本發(fā)明屬于化學(xué)纖維技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種熒光腈綸纖維及其制備工藝。
背景技術(shù)：
腈綸纖維外觀蓬松，手感柔軟，具有良好的耐光、耐氣候、其彈性和保暖性，具有“人造羊毛”之稱。在我國毛紡及人造毛皮所用原料中腈綸纖維占最主要地位。腈綸纖維的優(yōu)良性能使其在服裝、服飾、產(chǎn)業(yè)三大領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。腈綸纖維根據(jù)不同的用途的要求可純紡或與天然纖維混紡，或織成毛毯、地毯等，還可與棉、人造纖維、其他合成纖維混紡，織成各種衣料和室內(nèi)用品。
熒光紡織品通過熒光的釋放使織物的色光更加自然且鮮艷和耀眼，近年來市場(chǎng)上大量的熒光紡織品得以開發(fā)及應(yīng)用。其原因在于，熒光紡織品為工作、生活帶來便利。如小孩子穿上有熒光的紡織品，可減少交通事故；交警或路面清潔工人穿著熒光工作服，在一定光源的反射下，工作色彩更為醒目和鮮艷，從而提高工作的安全性。熒光腈綸的制備方法有兩種：一種是利用對(duì)腈綸纖維或織物進(jìn)行涂層，利用粘合劑的作用將熒光粉粘附至腈綸的表面，所制備的腈綸纖維或織物雖有較好的熒光性能，但牢度較差，極易受到摩擦作用而脫落，從而影響其使用效果及壽命；另一種是將熒光粉末與腈綸紡絲液共混而紡絲，所得的腈綸纖維制品雖可以提高熒光粉末的牢度，但受到纖維本身的影響，熒光強(qiáng)度較低，熒光粉末利用率較低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為克服當(dāng)前熒光腈綸纖維熒光牢度差、熒光粉末利用率低以及熒光效果不理想的問題，本發(fā)明提供一種熒光腈綸纖維及其制備工藝。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)實(shí)現(xiàn)的：
一種熒光腈綸纖維，所述熒光腈綸纖維由芯層與皮層構(gòu)成，所述芯層為聚丙烯腈，所述皮層為熒光粉末與聚丙烯腈的混合物。
傳統(tǒng)制備具有皮芯結(jié)構(gòu)的熒光腈綸纖維可以使用涂層法。利用涂層的方法在腈綸纖維上制得熒光層，主要是借助于粘合劑的作用。粘合劑的物理特性與腈綸的主要原料-聚丙烯腈有著較大的差別，使得在使用的過程中，特別是受到拉伸、彎曲以及摩擦作用，粘合劑表現(xiàn)出與聚丙烯腈不同的響應(yīng)而產(chǎn)生剝離。此外，粘合劑受到熱、光的作用而老化，極易脫落。熒光粉末作為功能因子分散于粘合劑中，隨著粘合劑的剝離與脫落而使熒光腈綸失去其功能性。而在本發(fā)明中，發(fā)明人設(shè)計(jì)將熒光粉末與腈綸紡絲原液中的表層聚丙烯腈相混合，越到纖維表面，熒光粉末的濃度越高，根據(jù)用途進(jìn)行工藝參數(shù)調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)熒光腈綸纖維的熒光強(qiáng)度。腈綸纖維表層雖摻有熒光粉末，但其主體仍為聚丙烯腈，性能與芯層聚丙烯腈相似，受外力的響應(yīng)也相似。與傳統(tǒng)的熒光粉末在共混紡絲的均勻分散不同，本發(fā)明著重于將熒光粉末填充于表層的聚丙烯腈中，使其熒光性能得到充分的發(fā)揮，大大提高了其利用率。
