[发明专利]一种导热凉感、吸湿排汗聚酰胺纤维材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种导热凉感、吸湿排汗聚酰胺纤维材料及其制备方法，通过溶液混合絮凝分离的方式一步实现了二维层状导热材料在聚酰胺母粒中的高含量添加和均匀分散，进一步将干燥后的聚酰胺母粒与聚酰胺切片熔融混合，经过异型喷丝孔板纺丝，得到导热凉感、吸湿排汗聚酰胺纤维。本发明同步实现了导热材料与聚酰胺材料之间的强相互作用，并保证导热材料在聚合物中获得均匀分散。利用聚酰胺材料中亲水官能团的存在以及纺丝过程中纤维表面微观异型沟槽结构的构筑，实现所制备的聚酰胺基复合纤维具备良好机械性能、导热凉感和吸湿排汗的优异效果。

技术领域

本发明涉及功能纤维制备领域，具体的，涉及一种导热凉感、吸湿排汗聚酰胺纤维及其制备方法。

背景技术

随着人们对健康、环保、舒适型纺织品要求的提高，功能化、差别化纤维的开发成为化学纤维产业的发展方向。聚酰胺纤维(导热系数为0.26-0.35W/m·k) 作为一种具有优异机械性能及良好纺织加工性能的合成纤维，是民用纺织品领域中不可或缺的纤维品种。开发具备导热凉感、吸湿排汗的聚酰胺纤维对于夏季清凉面料及成衣的制作具有显著的实际意义。凉感纤维的作用机理可以通过加快汗液的蒸发来实现，例如将纤维的截面形状设计为中空四管状结构，使纤维的毛细效应大大增加，比表面积的增加赋予纤维制造面料优异的吸湿、排汗性能，从而实现舒适凉爽的功能。然而，空气的导热系数极低，中空管状结构纤维所带来的凉爽来自于吸湿排汗蒸发过程带走的热量。也有通过设计皮芯复合结构纤维实现凉爽纤维的制备，例如将纤维的皮层设计为吸湿性强的聚乙烯醇，芯层为聚酯或者聚酰胺纤维，表层的聚乙烯醇具有亲水基，通过水分的导热和蒸发散热实现凉爽的感觉，然而纤维皮层较强的吸湿性可能会严重影响人体着装舒适性。还有一种通过在纤维中添加玉石粉、云母粉、冰片等无机粒子物质，通过提升纤维的导热性能达到凉爽效果的方法，然而无机粒子粒径小，惰性的粒子表面使其很容易自聚集形成尺寸较大的团聚体，由此严重影响了熔融纺丝过程的顺利进行。由此可见，从导热本质上解决纤维材料的凉爽功能，首先需要解决的就是如何实现纺丝用高导热功能母粒中导热粉体的均匀分散和高含量添加。以往通常利用熔融混合螺杆挤出来制备高导热功能聚酰胺母粒，但是无机粉体的加入会降低熔体的流动性能，进而使导热材料的高剂量添加很难实现，另一方面熔融混合过程会导致聚酰胺分子链的断裂以及降解，影响纤维的机械力学性能。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种导热凉感、吸湿排汗聚酰胺纤维材料及其制备方法，通过提高纤维材料导热系数来实现织物的凉感功能，在不显著影响功能母粒熔体流动性能以及聚酰胺分子链结构的前提下，实现二维层状导热材料(石墨烯、六方氮化硼、MXene)在聚酰胺母粒中的大剂量添加和均匀分散，进一步将干燥后的聚酰胺母料与聚酰胺切片熔融后，经过异型喷丝孔板纺丝，获得具有良好机械力学性能的导热凉感、吸湿排汗聚酰胺纤维。

本发明是通过下述技术方案来实现的。

本发明的导热凉感、吸湿排汗聚酰胺纤维材料，包括以下质量比的原料：

聚酰胺切片80-95份；导热聚酰胺母粒5-20份；

所述导热聚酰胺母粒包括聚酰胺切片90-95份；二维层状导热材料5-10份；偶联剂0.5-5份。

对于上述技术方案，本发明还有进一步优选的方案：

优选的，所述二维层状导热材料为石墨烯、六方氮化硼或二维层状MXene 碳化物中的一种或者几种，所述二维层状MXene碳化物为刻蚀剥离的Ti₃AlC₂。

优选的，所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三乙氧基硅烷或 N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或者几种。

进而，本发明给出了上述导热凉感、吸湿排汗聚酰胺纤维材料的制备方法，包括如下步骤：

A.制备导热聚酰胺母粒