一种吸湿发热纱线及其制备与染色方法
【专利摘要】本发明提供了一种吸湿发热纱线及其制备和染色方法。所述的吸湿发热纱线，其特征在于，由质量分数为20～40％改性咖啡炭涤纶短纤及质量分数为60～80％粘胶短纤组成，其中改性咖啡炭涤纶短纤和粘胶短纤的总量为100wt％。本发明引入的亲水基团能提高纤维吸湿率，同时与粘胶染色时可以实现用活性染料同浴匹染，大大减少染色工序，降低染色成本并且提高染色均匀度。这种纱线可广泛应用与服用领域，尤其是家用内衣等纺织品。
【专利说明】
一种吸湿发热纱线及其制备与染色方法
技术领域
[0001] 本发明涉及纺织技术领域，具体地说，一种吸湿发热纱线及其制备与染色方法。
【背景技术】
[0002] 随着人民生活水平的提高，服装的功能也在向着多元化发展，不仅是局限于单纯 的蔽体和保暖。同时人们对于服装的舒适性、环保性等要求也越来越高。如此就要求服装原 料有更大的加工空间，能适应不同需求。冬天为了穿着舒适美丽，吸湿发热的面料应运而 生。而吸湿发热面料的重点是吸湿发热纱线的制备。吸湿发热的原理为：（1)纱线中纤维分 子上强亲水性的极性基团与空气中具有高动能的水蒸气分子通过氢键结合，使得高动能的 水蒸气分子被纤维分子吸附而静止，由能量守恒定理可知，物体由动态变为静态，在没有势 能变化的条件下，必将动能转化成热能，致使纤维材料具有吸湿发热性能(如图1); (2)利用 相态变化事发生的能量变化，即水蒸气转化为液体时会向外界放热。纱线通过吸收空气中 或者人体所散发的水蒸气，并将其转化成液体发热，致使该纱线具有吸湿发热功能（如图 2)。目前市场上使用最多的原料就是粘胶与涤纶，并且在涤纶中添加咖啡炭以增强保暖效 果。但是咖啡炭涤纶在制备过程中咖啡炭的分散性仍然存在问题。
[0003] 专利申请号为201410664312.2的专利文件中描述了一种咖啡炭纤维的制备方法， 该发明为咖啡炭纱线。咖啡炭纱线包括10_40wt%的白色咖啡炭涤纟仑短纤，30-45wt%的腈 纶短纤及余量的粘胶。并且通过母粒与聚酯切片共混纺丝的方法得到咖啡炭涤纶。由于采 用共混方法，故而存在咖啡炭颗粒在聚酯中分散不均的问题。
[0004] 同时在后道加工上，涤纶与纤维素纤维由于本身性质，在染色时需要多道工序，成 本较大，并且最终产品染色均匀性也较差。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种吸湿发热纱线及其制备与染色 方法。通过改性咖啡炭涤纶短纤和粘胶短纤组成，使其具有吸湿发热的功能，同时解决了普 通咖啡炭涤纶与纤维素纤维同时染色时程序复杂、染色均匀性差的问题。
[0006] 为了达到上述目的，本发明提供了一种吸湿发热纱线，其特征在于，由质量分数为 20~40 %改性咖啡炭涤纶短纤及质量分数为60~80 %粘胶短纤组成，其中改性咖啡炭涤纶 短纤和粘胶短纤的总量为l〇〇wt%。
[0007] 优选地，所述的改性咖啡炭涤纶短纤的截面为中空结构。
[0008] 优选地，所述的改性咖啡炭涤纟仑短纤的长度为38mm，纤度为1.33~1.67dtex，断裂 强度为3.0~5. OcN/dtex，断裂伸长率为13~16%，初始模量为35.0~42. OcN/dtex。
[0009] 优选地，所述的粘胶短纤长度为38mm，纤度为1.33~1.67dtex，断裂强度为2.3~ 3 · 3cN/dtex，断裂伸长率为17~21 %，初始模量为46 · 0~51 · OcN/dtex。
[0010] 优选地，所述的改性咖啡炭涤纶短纤的制备方法包括:制备咖啡炭，制备Ti〇2改性 咖啡炭，将Ti02改性咖啡炭微粉化，制备混合多元醇，将Ti0 2改性咖啡炭添加到混合多元醇 中，打浆，将所得浆液与对苯二甲酸进行酯化反应后，再进行缩聚反应，经过纺丝、集束、后 牵伸、卷曲、热定型、切断得到预定长度的改性咖啡炭涤纶短纤。