優(yōu)選地，所述聚丙烯腈的數(shù)均分子量為35000～45000。
優(yōu)選地，所述熒光粉末為熒光劑經(jīng)機(jī)械球磨儀球磨至20000～25000目所得的粉末。
優(yōu)選地，所述熒光劑為銪激活的鋁酸鋇鎂、銪激活的氧化釔和鋱激活的鋁酸鹽中的一種或幾種。
一種熒光腈綸纖維的制備工藝，制備步驟如下：
1)腈綸紡絲原液的準(zhǔn)備：將通過溶液聚合法所制得的聚丙烯腈溶于二甲基甲酰胺并經(jīng)脫泡、過濾，得到腈綸紡絲原液(1)；
2)紡絲：由計(jì)量泵輸出的腈綸紡絲原液(1)經(jīng)噴絲板(2)噴出后，進(jìn)入紡絲甬道(3)，攜帶有熒光粉末的熱氮?dú)鈇由入風(fēng)口a(4)、多孔板(5)吹入紡絲甬道(3)，由出風(fēng)口(6)吹出；與此同時(shí)，熱氮?dú)鈈由入風(fēng)口b(7)吹入紡絲甬道(3)，由出風(fēng)口(6)吹出；隨著二甲基甲酰胺受熱氮?dú)鈸]發(fā)，腈綸紡絲原液(1)固化成型，即得腈綸絲條(8)；
3)給油與收集：腈綸絲條(8)經(jīng)過給油裝置(9)、導(dǎo)絲盤(10)，收集得到熒光腈綸纖維(11)。
優(yōu)選地，所述腈綸紡絲原液中聚丙烯腈的重量比濃度為28～33％。
優(yōu)選地，所述熱氮?dú)鈇中熒光粉末的濃度為200～2000mg/l，通氣量為0.5～1.0m3/min。
優(yōu)選地，所述熱氮?dú)鈇的入口溫度為150～250℃，所述熱氮?dú)鈈的入口溫度為390～410℃，通氣量為1.5～1.7m3/min。
在本發(fā)明中，熒光腈綸纖維采用普通干法紡絲設(shè)備進(jìn)行紡絲，只需要對(duì)紡絲甬道進(jìn)行局部的、簡單的改造就可以達(dá)到紡制熒光腈綸纖維的目的。傳統(tǒng)的干法紡絲只有一個(gè)入風(fēng)口，高溫氣體引入的作用是為使紡絲液中的溶劑揮發(fā)達(dá)到紡絲液固化成型的目的。
在本發(fā)明中，發(fā)明人采用兩道高溫氣體吹入紡絲甬道，作用各異。本發(fā)明所使用的氣體為氮?dú)猓渌栊詺怏w也同樣適用。第一道熱氮?dú)饪拷鼑娊z板，攜帶有熒光粉末，在通過紡絲甬道時(shí)，氮?dú)馀c腈綸紡絲原液接觸的同時(shí)，熒光粉末隨之粘附至腈綸紡絲原液的表面并與腈綸紡絲原液表層的聚丙烯腈進(jìn)行快速混合。同時(shí)，該熱氮?dú)鈱?duì)腈綸紡絲原液也有預(yù)熱的作用。第二道熱氮?dú)庵饕鸬绞谷軇?即二甲基甲酰胺)揮發(fā)，腈綸紡絲原液固化成型的目的。隨著腈綸紡絲原液固化成型，熒光粉末在腈綸纖維的表層得到固定，形成一種具有皮芯結(jié)構(gòu)的熒光腈綸纖維。該熒光腈綸纖維的形成不依賴粘合劑的作用，熒光粉末分布于腈綸纖維的表面，具有良好的熒光牢度和熒光效果。
此外，與傳統(tǒng)的熒光粉末與腈綸紡絲液共混紡絲制得熒光聚丙烯腈纖維材料相比，熒光粉末有效利用率較高，本發(fā)明可使用較少的熒光粉末，并起到較好的熒光效果，降低了生產(chǎn)成本。經(jīng)發(fā)明人反復(fù)研究顯示，本發(fā)明所制得的熒光腈綸纖維的機(jī)械性能與普通腈綸纖維相似，熒光粉末在熒光腈綸纖維表面分布較均勻，其厚度主要取決于熱氮?dú)庵袩晒夥勰┑臐舛燃巴饬?，較高熒光粉末濃度、通氣量則有助于取得熒光層更厚、熒光效果更好的腈綸纖維。
