吸光发热远红外聚酰胺6纤维的制备及其性能研究

发布时间：2020-05-08 00:56

【摘要】：聚酰胺6(PA6)纤维凭借良好的吸湿性、柔软性、亲肤性、回弹性,广泛应用于服用纺织领域。随着消费水平不断升级,在现有纤维产品基础上,进一步地开发具有保暖、质地轻盈特性的PA6纤维不仅能够满足当代人们在办公室的快节奏生活中对于健康、保暖的需求,同时与年轻人“轻装上阵”的理念所契合,具有广阔的市场前景。然而目前市场上具有保暖保健功能的远红外纤维仅在远红外(≥2500nm)区段具有较好的辐射性,对于可见光(400~760nm)及近红外(760~2500nm)区段吸收较少,不能充分有效利用日光辐射中的能量来保暖发热。为此,通过设计核壳结构功能粉体使得吸光发热与远红外辐射之间起到协同效应,并经复配拓宽了粉体在近红外区的吸收段,在此基础上采用原位聚合方法制备得到改性PA6,再经熔融纺丝的方法制备得到了可见光、近红外区段高吸收的吸光发热远红外PA6纤维,并对其进行了研究。本文首先通过溶胶凝胶法制备了以窄带隙的CuFe_2O_4(CF)粉体为核层、远红外发射粉体SiO_2(SD)为壳层的核壳结构CF@SD,不仅提高了单一远红外粉体的吸光性能,同时增强了吸光发热与远红外的协同作用。结果表明,通过引入SD作为壳层,增强了粉体在9μm波长处的吸收,与人体吸收峰匹配,所辐射的远红外更易于被人体吸收;而相较于CF及两步包覆法制备的CF600@SD,一步溶胶凝胶法制备得到的CF@SD-600对190~2600nm波长范围内光的反射率更低;并且经过与Cs_(0.33)WO_3@SiO_2(CTO@SD)进行复配,吸光发热性能均大于某一单一粉体。进一步,优选5CF:5CTO复配比例的功能粉体作为改性功能组分,为了提高功能粉体在PA6中的分散性,通过原位聚合的方法,制得吸光发热远红外PA6切片,并对体系的结晶、流变行为进行了研究。结果表明,粉体的加入使得体系Avrami指数n增大,起到了成核剂的作用,并且使得F(T)减小,体系达到相同结晶度时其所需的冷却速率更低;同时,粉体的加入造成了体系的熔体流动性变差,因此相应地将纺丝温度调整到290℃附近。其次,为了改善PA6切片纺丝前需经萃取(常规PA6切片含有约10%的热水可萃取物含量)而导致的加工成本增加的问题,在PA6缩聚阶段通过真空条件来降低体系中热水可萃取物含量,结果表明所制得切片的热水可萃取物含量均在2wt%以下,同时由于水分的快速脱除,体系的反应效率提高。最后,将制得的PA6切片不经萃取直接熔融纺丝制得吸光发热远红外PA6纤维,并进行表征。结果表明,在粉体低含量(1wt%)添加时不仅使得织物300s吸光发热性能提高了80%、远红外发射率提高了0.12,并且使得PA6纤维结晶度提高了16.02%,同时促进了PA6的α晶型的生成,经3.8倍拉伸后的纤维断裂强度提高了0.3cN/dtex。
【图文】：

结构式,远红外纤维

图 1-1 PA6 的结构式酰胺基是一种极性基团，不同酰胺基之间不仅可以形成子结合(如水)，为 PA6 纤维提供了较高的力学强度和亲水性基为大分子链提供柔性，使 PA6 纤维具有优异的柔软性；构与蛋白质结构类似，使其具有优异的亲肤性，因此其在内接接触的纺织面料上更具优势。然而，常规的 PA6 纤维及们对于功能性的需求，，尤其在保健、保暖方面提出了更高的红外纤维的开发顺应了这一趋势[6]。1.3 吸光发热远红外纤维的改性研究吸光发热远红外纤维是一种有机/无机杂化功能纤维，有机高分子通过一定的方式复合的一种新型材料，利用无(400-760nm)、近红外光(760-2500nm)波段的高效吸收及远的高辐射能力来增强有机纤维功能性的复合材料[7]。

散热方式,辐射光谱,太阳光,人体

其中可见光(400-760nm)及近红外光(760-2500nm)的能量占阳光辐射总能量的 80%以上(如图1-2B)[8]。充分吸收阳光中的可见光及近红外光波段的能量并转化为热量，减少人体与环境之间的辐射热交换就能使纺织品拥有良好的发热保暖效果。图 1-2 (A)人体的散热方式;(B)太阳光辐射光谱
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ342.11

【参考文献】