[0011]更优选地，所述的咖啡炭的制备方法包括:利用废弃的咖啡渣，将其浸渍于酸中； 取浸渍过的咖啡炭，先经过150~180°C的干燥处理1~3小时，之后将温度升至600~700°C 煅烧0.5~2小时，然后再升温至800~1000°C煅烧1~3小时，得到咖啡炭。
[0012] 更优选地，所述的Ti〇2改性咖啡炭的制备方法包括:在搅拌速度为2000~2500r/ min情况下将钛酸四丁酯滴加到无水乙醇中，室温下搅拌得到溶液a;将无水乙醇、蒸馏水和 冰乙酸混合得到混合液b，然后将混合液b滴入溶液a中，搅拌得到二氧化钛前驱体溶胶；向 溶胶中投入咖啡炭，密封浸渍一段时间，然后用无水乙醇和去离子水依次洗涤，干燥，隔绝 空气煅烧，制得Ti0 2/咖啡炭。
[0013] 优选地，所述的微粉化的方法为球磨法、高速离心法或纳米技术，微分化后的Ti〇2 改性咖啡炭的粒径为40~300纳米级。
[0014] 优选地，所述的混合多元醇的制备包括:将乙二醇、季戊四醇、山梨醇和TWEEN 20 按照100:0.05~5:0.05~5:0.05~5的质量比配置成混合多元醇，控制混合多元醇的粘度 和表面张力，使得混合多元醇能将Ti0 2/咖啡炭包裹，并防止Ti02/咖啡炭沉降。
[0015] 优选地，所述的Ti〇2改性咖啡炭和对苯二甲酸的质量比为0.5~5:100。
[0016]优选地，所述的"将所得浆液与对苯二甲酸进行酯化反应"的具体步骤包括:将所 得浆液与对苯二甲酸加入酯化反应釜，加入钛系催化剂和/或锑系催化剂，以及热稳定剂和 抗氧化剂，进行反应。
[0017] 更优选地，所述的对苯二甲酸与混合多元醇的摩尔比1:1.05~1.5。
[0018] 更优选地，所述的酯化反应的压力为0.01~0.5MPa。
[0019] 更优选地，所述的酯化反应的温度为245~260°C，酯化反应的时间为0.5~4h。
[0020] 更优选地，所述的钛系催化剂和/或锑系催化剂的加入量为120~550ppm，基数为 对苯二甲酸的质量。
[0021] 更优选地，所述的钛系催化剂为钛酸四丁酯和乙二醇钛中的至少一种。
[0022]更优选地，所述的锑系催化剂为三氧化二锑、醋酸锑和乙二醇锑中的至少一种。 [0023] 更优选地，所述的热稳定剂的加入量为对苯二甲酸质量的0.001~0.02wt %，所述 的抗氧化剂的加入量为对苯二甲酸质量的〇. 001~〇. 〇3wt%。
[0024]更优选地，所述的抗氧化剂为抗氧化剂1010、抗氧化剂168和抗氧化剂616中的至 少一种。
[0025]更优选地，所述的热稳定剂为磷酸三甲酯、烷基磷酸二酯和三（壬苯基）亚磷酸酯 中的至少一种。
[0026]更优选地，所述的缩聚反应的温度保持在260~290°C，时间为2~6h。
[0027] 本发明还提供了上述的吸湿发热纱线的制备方法，其特征在于，包括:将改性咖啡 炭涤纶短纤和粘胶短纤按比例进行混合，其中改性咖啡炭涤纶短纤占20~40wt%，粘胶短 纤占60~80wt %，且改性咖啡炭涤纶短纤和粘胶短纤的总量为lOOwt % ;将改性咖啡炭涤纶 短纤和黏胶短纤的混合物依序通过开清工序、梳棉工序、精梳工序、并条工序、粗纱工序以 及细纱工序，获得吸湿发热纱线。
[0028] 优选地，所述的开清工序中，改性咖啡炭涤纶短纤和黏胶短纤干重定为3 5 0~ 400g/m，综合打手速度为800~900r/min，棉卷罗拉转速10~12r/min，伸长率10~20%，棉 卷质量不匀率控制在1 %以下。
[0029] 优选地，所述的梳棉工序中，锡林转速300~350r/min，道夫转速15~18r/min，刺 车昆转速700~750r/min，盖板速度80~100mm/min，给棉板与刺辑隔距0.2~0.3mm，刺辑与锡 林隔距0.15~0.20mm，锡林道夫隔距0.1~0.15mm，短纤混合物的生条定量为12~20g/5m。
[0030] 优选地，所述的精梳工序中，采用后退给棉的方式，给棉长度5~6mm，锡林转速250 ~3001'/111；[11，毛刷1100~12001'/111；[11，落棉隔距刻度选择为8~9，梳理隔距0.40~0.50111111，落 棉率15~20%，精梳条定量为15~20g/5m。
