專利名稱：一種多孔pet泡沫纖維及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種泡沫纖維及其制備方法，特別是涉及一種多孔PET泡沫纖維及其制備方法。
背景技術(shù)：
為了提高化學(xué)纖維的藏污性，保暖性，蓬松性，回彈性和輕量化，人們在六十年代初就開發(fā)了中空纖維，70年代以后更是開發(fā)了多孔中空纖維，以及異型中空纖維。但對輕量化，保溫性來說，仍嫌不夠。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種多孔PET泡沫纖維及其制備方法，以彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足或缺陷，滿足生產(chǎn)或生活的需要。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案之一是一種多孔PET泡沫纖維，是這樣制得的，在高壓下，將惰性氣體壓入常規(guī)或異形PET纖維中，并通過熱處理使壓入纖維中的氣體膨脹，形成一種多孔PET泡沫纖維。
作為優(yōu)選的技術(shù)方案所述的常規(guī)或異形PET纖維是指纖維截面形狀為圓形等常規(guī)或其他非常規(guī)形狀的PET纖維。
所述的惰性氣體選自氮?dú)?，二氧化碳，氬氣?br> 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案之二是一種制備上述的泡沫纖維的方法，包括如下步驟(1)將常規(guī)或異形PET纖維放入高壓容器中；(2)向高壓容器中充入惰性氣體，保持一定的壓力和時間進(jìn)行滲氣處理；(3)釋放壓力，對纖維進(jìn)行熱處理，使纖維發(fā)泡；作為優(yōu)選的技術(shù)方案高壓滲氣處理時間為1～220小時；高壓滲氣處理溫度為室溫～100℃；高壓滲氣處理壓力為0.5～10MPa；發(fā)泡熱處理時間為2～200秒；發(fā)泡熱處理溫度為50～200℃。
本發(fā)明的有益效果是由于孔洞的形成，纖維的表觀比重降低10～80％，而保溫性能則提高40～90％。非常適合于制作輕量化且保暖性優(yōu)良的紡織品或填充材料。
本發(fā)明的原理是本發(fā)明利用物理發(fā)泡劑，既非活性其體，如二氧化碳，氮?dú)饣驓鍤猓诟邏合聦怏w壓入PET纖維中，保持一定時間。在充滿高壓氣體的壓力容器中，在溫度低于聚合物玻璃化溫度(Tg)的條件下，氣體通過擴(kuò)散滲透溶解于半結(jié)晶聚合物的非晶相中，逐漸達(dá)到飽和，形成氣體-非晶相聚合物構(gòu)相體系。由于氣體在非晶相中的擴(kuò)散系數(shù)極小，擴(kuò)散如聚合物中的氣體要達(dá)到飽和狀態(tài)需要很長時間；然后將溶解有大量氣體的PET纖維由釋放壓力的容器中取出，放入溫度控制在聚合物(Tg)左右的加熱裝置中，由于外部壓力的突然急劇下降和溫度的上升，溶解于聚合物內(nèi)部的氣體呈現(xiàn)熱力學(xué)上的過飽和態(tài)，瞬間形成大量的泡核，體系分相，氣體繼續(xù)向泡核擴(kuò)散，氣泡開始膨脹，并在纖維表面和內(nèi)部形成大量氣泡。由于這種加工采用的是氮?dú)?，二氧化碳等小分子作為發(fā)泡劑，它對人體無任何毒副作用，且發(fā)泡的成本低，不會污染環(huán)境。
孔洞結(jié)構(gòu)用電子顯微鏡來表征，并按式1和2計(jì)算.。
Vf＝πDc3Nf/6 (1)ρc＝Nf/(1-Vf) (2)Vf是泡沫材料中的空洞體積分?jǐn)?shù)；Dc是顯微鏡測定的平均空洞直徑；Nf是顯微鏡測定的泡沫材料中的空洞密度；ρc是顯微鏡測定的純PET材料中的空洞密度；具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)闡述。
實(shí)施例1將20克5dtex的PET纖維放入高壓容器中，保持溫度在25℃，升壓至5.5MPa，恒壓28小時。釋壓取出后再在100℃下保溫15秒鐘左右。測得纖維中具有大量直徑為4μm左右的泡沫，其泡沫密度(ρc)為1.2×109cell/cm3。纖維熱傳導(dǎo)率為0.62W/m/K。
實(shí)施例2將20克5dtex的PET纖維放入高壓容器中，保持溫度在25℃，升壓至1.5MPa，恒壓28小時。釋壓取出后再在50℃下保溫200秒鐘。測得纖維中具有大量直徑為4μm左右的泡沫，其泡沫密度(ρc)為6×105cell/cm3。纖維熱傳導(dǎo)率為0.84W/m/K。