優(yōu)選地，所述紡絲甬道(3)為圓柱形，長度為5～10m，直徑為200～400mm。
優(yōu)選地，所述入風(fēng)口a(4)頂端低于噴絲板(2)出絲口水平位置20～40cm，所述入風(fēng)口b(7)底端高于紡絲甬道(3)最低端10～20cm。
本發(fā)明的有益效果在于：利用熱氮?dú)獾臄y帶作用，將熒光粉末粘附至腈綸紡絲原液的表面，并與腈綸紡絲原液表層的聚丙烯腈進(jìn)行快速混合，隨著腈綸紡絲原液固化成型，熒光粉末在腈綸纖維的表層得到固定，形成一種具有皮芯結(jié)構(gòu)的熒光腈綸纖維，該熒光腈綸纖維的形成不依賴粘合劑的作用，熒光粉末分布于腈綸纖維的表面，具有良好的熒光牢度和熒光效果。此外，熒光粉末有效利用率較高，使生產(chǎn)成本有所降低。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
圖中，1-腈綸紡絲原液，2-噴絲板，3-紡絲甬道，4-入風(fēng)口a，5-多孔板，6-出風(fēng)口，7-入風(fēng)口b，8-腈綸絲條，9-給油裝置，10-導(dǎo)絲盤，11-熒光腈綸纖維。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
實(shí)施例1
本實(shí)施例一種熒光腈綸纖維由芯層與皮層構(gòu)成，芯層為聚丙烯腈，皮層為熒光粉末與聚丙烯腈的混合物。其中，聚丙烯腈的數(shù)均分子量約為35000，熒光粉末為銪激活的鋁酸鋇鎂經(jīng)機(jī)械球磨儀球磨至20000目所得的粉末。
本實(shí)施例的熒光腈綸纖維的制備步驟如下：
1)腈綸紡絲原液的準(zhǔn)備：將通過溶液聚合法所制得的聚丙烯腈溶于二甲基甲酰胺并經(jīng)脫泡、過濾，得到腈綸紡絲原液1；腈綸紡絲原液中聚丙烯腈的重量比濃度為28％；
2)紡絲：由計(jì)量泵輸出的腈綸紡絲原液1經(jīng)噴絲板2噴出后，進(jìn)入長度為5m、直徑為200mm圓柱形的紡絲甬道3，攜帶有熒光粉末的熱氮?dú)鈇由入風(fēng)口a4、多孔板5吹入紡絲甬道3，由出風(fēng)口6吹出；熱氮?dú)鈇中熒光粉末的濃度為200mg/l，通氣量為0.5m3/min；熱氮?dú)鈇的入口溫度為150℃；與此同時(shí)，熱氮?dú)鈈由入風(fēng)口b7吹入紡絲甬道3，由出風(fēng)口6吹出；熱氮?dú)鈈的入口溫度為390℃，通氣量為1.5m3/min；隨著二甲基甲酰胺受熱氮?dú)鈸]發(fā)，腈綸紡絲原液1固化成型，即得腈綸絲條8；
3)給油與收集：腈綸絲條8經(jīng)過給油裝置9、導(dǎo)絲盤10，收集得到熒光腈綸纖維11。
在本實(shí)施例中，除了以上工藝參數(shù)之外，入風(fēng)口a4、入風(fēng)口b7的在紡絲甬道3中的位置設(shè)計(jì)也非常重要。其中，入風(fēng)口a4頂端低于噴絲板2出絲口水平位置20cm，入風(fēng)口b7底端高于紡絲甬道3最低端10cm。
實(shí)施例2