[0031] 优选地，所述的并条工序中，干定量15~20g/5m，总牵伸6~9倍，后牵伸倍数1.3~ 1.9倍。
[0032] 优选地，所述的粗纱工序中，罗拉隔距11mm X 26mmX 32mm，钳口隔距5~6mm，锭子 转速800~900r/min，粗纱干定量4~6g/10m，设计捻系数70~100,总牵伸倍数5~8倍，后牵 伸倍数1.1~1.2倍。
[0033] 优选地，所述的细纱工序中，细纱干定量15~20/100m，钳口隔距2~2.5mm，罗拉隔 距18mmX30mm，捻度70~80捻/10cm，总牵伸倍数25~30倍，后区牵伸1.20~1.40倍。
[0034] 本发明还提供了上述的吸湿发热纱线的染色方法，其特征在于，包括：配制染色 液，所述的染色液含有染料及助剂，调整pH值，将织物加入染色液进行染色，中和，得到染色 后的吸湿发热纱线。
[0035] 与现有技术相比，本发明的积极效果是：
[0036] (1)采用双组份即可达到具有吸湿发热功能的目的，并且在咖啡炭涤纶中引入亲 水基团能增强其吸湿效应，同时还有除臭快干的功能，可广泛应用于服装尤其是内衣和家 纺等领域，且可以通过调节改性咖啡炭涤纶短纤和粘胶短纤在纱线中的比例来调节纱线的 功能效应。
[0037] (2)使用本纱线织成的面料在性能测试时，最高升温值可达5~7度(标准为4度）， 平均升温值可达3.3~4度(标准为3度）。
[0038] (3)改性咖啡炭涤纶和粘胶在后道染色时可以用活性染料实现同浴匹染，大大减 少染色工序，降低染色成本，同时染色均匀度高于普通涤纶与粘胶一同染色时的染色均匀 度。
[0039] (4)改性咖啡炭纤维生产原料来自回收的咖啡渣，环保回收再利用，达到了节能减 碳的目的。咖啡渣在炭化过程中可以产生大量的矿物质，这些矿物质能作用于外界和人体 所发射的红外线并使之转化为热能，似的纤维具有升温保暖功能。
[0040] (5)咖啡炭结构空隙大，表面粗糙，将咖啡炭导入纤维，制成功能性纺织品，能迅速 将皮肤产生的湿气或是外来水分吸收并迅速挥发快干。
[0041] (6)粘胶纤维作为吸湿发热的主体，咖啡炭涤纶短纤由于咖啡炭具有孔隙结构而 具有快速导湿的作用；引入的亲水基团能提高纤维吸湿率，同时与粘胶染色时可以实现用 活性染料同浴匹染，大大减少染色工序，降低染色成本并且提高染色均匀度。这种纱线可广 泛应用与服用领域，尤其是家用内衣等纺织品。
【附图说明】
[0042]图1是两种吸湿发热机理的示意图一。
[0043]图2是两种吸湿发热机理的示意图二。
[0044] 图1所示机理为:纱线表面的亲水基团吸附空气中作无规运动的水分子，水分子因 从无规运动状态转为静止状态，其动能转化为热能，起到发热的功能；
[0045] 图2所示机理为:气态水分子在纱线表面发生相态变化，水从气态转化为液态，放 出热量，从而起到吸湿发热的功能。
【具体实施方式】
[0046] 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明 而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人 员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定 的范围。
[0047] 实施例1
[0048] 一种吸湿发热纱线，由质量分数为20 %改性咖啡炭涤纶短纤及质量分数为80 %粘 胶短纤组成，其中改性咖啡炭涤纶短纤和粘胶短纤的总量为l〇〇wt%。所述的改性咖啡炭涤 纶短纤维截面为中空结构。
[0049] 所述的粘胶短纤长度为38mm，纤度为1.33dtex，断裂强度为2.81〇1'1/(1丨61，断裂伸 长率为19.1 %，初始模量为49.29cN/dtex。
[0050]所述的吸湿发热纱线的制备方法为：
