一種雙向感應蓄能保溫聚酯預取向絲及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種聚酯預取向絲及其制備方法，特別涉及一種可獲得具有高功效吸收太陽能自然能源和可反射人體熱福射熱源的雙向感應蓄能放熱保溫保暖功能特性的納米碳化鋯聚酯預取向絲及其制備方法，屬于新型功能化纖維材料技術領域。
【背景技術】
[0002]目前，用于服用紡織品領域的保暖保溫纖維材料主要有依賴于紡織品織物的厚度和密度以及增大纖維之間的靜止空氣層，從而減少服裝的熱傳導和熱對流，達到傳統(tǒng)保暖的目的，此外還有近期開發(fā)的中空纖維和超細纖維、相變發(fā)熱保暖材料和遠紅外保暖材料，這種材料主要是利用熱傳導和熱對流機理保暖或者靠外部環(huán)境來吸熱或者放熱來獲得保溫保暖的功能。但這些材料的吸熱保溫保暖功效不太理想，還不能真正滿足人們對服用保暖保溫服裝所具有功能化和美觀性的要求。因此，研宄與開發(fā)具有高功效、智能型、環(huán)保型的儲能放熱保溫保暖材料已成為服用紡織品領域的保暖保溫纖維材料研宄的重點。
[0003]對能獲得更高功效、具有最大吸熱儲能、放熱保溫保暖功能的納米碳化鋯材料(ZrC)的研宄發(fā)現，納米碳化鋯材料比純金屬或非金屬材料具有較高的遠紅外發(fā)射率，具有更好的熱傳導和熱對流以及熱輻射特性，尤其是納米碳化鋯材料具有高效吸收陽光中波長為0.1?2.0 um遠紅外線總能量的95%以上的能力以及吸收遠紅外發(fā)射率達到87%以上，特殊條件下可達到92%，同時還有能反射大于2.0 um波長紅外線的功能，即反射人體輻射的近紅外線(4?14 um)。因此，納米碳化鋯是一種具有更好的遠近紅外線和可見光吸收性能的新型高功能、智能型、環(huán)保型的材料，用這種納米碳化錯材料制備獲得的納米碳化錯聚酯預取向絲具備雙向感應吸熱儲能、放熱保溫保暖功能的功效，具有良好的可持續(xù)發(fā)展前景。
[0004]在本發(fā)明作出之前，中國發(fā)明專利(CN103132177A)公開了一種納米碳化鋯感應蓄熱保溫聚酯纖維及其制備方法。以納米碳化鋯為添加劑，在線添加質量分數1.0?8.0%，與聚酯切片在螺桿中均勻共混熔融，共混熔體從噴絲板微孔中擠出，經冷卻固化成形和油嘴上油集束工藝，以卷繞速度3000m/min?3200m/min卷繞制成POY絲筒，經平衡后，再進行拉伸變形，制得納米碳化鋯感應蓄熱保溫聚酯纖維。由于所添加的納米碳化鋯的質量分數僅為1.0?8.0%，因此，制備獲得的纖維在放熱保溫保暖及雙向感應吸熱儲能功能方面效果欠佳，尤其是在環(huán)境溫度很低或極低的情況下還達不到人體保溫保暖功能的要求；同時，還由于在該項技術中，紡絲過程中加入的納米碳化鋯添加劑呈納米顆粒狀態(tài)存在于熔體中或纖維表面，在制成POY絲與拉伸變形加工過程中，纖維需要在拉伸變形裝置設備表面接觸才能進行拉伸變形，由于紡絲拉伸一步法的技術是采用熱輥拉伸工序，尤其是制備POY絲的紡絲過程中采用常規(guī)的上下大導絲盤卷繞系統(tǒng)裝置，其絲束與上下大導絲盤卷繞系統(tǒng)裝置之間的摩擦系數和摩擦阻力及拉伸張力較大，導致絲束拉伸張力較大，均勻穩(wěn)定性較差，當添加了納米碳化鋯的POY絲在拉伸變形裝置設備表面進行拉伸變形時，摩擦系數、摩擦阻力及拉伸變形張力比未添加納米碳化鋯的絲束有所增加，當所添加的納米碳化鋯的質量分數超過8.0%以上進行紡絲時，將導致加工過程中毛絲斷頭多，造成POY絲產品質量的均勻穩(wěn)定性較差，制成的POY絲的后拉伸變形性能劣化，甚至使生產無法正常進行。