實(shí)施例3將20克5dtex的PET纖維放入高壓容器中，保持溫度在50℃，升壓至10MPa，恒壓220小時。釋壓取出后再在200℃下保溫2秒鐘分鐘。測得纖維中具有大量直徑為12μm左右的泡沫，其泡沫密度(ρc)為5.8×1010cell/cm3。纖維熱傳導(dǎo)率為0.57W/m/K。
實(shí)施例4將20克5dtex的PET纖維放入高壓容器中，保持溫度在100℃，升壓至0.5MPa，恒壓1小時。釋壓取出后再在100℃下保溫50秒鐘分鐘。測得纖維中具有大量直徑為12μm左右的泡沫，其泡沫密度(ρc)為1.9×107cell/cm3。纖維熱傳導(dǎo)率為0.65W/m/K。
實(shí)施例5將20克5dtex的PET纖維放入高壓容器中，保持溫度在25℃，升壓至5.5MPa，恒壓120小時。釋壓取出后再在100℃下保溫15秒鐘分鐘。測得纖維中具有大量直徑為5μm左右的泡沫，其泡沫密度(ρc)為1.1×1011cell/cm3。纖維熱傳導(dǎo)率為0.50W/m/K。
實(shí)施例6
將20克5dtex的PET纖維放入高壓容器中，保持溫度在25℃，升壓至1.5MPa，恒壓120小時。釋壓取出后再在100℃下保溫15秒鐘分鐘。測得纖維中具有大量直徑為12μm左右的泡沫，其泡沫密度(ρc)為2.3×109cell/cm3。纖維熱傳導(dǎo)率為0.60W/m/K。
實(shí)施例7將20克5dtex的PET纖維放入高壓容器中，保持溫度在25℃，升壓至5.5MPa，恒壓120小時。釋壓取出后再在70℃下保溫15秒鐘分鐘。測得纖維中具有大量直徑為4μm左右的泡沫，其泡沫密度(ρc)為1.3×107cell/cm3。纖維熱傳導(dǎo)率為0.70W/m/K。
權(quán)利要求
1.一種多孔PET泡沫纖維，其特征在于，所述的泡沫纖維是這樣制得的，在高壓下，將惰性氣體壓入常規(guī)或異形PET纖維中，并通過熱處理使壓入纖維中的氣體膨脹，形成一種多孔PET泡沫纖維。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泡沫纖維，其特征在于，所述的常規(guī)或異形PET纖維是指纖維截面形狀為圓形等常規(guī)或其他非常規(guī)形狀的PET纖維。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泡沫纖維，其特征在于，所述的惰性氣體選自氮?dú)?，二氧化碳，氬氣?br> 4.一種制備如權(quán)利要求1～3任一項(xiàng)所述的泡沫纖維的方法，其特征在于，包括如下步驟(1)將常規(guī)或異形PET纖維放入高壓容器中；(2)向高壓容器中充入惰性氣體，保持一定的壓力和時間進(jìn)行滲氣處理；(3)釋放壓力，對纖維進(jìn)行熱處理，使纖維發(fā)泡。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，高壓滲氣處理時間為1～220小時。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，高壓滲氣處理溫度為室溫～100℃。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，高壓滲氣處理壓力為0.5～10MPa。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，發(fā)泡熱處理時間為2～200秒。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，發(fā)泡熱處理溫度為50～200℃。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多孔PET泡沫纖維及其制備方法，所述的泡沫纖維是這樣制得的，在高壓下，將惰性氣體壓入常規(guī)或異形PET纖維中，并通過熱處理使壓入纖維中的氣體膨脹，形成一種多孔PET泡沫纖維。其制備方法包括如下步驟(1)將常規(guī)或異形PET纖維放入高壓容器中；(2)向高壓容器中充入惰性氣體，保持一定的壓力和時間進(jìn)行滲氣處理；(3)釋放壓力，對纖維進(jìn)行熱處理，使纖維發(fā)泡。本發(fā)明的有益效果是由于孔洞的形成，纖維的表觀比重降低10～80％，而保溫性能則提高40～90％。非常適合于制作輕量化且保暖性優(yōu)良的紡織品或填充材料。
文檔編號D01F6/62GK1760418SQ20051003037
公開日2006年4月19日 申請日期2005年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月11日
發(fā)明者王依民, 熊春燕, 李傳 申請人:東華大學(xué)