[0051 ] 1、制备改性咖啡炭涤纶短纤：
[0052] (1)咖啡炭制备
[0053]利用废弃的咖啡渣，将其与50%质量浓度的磷酸以质量比2:1的比例混合，在100 °C下浸渍2小时，取浸渍过的咖啡炭，先经过150°C的干燥处理3小时，之后将温度升至700°C 煅烧0.5小时，然后再升温至1000°C煅烧1小时，得到咖啡炭;使咖啡渣的晶体向与孔隙呈现 最佳状态，并除去咖啡渣孔洞内的油与淀粉等有机物；
[0054] (2)制备Ti02改性咖啡炭：
[0055] 在搅拌速度为2000r/min情况下将10ml钛酸四丁酯缓慢滴加到30ml无水乙醇中， 室温下持续搅拌3小时得到溶液a;将10ml无水乙醇、1.3ml蒸馏水、lml冰乙酸混合得到混合 液b，然后将混合液b缓慢滴入溶液a中，并继续搅拌40min得到二氧化钛前驱体溶胶。向溶胶 中投入20g制备的咖啡炭，继续搅拌1小时后密封浸渍24小时。然后用无水乙醇、去离子水依 次洗涤数遍，在120°C下干燥3小时，隔绝空气在450°C的马弗炉中煅烧3小时，制得Ti0 2/咖 啡炭。
[0056] (3)将Ti02改性咖啡炭微粉化：
[0057] 将得到的Ti02/咖啡炭采用球磨法进行微粉化，研磨成粒径为40~300纳米的Ti02 改性咖啡炭；
[0058] (4)混合多元醇的制备：
[0059] 将乙二醇:季戊四醇：山梨醇:TWEEN 20按照100:0.05:0.05:0.05的质量比配置成 混合多元醇，控制混合多元醇的粘度和表面张力，使得混合多元醇能将Ti〇2/咖啡炭包裹， 并防止Ti〇 2/咖啡炭沉降。
[0060] (5)打浆
[0061 ] 将Ti〇2改性咖啡炭240g添加到混合多元醇3.70kg中，然后以1000r/min速度进行 高速打浆，使Ti02/咖啡炭与混合多元醇充分混合，保证Ti02/咖啡炭分散均匀；
[0062] (6)酯化反应
[0063]将所得浆液与对苯二甲酸8kg加入酯化反应釜，同时加入催化剂乙二醇锑，加入量 为120ppm，基数为对苯二甲酸的质量），以及热稳定剂磷酸三甲酯，用量是对苯二甲酸质量 的O.OOlwt%和抗氧化剂1010,用量是对苯二甲酸质量的O.OOlwt%，进行酯化反应;酯化反 应的压力为〇. OIMPa;酯化反应的温度为245°C，酯化反应的时间为4h;所述浆液中的Ti02改 性咖啡炭的质量为对苯二甲酸的〇.5wt%。对苯二甲酸与混合多元醇的摩尔比1:1.05;
[0064] (7)将酯化反应的混合物进行缩聚反应，缩聚反应的温度保持在290°C;所述的缩 聚反应持续2.5h。
[0065] (8)经过纺丝、集束、后牵伸、卷曲、热定型、切断得到改性咖啡炭涤纟仑短纤；
[0066] 所述的改性咖啡炭涤纶短纤长度为38mm，纤度为1.67dtex，断裂强度为4.30cN/ dtex，断裂伸长率为15.0 %，初始模量为38.72cN/dtex。
[0067] 2、将改性咖啡炭涤纶短纤和粘胶短纤按比例进行混合；
[0068] 3、将改性咖啡炭涤纶短纤和黏胶短纤的混合物依序通过开清工序、梳棉工序、精 梳工序、并条工序、粗纱工序以及细纱工序，获得吸湿发热纱线。
[0069] (1)开清工序
[0070] 改性咖啡炭涤纶短纤和黏胶短纤干重定为350g/m，综合打手速度为800r/min，棉 卷罗拉转速10~12r/min，伸长率15%，棉卷质量不勾率控制在1 %以下。
[0071] (2)梳棉工序
[0072] 梳棉工序一定要保持机械状态良好，并保持棉网的清晰度，没有破边、破洞等现 象。
[0073] 选用AC2030型锡林针布，梳棉机针布充塞少、纤维负荷轻、纤维转移率高、纤维损 伤少，减少纤维弯钩和棉结数量。纺化纤时梳棉机主要工艺参数:锡林转速300r/min，道夫 转速15r/min，刺辑转速700r/min，盖板速度80mm/min，给棉板与刺辑隔距0.2mm，刺辑与锡 林隔距0.15mm，锡林道夫隔距0.1mm，短纤混合物的生条定量为12g/5m。