因此，采用現有的生產工藝，所添加的納米碳化鋯的質量分數必須限制在8.0%以下，才能保證生產正常進行，獲得較好的產品質量。由于上述原因，現有技術無法提供產品質量好，并具有高功效、雙向感應蓄能放熱保溫保暖功能特性的聚酯纖維。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明針對現有技術存在的不足，提供一種可獲得具有高效選擇性地吸收太陽能輻射線中的可見光和近紅外線，并可反射人體熱輻射熱源，具有高功效雙向感應儲能保溫功能特性的納米碳化鋯聚酯預取向絲及其制備方法。
[0006]為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是提供一種雙向感應蓄能保溫聚酯預取向絲，它包括質量分數為10.0?30.0%納米碳化鋯，所述納米碳化鋯的粒徑分布為10?10nm ;所述預取向絲的斷裂強度為1.60cN/dtex?2.20cN/dtex，斷裂伸長率^ 110%。
[0007]本發(fā)明所述的雙向感應蓄能保溫聚酯預取向絲，它的線密度規(guī)格為76dtex?265dtex/24f ?96f。
[0008]本發(fā)明技術方案還包括一種制備如上所述的雙向感應蓄能保溫聚酯預取向絲的方法，包括切片干燥、熔融擠壓、熔體擠出、側吹風冷卻、油嘴上油和卷繞成型工序，具體步驟及工藝條件如下:
1、在聚酯干切片中加入質量分數為10.0?30.0%的納米碳化鋯添加劑，納米碳化鋯的粒徑分布為10?lOOnm，再在螺桿中混合熔融均化，得到共混紡絲熔體，共混熔體的紡絲溫度為270 °C?290°C之間；
2、共混熔體從噴絲板微孔中擠出，經側吹風冷卻固化成形，其工藝條件為:側吹風速度0.30?0.70m/s，側吹風溫度22 ±2 °C，側吹風濕度75 ±5% ；
3、絲束經噴嘴上油集束輸入平行導絲卷繞系統(tǒng)裝置，以2700m/min?3300m/min的卷繞速度進行卷繞成型，制成具有雙向感應蓄能保溫特性的納米碳化鋯聚酯預取向絲。
[0009]本發(fā)明采用了平行導絲卷繞系統(tǒng)加工工藝，當在線添加納米碳化鋯質量分數含量為10.0?30.0%時，絲束在整個紡絲線和平行導絲卷繞系統(tǒng)裝置上的摩擦系數、摩擦阻力及拉伸張力，與現有技術中采用的高速紡絲線和上下導絲卷繞系統(tǒng)工藝相比，具有明顯的降低，保證了生產過程中毛絲斷頭的減少，提高產品質量。
[0010]與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:
1、本發(fā)明采用在線添加10%?30%的納米碳化鋯于聚酯干切片中進行共混熔融、高速紡絲、平行導絲卷繞成型工序及工藝技術，獲得高功效雙向感應蓄能保溫聚酯預取向絲的制備方法，其納米碳化鋯添加劑主要是在紡絲階段加入完成，整個制備加工過程沒有廢料排出，達到了清潔生產的目的。
[0011]2、本發(fā)明通過添加具有選擇性吸收太陽能輻射線中的可見光和近紅外線以及可反射人體熱輻射熱源的納米碳化鋯，所制得的雙向感應蓄能保溫聚酯預取向絲與其他保溫保暖纖維相比，具有更好和更高功效的雙向感應蓄能放熱保溫保暖功能的優(yōu)點。
[0012]3、本發(fā)明利用生態(tài)自然能源制備獲得的高功效雙向感應蓄能保溫聚酯預取向絲，與目前國內外市場上的防寒服服裝的主要保暖方式相比，具備技術含量、耐久性好、附加值高、性價比優(yōu)勢明顯，具有良好的可持續(xù)發(fā)展前景。
【具體實施方式】<