白色竹炭负离子复合功能涤纶短纤维的制备与表征

白色竹炭负离子复合功能涤纶短纤维的制备与征 白色竹炭负离子复合功能涤纶短纤维的制 备与表征 研究 FiberResearch 白色竹炭负离子复合功能涤纶短纤维的制备与表征 刘玲玲,李青山,徐明双,李纪安 (1.亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室,燕lJJ大学,河北泰皇岛066004; 2.河北建材职业技术学院建筑材料系,河北秦皇岛066004; 3.张家港市安顺科技发展有限公司,江苏张家港2l5631) 摘要:介绍了竹炭,白竹成粉体的制备,_=}f其与I…,树脂混争,坊丝制得具有保健功能的白竹炭 负离子复合功能涤纶短纤维.结采表明:白竹炭负离予复合功能涤纶短纤维}}_有好吸附性,负离子释 放量明显高于普通涤纶短纤维,同时功能纤维具有较高的远红外射审, 关键词::白竹岌;负离子;功能涤纶短纤维;远红外 中图分类号:TQ342.21文献标识码:A文章编号:1001,7054(2010)08—0024—04 竹炭是竹材高温热解的同体产物,:fLllJ):发达, 比表面积大,具有很强的吸附能力ljI同时,竹炭 具有较强的去污,凋湿,除奥,杀菌,美容,隔热 等功能[21,可为人类创造良好的生活环境.作为功 能性的环境保护材料,竹炭}f{于其独特的性质和产 品的高附加值,越来越受到人们的重视,成为制' 研究领域的一个新热点{31.但是,竹炭趟细粉体颜 色是黑色,添加到纤维中后,将纤维的色度降低很 多.另外竹炭与染料之『日J容易发牛化学反应,造 服装面料出现不规则的庥点,影响外观, 的竹炭负离子纤维制成的成品而料不能进行染色, 只能做成黑色一种颜色.为增力u竹炭的应川性.本 项目制备了白色竹炭超细粉体,并将其与P坩 脂混合,纺丝制得具有保健功能的Ih竹炭负离复 合功能涤纶短纤维. 1实验 1.1原料与设备 竹炭:福建省建欧市钟IlI炭业公司饥制竹炭, 经秦皇岛市太极环纳米制品有I;EG,'-司制备的徽纳米 收稿日期:2010—05—05修回日期:201O-07,07 作者简介:刘玲玲(1986,)女,助教,主要研究方I句为空气负离 子和健康高分子材料. 24合成纤维SFC2010No.8 级竹炭微粉(竹炭粒径20,200llllq); 纳米I':纯度?98.5%,江苏河海纳米科技 有限公: 离子添枷剂安娜奥:AI1ion,纯度>/-99.5%, 燕人奇才科技发展有限公司; 涤纶厦纤维的要原:高黏涤纶树脂(黏 度【J.7tjl/g,张家港市安)ibOf;I-技发展有限公司),偶 联剂(密度O.97g/ns,南京曙光化工厂),纺丝助 剂: 双螺仆挤}I机.扫描电子显微镜$4800(喷 命.l作电压15kV),IC一1000型离子测定器, D1Y一6A23~型大气负离予洲量仪,IRE一2型红外 辐射洲量『义(8,14). 1.2竹炭的制备 炭q三产r艺包括料选择,热解工艺,加 f==7乏产后配套等f".竹材热斛一般经过=r燥,预炭 , 嵌ft-,{u煅烧等4'段 1.3白竹炭粉体的制备 本文选_f{=I具仃光催化性能的纳米材料TiO:和 天然矿物纳米负离子添_7Ju剂安娜奥,经化学作用, 使其负载列炭徽孔肇,制得具有负离子发射功 能的r1色竹炭走笪细粉体,人火改善了粉体的外观形 虢,一度以及粒度分布,达到协同反应,激活增 效,最大限度地提高粉体负离子发生量和远红外线 发射功能. 白竹炭超细粉体化学成份:C,AIO,MgO, ZnO,SiO2,ZrO2,Mn2O3,NiO,Cr20CO,CuO, Fe203,B203,TiO2,FeO,CaC等. 1.4白竹炭负离子功能涤纶短纤维的制备 工艺:高黏聚酯一真空干燥一混炼一负 离子远红外粉体添加一制成母粒一加入高黏聚酯切 片一真空干燥—熔融纺丝一卷绕一落桶一集束一三 级拉伸一卷曲一定形一烘干一切断一短纤维一 打包【q 1.4.I功能母粒制备工艺条件 螺杆各区温度分别为1区280c?,2区310?, 3区3l0qC,4区300?,5区290oC,6区290?, 7区290?.熔融,高压过滤,挤出. 1.4.2纺丝工艺的选择(见表1) 表1主要纺丝工艺 螺杆挤压机温度,?288-295 箱体温度276—280 上油率/%0.55 卷绕速度/(m/min)28oo 平衡温度25 平衡时间/}l8 2结果与讨论 2.1扫描电镜(SEM)观察 取竹炭,白竹炭粉体,白竹炭母粒和白竹炭负 离子功能涤纶短纤维制样,形貌观察,SEM照片 如图1-4. 圈l竹震形貌 由图1,3可知,炭化后竹材的外表面仍然保 留着竹材表皮粗糙不平的颗粒状态,继承了竹材的 多孔状构造特征.竹炭,白竹炭粉体和白竹炭母粒 表面凹凸不平,具有很多空隙和褶皱,这些都显着 增加了材料的比表面积,使其具有良好的吸附性. 图4为白竹炭负离子涤纶短纤维的扫描电镜照片, FiberResearch 研究论文 图2白竹炭粉体形貌 图3白竹炭母料形貌 圈4臼竹炭负禹子涤纶短纤维形貌 可看到纤维表面镶嵌着大量的自竹炭粉体,同时白 竹炭粉体不能完全被基体包埋,这种方式更有利于 自竹炭吸附细菌和人体皮肤排泄出来的过氧化物垃 圾,提高白竹炭粉体的:lf1效利. 2.2白竹炭负离子涤纶短纤维的负离子发生量 采用I(:一100()型离子测定器,洲定自竹炭负离 子功能布料和普通布半f释放离了的数值如表2. 