[0074] (3)精梳工序
[0075] 米用后退给棉的方式，给棉长度5~6mm，锡林转速250r/min，毛刷1100r/min，落棉 隔距刻度选择为8，梳理隔距0.40mm，落棉率15%，精梳条定量为15g/5m。
[0076] (4)并条工序
[0077] 为了提高混合效果，增加纤维的伸直平行度，6根条预并后，再将4根预并条进行2 道混并。并条机后牵伸偏大掌握以利于消除纤维弯钩，相对湿度要尽量保持在65 %左右。干 定量15g/5m，总牵伸6倍，后牵伸倍数1.3倍。
[0078] (5)粗纱工序
[0079] 罗拉隔距llmmX 26mmX 32mm，钳口隔距5mm，锭子转速800r/min，粗纱干定量4g/ l〇m，设计捻系数70,总牵伸倍数5倍，后牵伸倍数1.1倍。
[0080] (6)细纱工序
[0081 ] 细纱干定量15/100m，钳口隔距2_，罗拉隔距18_X 30mm，捻度70捻/10cm，总牵伸 倍数25倍，后区牵伸1.20倍。
[0082]所述的吸湿发热纱线的染色方法为：
[0083] (1)配制染色液，所述的染色液含有染料和助剂，染料及助剂的用量比例按照表1 所示，将染料和助剂称量放入料筒中，用少量的冷水调成浆糊状，然后加入附缸中，加入60 °C热水，再运行附缸，使染料搅拌均匀；
[0084] 表1染色过程中染料及助剂用量表
[0085]
[0086] (2)注入其对应容积的水(66.75L)，加热至相应的温度50°C ;
[0087] (3)加入烧碱，调节pH值到对应的12.5后，加入吸湿发热纱线，开始染色40min，浴 比为1:20;
[0088] (4)加入冰醋酸中和，至织物pH值为中性，然后排水，清洗附缸后进行常规后处理 过程，得到染色的吸湿发热纱线。
[0089]用此吸湿发热纱线制备的克重为300g的炜平针针织物，按照FZ 73036-2010测试 其吸湿发热性能，30分钟内最高升温值为6.4°C，平均升温值为3.4°C。
[0090] 实施例2
[0091 ] -种多吸湿发热纱线，由质量分数为30 %改性咖啡炭涤纶短纤及质量分数为70 % 粘胶短纤组成，其中改性咖啡炭涤纶短纤和粘胶短纤的总量为l〇〇wt%。所述的改性咖啡炭 涤纶短纤维截面为中空结构。
[0092] 所述的粘胶短纤长度为38mm，纤度为1.33dtex，断裂强度为2.81〇1'1/(1丨61，断裂伸 长率为19.1 %，初始模量为49.29cN/dtex。
[0093]所述的吸湿发热纱线的制备方法为：
[0094] 1、制备改性咖啡炭涤纶短纤：
[0095] (1)咖啡炭制备
[0096] 利用废弃的咖啡渣，将其与50%质量浓度的磷酸以质量比2:1的比例混合，在100 °C下浸渍2小时，取浸渍过的咖啡炭，先经过180°C的干燥处理1小时，之后将温度升至600°C 煅烧2小时，然后再升温至800°C煅烧3小时，得到咖啡炭;使咖啡渣的晶体向与孔隙呈现最 佳状态，并除去咖啡渣孔洞内的油与淀粉等有机物；
[0097] (2)制备Ti02改性咖啡炭：
[0098] 在搅拌速度为2300r/min情况下将10ml钛酸四丁酯缓慢滴加到30ml无水乙醇中， 室温下持续搅拌3小时得到溶液a;将10ml无水乙醇、1.3ml蒸馏水、lml冰乙酸混合得到混合 液b，然后将混合液b缓慢滴入溶液a中，并继续搅拌40min得到二氧化钛前驱体溶胶。向溶胶 中投入20g制备的咖啡炭，继续搅拌1小时后密封浸渍24小时。然后用无水乙醇、去离子水依 次洗涤数遍，在120°C下干燥3小时，隔绝空气在450°C的马弗炉中煅烧3小时，制得Ti02/咖 啡炭。
[0099] (3)将Ti02改性咖啡炭微粉化：
[0100] 将得到的Ti02/咖啡炭采用球磨法进行微粉化，研磨成粒径为40~300纳米的Ti0 2 改性咖啡炭；
[0101] (4)混合多元醇的制备：