本實(shí)施例一種熒光腈綸纖維由芯層與皮層構(gòu)成，芯層為聚丙烯腈，皮層為熒光粉末與聚丙烯腈的混合物。其中，聚丙烯腈的數(shù)均分子量約為45000，熒光粉末為銪激活的氧化釔經(jīng)機(jī)械球磨儀球磨至25000目所得的粉末。
本實(shí)施例的熒光腈綸纖維的制備步驟如下：
1)腈綸紡絲原液的準(zhǔn)備：將通過溶液聚合法所制得的聚丙烯腈溶于二甲基甲酰胺并經(jīng)脫泡、過濾，得到腈綸紡絲原液1；腈綸紡絲原液中聚丙烯腈的重量比濃度為33％；
2)紡絲：由計(jì)量泵輸出的腈綸紡絲原液1經(jīng)噴絲板2噴出后，進(jìn)入長度為10m、直徑為400mm圓柱形的紡絲甬道3，攜帶有熒光粉末的熱氮?dú)鈇由入風(fēng)口a4、多孔板5吹入紡絲甬道3，由出風(fēng)口6吹出；熱氮?dú)鈇中熒光粉末的濃度為2000mg/l，通氣量為1.0m3/min；熱氮?dú)鈇的入口溫度為250℃；與此同時(shí)，熱氮?dú)鈈由入風(fēng)口b7吹入紡絲甬道3，由出風(fēng)口6吹出；熱氮?dú)鈈的入口溫度為410℃，通氣量為1.7m3/min；隨著二甲基甲酰胺受熱氮?dú)鈸]發(fā)，腈綸紡絲原液1固化成型，即得腈綸絲條8；
3)給油與收集：腈綸絲條8經(jīng)過給油裝置9、導(dǎo)絲盤10，收集得到熒光腈綸纖維11。
在本實(shí)施例中，除了以上工藝參數(shù)之外，入風(fēng)口a4、入風(fēng)口b7的在紡絲甬道3中的位置設(shè)計(jì)也非常重要。其中，入風(fēng)口a4頂端低于噴絲板2出絲口水平位置40cm，入風(fēng)口b7底端高于紡絲甬道3最低端20cm。
實(shí)施例3
本實(shí)施例一種熒光腈綸纖維由芯層與皮層構(gòu)成，芯層為聚丙烯腈，皮層為熒光粉末與聚丙烯腈的混合物。其中，聚丙烯腈的數(shù)均分子量約為40000，熒光粉末為鋱激活的鋁酸鹽經(jīng)機(jī)械球磨儀球磨至23000目所得的粉末。
本實(shí)施例的熒光腈綸纖維的制備步驟如下：
1)腈綸紡絲原液的準(zhǔn)備：將通過溶液聚合法所制得的聚丙烯腈溶于二甲基甲酰胺并經(jīng)脫泡、過濾，得到腈綸紡絲原液1；腈綸紡絲原液中聚丙烯腈的重量比濃度為30％；
2)紡絲：由計(jì)量泵輸出的腈綸紡絲原液1經(jīng)噴絲板2噴出后，進(jìn)入長度為8m、直徑為300mm圓柱形的紡絲甬道3，攜帶有熒光粉末的熱氮?dú)鈇由入風(fēng)口a4、多孔板5吹入紡絲甬道3，由出風(fēng)口6吹出；熱氮?dú)鈇中熒光粉末的濃度為1000mg/l，通氣量為0.8m3/min；熱氮?dú)鈇的入口溫度為200℃；與此同時(shí)，熱氮?dú)鈈由入風(fēng)口b7吹入紡絲甬道3，由出風(fēng)口6吹出；熱氮?dú)鈈的入口溫度為400℃，通氣量為1.6m3/min；隨著二甲基甲酰胺受熱氮?dú)鈸]發(fā)，腈綸紡絲原液1固化成型，即得腈綸絲條8；
3)給油與收集：腈綸絲條8經(jīng)過給油裝置9、導(dǎo)絲盤10，收集得到熒光腈綸纖維11。
在本實(shí)施例中，除了以上工藝參數(shù)之外，入風(fēng)口a4、入風(fēng)口b7的在紡絲甬道3中的位置設(shè)計(jì)也非常重要。其中，入風(fēng)口a4頂端低于噴絲板2出絲口水平位置30cm，入風(fēng)口b7底端高于紡絲甬道3最低端15cm。