表2自竹炭负离子涤纶短纤维与普通涤纶纤维经水洗后的浓度 白竹炭负离子涤纶短纤维普通涤纶短纤维负离子浓水洗次数 负离子浓度/(个/era1度/(个/era) O407()950 lO4()930 203980890 303950850 4038(m8(m 5037808oo 合成纤维SFC2010NO825 研究论文 FiberResearch 结果表明:白竹炭负离子功能涤纶短纤维负 离子释放量超过了3500个/cm.,而普通涤纶短纤 维负离子释放量低于1000个/cm[71.水洗不能显 着降低白竹炭负离子涤纶短纤维的负离子释放量, 说明功能涤纶短纤维负离子释放量稳定持久. 采用DLY一4G232型大气负离子测量仪,测定 了两种纤维织物静态与动态负离子释放量如图5, 8. 图5白竹炭负离子涤纶短纤维织物静态负离子释放量测试图 图6白竹炭负离子涤纶短纤维织物动态负离子释放量测试图 图5,8结果表明,白竹炭负离子功能布料静 态释放负离子量平均为1440个/cm,动态释放负 离子平均数为4173~'/cms;普通布料静态释放负 离子量平均为247个/cm.,动态释放负离子平均数 为969个/era,.可见,白竹炭负离子涤纶短纤维由 于白竹炭粉体的加入,负离子释放量明显高于普通 布料. 2.3白竹炭负离子涤纶短纤维远红外发射率的测 试 26合成纤维SFC2010No.8 图7普通涤纶短纤维织物静态负离子释放量测试图 图8晋通涤纶短纾维织物动态负离子释放量测试图 我们将纤维以及其后制成的布料进行远红外 发射率指标的测试,测试结果如表3. 由表3可知,白竹炭负离子涤纶短纤维产品具 有较高的远红外发射功能,其远红外线发射率 (8,14m)>0.86,有益于身体健康. 表3白竹炭负离子涤纶短纤维产品远红外法向全发射率测试结 样品名称测试结果测试 纤维O.86o 面料O.860 5O次洗涤后布料0.855GB/T7287—1987 100次洗涤后布料0.855 3结语 (1)从功能母粒经熔融纺丝后简单纺制,可制 得非黑色的竹炭功能性纤维,工艺流程可行. (2)由于白竹炭负离子涤纶短纤维表面镶嵌着 大量的白竹炭粉体,负离子释放量明显高于普通布 料,且负离子释放量稳定持久;其远红外线发射率 (8,14m)>0.86,有益于身体健康. 参考文献 [1]白杨.竹材加工剩余物制备竹炭的发展现状与前景展望[J].科技资 讯.2009,24:122—124. 【2】童勤荣.活性炭改性涤纶短纤维的研发及应用fJ].合成纤维, 2006,35(3):38-40. 【3]王建梅竹炭的魅力[J】.中国农业信息,2005,2:8-9. [4】周建斌.竹炭环境效应及作用机理的研究【I)J.南京林业大学博士 FlberResearch 研究论文 研究生学位论文,2005,06. [5]徐明双,李青山,周学俊一种白竹炭的研究及其制备方法:中国. 200910147865.x【P].2009-6-24. 【6]查安霞,衣卫京.三维卷曲中空竹炭/聚酯共混短纤维的生产工艺 探讨[J].合成纤维,2006,35(i1):46—48. 【7]杨瑞玲,曾新.灸离子涤纶短纤维的研制[J】.合成纤维,2002,3l(5): 29-31. PreparationandCharacterizationofWhiteBambooCharcoalAnionComplexFunctionsPolyesterStaple Fiber LIULing—ling,LIQing-shan,XUMing—shuang,LIJi—an (1.StateKeyLaboratoryofMetastableMaterialsScienceandTechnology,YanshanUniversity, Qinhuangdao066004,Hebei,China;2.DepartmentofBuildingMaterials,HebeiVocationaland TechnologyCollegeofBuildingMaterials,Qinhuangdao066004,Hebei,China;3.ZhangjiagangAnshun TechnologyDevelopmentCo.Ltd.,Zhangjiagang215631,Jiangsu,China) Abstract:Thispapermainlyintroducethepreparationofbamboocharcoalandwhitecharcoalpowder,and blendingwithPETresin,thenwhitecharcoalpolyesterstaplefiberwithhealthcareandanioncomp1ex functionisobtained.Technologicalprocessissimpleandnon— polluting.Theresuhsshowthatcomposite functionofwhitebamboocharcoalanionpolyesterstaplefiberhasagoodcharacteristicofadsorption,the anionreleasewassignificantlyhigherthanordinarypolyesterstaplefiber,functionalfiberhasahighfar ilffraredemissivity. Keywords:whitebamboocharcoal,anion,functionalpolyesterstaple, farinfrared 合成纤维SFC2010No.827