[0102] 将乙二醇:季戊四醇：山梨醇:TWEEN 20按照100:0.05:0.05:0.05的质量比配置成 混合多元醇，控制混合多元醇的粘度和表面张力，使得混合多元醇能将Ti〇 2/咖啡炭包裹， 并防止Ti〇2/咖啡炭沉降。
[0103] (5)打浆
[0104] 将Ti02改性咖啡炭240g添加到混合多元醇3.70g中，然后以1000r/min速度进行高 速打浆，使Ti〇2/咖啡炭与混合多元醇充分混合，保证Ti〇2/咖啡炭分散均匀；
[0105] (6)酯化反应
[0106] 将所得浆液与对苯二甲酸8kg加入酯化反应釜，同时加入催化剂乙二醇钛，加入量 为300ppm，基数为对苯二甲酸的质量，以及热稳定剂磷酸三甲酯，用量是对苯二甲酸质量的 0.0 lwt %和抗氧化剂616，用量是对苯二甲酸质量的0.015wt %，进行酯化反应;酯化反应的 压力为0.25MPa;酯化反应的温度为260°C，酯化反应的时间为4h;所述浆液中的Ti0 2改性咖 啡炭的质量为对苯二甲酸的2.5%。对苯二甲酸与混合多元醇的摩尔比1:1.25;
[0107] (7)将酯化反应的混合物进行缩聚反应，缩聚反应的温度保持在290°C;所述的缩 聚反应持续2h。
[0108] (8)经过纺丝、集束、后牵伸、卷曲、热定型、切断得到改性咖啡炭涤纟仑短纤；
[0109] 所述的改性咖啡炭涤纶短纤长度为38mm，纤度为1.67dtex，断裂强度为4.13CN/ dtex，断裂伸长率为14.7 %，初始模量为37.56cN/dtex。
[0110] 2、将改性咖啡炭涤纶短纤和粘胶短纤按比例进行混合；
[0111] 3、将改性咖啡炭涤纶短纤和黏胶短纤的混合物依序通过开清工序、梳棉工序、精 梳工序、并条工序、粗纱工序以及细纱工序，获得吸湿发热纱线。
[0112] (1)开清工序
[0113] 改性咖啡炭涤纶短纤和黏胶短纤干重定为380g/m，综合打手速度为850r/min，棉 卷罗拉转速llr/min，伸长率15%左右，棉卷质量不勾率控制在1 %以下。
[0114] (2)梳棉工序
[0115] 梳棉工序一定要保持机械状态良好，并保持棉网的清晰度，没有破边、破洞等现 象。选用AC2030型锡林针布，梳棉机针布充塞少、纤维负荷轻、纤维转移率高、纤维损伤少， 减少纤维弯钩和棉结数量。纺化纤时梳棉机主要工艺参数:锡林转速330r/min，道夫转速 16r/min，刺辑转速725r/min，盖板速度90mm/min，给棉板与刺辑隔距0.25mm，刺辑与锡林隔 距0.18mm，锡林道夫隔距0.13mm，短纤混合物的生条定量为16g/5m。
[0116] (3)精梳工序
[0117] 米用后退给棉的方式，给棉长度5.5mm，锡林转速270r/min，毛刷1150r/min，落棉 隔距刻度选择为8，梳理隔距0.45mm，落棉率17%，精梳条定量为17g/5m。
[0118] (4)并条工序
[0119] 为了提高混合效果，增加纤维的伸直平行度，6根条预并后，再将4根预并条进行2 道混并。并条机后牵伸偏大掌握以利于消除纤维弯钩，相对湿度要尽量保持在65 %左右。干 定量17g/5m，总牵伸7.5倍，后牵伸倍数1.6倍。
[0120] (5)粗纱工序
[0121 ] 罗拉隔距11mmX 26mmX 32mm，钳口隔距5.5mm，锭子转速850r/min，粗纱干定量5g/ l〇m，设计捻系数85,总牵伸倍数6.5倍，后牵伸倍数1.15倍。
[0122] (6)细纱工序
[0123] 细纱干定量17/100m，钳口隔距2.3mm，罗拉隔距18mm X 30mm，捻度75捻/10cm，总牵 伸倍数27倍，后区牵伸1.30倍。
[0124] 所述的吸湿发热纱线的染色方法为：
[0125] (1)配制染色液，所述的染色液含有染料和助剂，染料及助剂的用量比例按照表1 所示，将染料和助剂称量放入料筒中，用少量的冷水调成浆糊状，然后加入附缸中，加入60 °C热水，再运行附缸，使染料搅拌均匀；
[0126] 表2染色过程中染料及助剂用量表
[0127]
