子功能整理劑的配方分別對應(yīng)實施例1-8的配方。
實施例17：一種負離子滌綸短纖維，采用同軸靜電紡絲工藝制備得到，包括內(nèi)層和外層，內(nèi)層為滌綸和電氣石的混合物，電氣石的添加量為1.5wt％；外層為滌綸和硅藻土的混合物，硅藻土的添加量為4wt％；內(nèi)層與外層的直徑比為2∶3，其中外層的直徑指滌綸短纖維的直徑。
實施例18-25：一種負離子滌綸短纖維，與實施例17的區(qū)別在于，電氣石和硅藻土的添加量不同，參見表2。
表2實施例18-25中電氣石和硅藻土的添加量
實施例26-31：一種負離子滌綸短纖維，與實施例17的區(qū)別在于內(nèi)層與外層的直徑比或電氣石和硅藻土的添加量不同，參見表3。
表3實施例26-31中電氣石和硅藻土的添加量以及內(nèi)層和外層的直徑比
實施例32：一種負離子纖維，采用如下工藝制備得到：
s1：按照實施例17的方法和比例制備負離子滌綸短纖維；
s2：負離子功能整理劑的制備：將水加熱至60-80度，將電氣石粉末、硅藻土、放射性礦石微粉、分散劑、微晶纖維素加入水中，超聲分散攪拌均勻，再加入粘合劑、偶聯(lián)劑加入混合物中繼續(xù)攪拌均勻；通過球磨機球磨即制備得到負離子功能整理劑；球磨時間為5-8h。
s3：將負離子功能整理劑加熱至40-60℃；將纖維在整理劑中浸漬后過濾，在80-100℃條件下真空干燥；
s4：將烘干后的棉芯在120℃下進行烘焙，烘焙后通過疏松工藝將纖維重新疏松，疏松工藝可以是用彈棉花機對負離子棉纖維進行蓬松化處理；
其中步驟s2采用實施例1的負離子功能整理劑。
實施例33-39：一種負離子纖維，與實施例32的不同之處在于，步驟s2分別采用實施例2-8的負離子功能整理劑。
實施例40：一種負離子纖維，與實施例32的不同之處在于，步驟s1采用實施例19的負離子滌綸短纖維。
試驗部分：
為了測試實施例的效果，設(shè)置如下對比例作為對照。
對比例1：一種負離子纖維，與實施例17的區(qū)別在于，滌綸纖維為單層結(jié)構(gòu)，由滌綸和電氣石粉末混合紡絲而成，電氣石的添加量為5.5wt％。
對比例2：一種負離子纖維，與實施例32的區(qū)別在于，步驟s3中的真空干燥變?yōu)楣娘L(fēng)干燥。
一種負離子纖維的力學(xué)性能測試
(1)測試樣品：實施例17-40。
(2)測試標(biāo)準(zhǔn)：gb/t14337-2008。
(3)試驗結(jié)果：實施例的測試曲線均出現(xiàn)一個應(yīng)力突變點，記錄該點的突變強度，并記錄斷裂強度和斷裂伸長率。試驗結(jié)果如表4所示。
表4負離子纖維的力學(xué)性能試驗結(jié)果
(4)試驗結(jié)果分析：對比實施例17-25的試驗結(jié)果可知，當(dāng)內(nèi)層中電氣石的添加量不變時，隨著外層中硅藻土含量的增加，突變強度降低，而斷裂強度稍有降低，降低的程度小于突變強度的變化；當(dāng)內(nèi)層中的電氣石添加量和外層中的硅藻土添加量的總和不變時，隨著內(nèi)層中電氣石添加量的增加，斷裂強度和突變強度均有所下降。表明電氣石和硅藻土的加入會降低纖維的強度。對比實施例17、實施例19、實施例23和實施例26-31的結(jié)果可知，當(dāng)電氣石和硅藻土的添加量不變時，隨著外層厚度的增加，突變強度急劇下降，斷裂強度也有所下降，下降幅度小于突變強度的變化。表明核殼結(jié)構(gòu)中，內(nèi)層提供了較大的強度，而外層提供了較高的負離子材料的添加量，從而可以在強度和負離子材料添加量中達到一個好的平衡，添加足夠多的負離子材料的同時還使滌負離子纖維保持較大的強度。對比實施例17、實施例32-39的試驗結(jié)果可知，浸漬負離子功能整理劑使負離子纖維的斷裂強度和突變強度都有一定的降低，實施例32-37的配方對負離子纖維的斷裂強度和突變強度影響不大，但相比于實施例38-39的負離子纖維的斷裂強度和突變強度要高。
負離子功能整理劑的穩(wěn)定性測試
(1)測試樣品：實施例1-8。
(2)測試內(nèi)容：將分散液在3000r/min的轉(zhuǎn)速下離心30、60min。
(3)試驗結(jié)果：實施例1-8均未出現(xiàn)分層現(xiàn)象，表明負離子功能整理劑具有優(yōu)良的穩(wěn)定性。
負離子含量測試
(1)測試樣品：將實施例9-40的負離子纖維用相同的方法織成織物，取5cm*6cm的織物作為測試樣品。
(2)測試條件：采用sigmatechsc-50n離子計數(shù)器進行測試，抽氣速率：60l/min；測試樣品放在距離傳感器10cm處，在靜置狀態(tài)下進行測試；測試位置位于地面上1米處，溫度控制在20±5℃，濕度控制在60±10％。
(3)測試結(jié)果如表5所示。
表5負離子含量測定結(jié)果
(4)試驗結(jié)果分析：對比實施例9-16的結(jié)果可知，選擇實施例1的配方時，負離子棉纖維具有最高的負離子含量。對比實施例17-25的試驗結(jié)果可知，當(dāng)內(nèi)層中電氣石的添加量不變時，隨著外層的硅藻土添加量逐漸增大，負離子含量逐漸增大。當(dāng)內(nèi)層中的電氣石添加量和外層中的硅藻土添加量的總和不變時，隨著內(nèi)層中電氣石添加量的增加，負離子含量有所下降。對比實施例17、實施例19、實施例23和實施例26-31的結(jié)果可知，當(dāng)電氣石和硅藻土的添加量不變時，隨著外層厚度的增加，負離子含量有所下降。對比實施例17、實施例32-39的試驗結(jié)果可知，浸漬負離子功能整理劑使負離子纖維的負離子含量增大，負離子含量隨配方變化的趨勢與實施例9-16呈現(xiàn)相同的規(guī)律，故在此不再展開。
結(jié)合力學(xué)性能測試和負離子含量測試的結(jié)果，參考實施例17和對比例1的數(shù)據(jù)，表明，核殼結(jié)構(gòu)中，內(nèi)層提供了較大的強度，而外層提供了較高的負離子材料的添加量，從而可以在強度和負離子材料添加量中達到一個好的平衡，添加足夠多的負離子材料的同時還使滌負離子纖維保持較大的強度。實施例17具有最優(yōu)的綜合效果。
本發(fā)明還對比了實施例17和對比例2的形態(tài)，發(fā)現(xiàn)采用真空干燥能夠提高負離子纖維的蓬松度，得到的負離子纖維疏松柔軟，適用范圍廣。