[0128] (2)注入其对应容积的水(66.75L)，加热至相应的温度50°C ;
[0129] (3)加入烧碱，调节pH值到对应的12.5后，加入吸湿发热纱线，开始染色40min，浴 比为1:20;
[0130] (4)加入冰醋酸中和，至织物pH值为中性，然后排水，清洗附缸后进行常规后处理 过程，得到染色的吸湿发热纱线。
[0131] 用此吸湿发热纱线制备的克重为200g的炜平针针织物，按照FZ 73036-2010测试 其吸湿发热性能，30分钟内最高升温值为6.3 °C，平均升温值为3.3 °C。
[0132] 实施例3
[0133] -种吸湿发热纱线，由质量分数为40 %改性咖啡炭涤纶短纤及质量分数为60 %粘 胶短纤组成，其中改性咖啡炭涤纶短纤和粘胶短纤的总量为l〇〇wt%。所述的改性咖啡炭涤 纶短纤维截面为中空结构。
[0134] 所述的粘胶短纤长度为38mm，纤度为1.33dtex，断裂强度为2.81〇1'1/(1丨61，断裂伸 长率为19.1 %，初始模量为49.29cN/dtex。
[0135]所述的吸湿发热纱线的制备方法为：
[0136] 1、制备改性咖啡炭涤纶短纤：
[0137] (1)咖啡炭制备
[0138] 利用废弃的咖啡渣，将其与50%质量浓度的磷酸以质量比2:1的比例混合，在100 °C下浸渍2小时，取浸渍过的咖啡炭，先经过170°C的干燥处理2小时，之后将温度升至700°C 煅烧1小时，然后再升温至900 °C煅烧1小时，得到咖啡炭;使咖啡渣的晶体向与孔隙呈现最 佳状态，并除去咖啡渣孔洞内的油与淀粉等有机物；
[0139] (2)制备Ti02改性咖啡炭：
[0140] 在搅拌速度为2500r/min情况下将10ml钛酸四丁酯缓慢滴加到30ml无水乙醇中， 室温下持续搅拌3小时得到溶液a;将10ml无水乙醇、1.3ml蒸馏水、lml冰乙酸混合得到混合 液b，然后将混合液b缓慢滴入溶液a中，并继续搅拌40min得到二氧化钛前驱体溶胶。向溶胶 中投入20g制备的咖啡炭，继续搅拌1小时后密封浸渍24小时。然后用无水乙醇、去离子水依 次洗涤数遍，在120°C下干燥3小时，隔绝空气在450°C的马弗炉中煅烧3小时，制得Ti0 2/咖 啡炭。
[0141] (3)将Ti02改性咖啡炭微粉化：
[0142] 将得到的Ti02/咖啡炭采用球磨法进行微粉化，研磨成粒径为40~300纳米的Ti02 改性咖啡炭；
[0143] (4)混合多元醇的制备：
[0144] 将乙二醇:季戊四醇：山梨醇:TWEEN 20按照100: 5: 5: 5的质量比配置成混合多元 醇，控制混合多元醇的粘度和表面张力，使得混合多元醇能将Ti〇2/咖啡炭包裹，并防止 Ti02/咖啡炭沉降。
[0145] (5)打浆
[0146] 将Ti〇2改性咖啡炭240g添加到混合多元醇3.70kg中，然后以1000r/min速度进行 高速打浆，使Ti02/咖啡炭与混合多元醇充分混合，保证Ti02/咖啡炭分散均匀；
[0147] (6)酯化反应
[0148] 将所得浆液与对苯二甲酸8kg加入酯化反应釜，同时加入催化剂三氧化二锑，加入 量为550ppm，基数为对苯二甲酸的质量，以及热稳定剂磷酸三甲酯，用量是对苯二甲酸质量 的0.02wt %和抗氧化剂168，用量是对苯二甲酸质量的0.03wt %，进行酯化反应;酯化反应 的压力为0.5MPa;酯化反应的温度为255°C，酯化反应的时间为2h;所述浆液中的Ti0 2改性 咖啡炭的质量为对苯二甲酸的5%。对苯二甲酸与混合多元醇的摩尔比1:1.5;
[0149] (7)将酯化反应的混合物进行缩聚反应，缩聚反应的温度保持在280°C;所述的缩 聚反应持续6h。
[0150] (8)经过纺丝、集束、后牵伸、卷曲、热定型、切断得到改性咖啡炭涤纟仑短纤；
[0151] 所述的改性咖啡炭涤纶短纤长度为38mm，纤度为1.67dtex，断裂强度为4.92cN/ dtex，断裂伸长率为15.7 %，初始模量为39.1 cN/dtex。
[0152] 2、将改性咖啡炭涤纶短纤和粘胶短纤按比例进行混合；
[0153] 3、将改性咖啡炭涤纶短纤和黏胶短纤的混合物依序通过开清工序、梳棉工序、精 梳工序、并条工序、粗纱工序以及细纱工序，获得吸湿发热纱线。
[0154] (1)开清工序
[0155] 改性咖啡炭涤纶短纤和黏胶短纤干重定为400g/m，综合打手速度为900r/min，棉 卷罗拉转速12r/min，伸长率20%左右，棉卷质量不勾率控制在1 %以下。
[0156] (2)梳棉工序
[0157] 梳棉工序一定要保持机械状态良好，并保持棉网的清晰度，没有破边、破洞等现 象。
[0158] 选用AC2030型锡林针布，梳棉机针布充塞少、纤维负荷轻、纤维转移率高、纤维损 伤少，减少纤维弯钩和棉结数量。纺化纤时梳棉机主要工艺参数:锡林转速350r/min，道夫 转速18r/min，刺辑转速750r/min，盖板速度100mm/min，给棉板与刺辑隔距0.3mm，刺辑与锡 林隔距0.20mm，锡林道夫隔距0.15mm，短纤混合物的生条定量为20g/5m。
[0159] (3)精梳工序
[0160] 米用后退给棉的方式，给棉长度6mm，锡林转速300r/min，毛刷1200r/min，落棉隔 距刻度选择为9，梳理隔距0.50mm，落棉率20 %，精梳条定量为20g/5m。
[0161] (4)并条工序
[0162] 为了提高混合效果，增加纤维的伸直平行度，6根条预并后，再将4根预并条进行2 道混并。并条机后牵伸偏大掌握以利于消除纤维弯钩，相对湿度要尽量保持在65 %左右。干 定量20g/5m，总牵伸9倍，后牵伸倍数1.9倍。
[0163] (5)粗纱工序
[0164] 罗拉隔距llmmX 26mmX 32mm，钳口隔距6mm，锭子转速900r/min，粗纱干定量6g/ l〇m，设计捻系数100，总牵伸倍数8倍，后牵伸倍数1.2倍。
[0165] (6)细纱工序
[0166] 细纱干定量20/100m，钳口隔距2.5mm，罗拉隔距18mm X 30mm，捻度80捻/10cm，总牵 伸倍数30倍，后区牵伸1.40倍。
[0167] 所述的吸湿发热纱线的染色方法为：
[0168] (1)配制染色液，所述的染色液含有染料和助剂，染料及助剂的用量比例按照表1 所示，将染料和助剂称量放入料筒中，用少量的冷水调成浆糊状，然后加入附缸中，加入60 °C热水，再运行附缸，使染料搅拌均匀；
[0169] 表3染色过程中染料及助剂用量表
[0170]
[0171] (2)注入其对应容积的水(66.75L)，加热至相应的温度50°C;
[0172] (3)加入烧碱，调节pH值到对应的12.5后，加入吸湿发热纱线，开始染色40min，浴 比为1:20;
[0173] (4)加入冰醋酸中和，至织物pH值为中性，然后排水，清洗附缸后进行常规后处理 过程，得到染色的吸湿发热纱线。
[0174] 用此吸湿发热纱线制备的克重为250g的炜平针针织物，按照FZ 73036-2010测试 其吸湿发热性能，30分钟内最高升温值为6.1°C，平均升温值为3.2 °C。
【主权项】
1. 一种吸湿发热纱线，其特征在于，由质量分数为20~40 %改性咖啡炭涤纶短纤及质 量分数为60~80%粘胶短纤组成，其中改性咖啡炭涤纟仑短纤和粘胶短纤的总量为100wt %。2. 如权利要求1所述的吸湿发热纱线，其特征在于，所述的改性咖啡炭涤纶短纤的长度 为38mm，纤度为1.33~1.67dtex，断裂强度为3.0~5.0cN/dtex，断裂伸长率为13~16%，初 始模量为35 · 0 ~42 · 0cN/dtex〇3. 如权利要求1所述的吸湿发热纱线，其特征在于，所述的粘胶短纤长度为38mm，纤度 为1.33~1.67dtex，断裂强度为2.3~3.3cN/dtex，断裂伸长率为17~21%，初始模量为 46.0~51.OcN/dtexo4. 如权利要求1所述的吸湿发热纱线，其特征在于，所述的改性咖啡炭涤纶短纤的制备 方法包括:制备咖啡炭，制备Ti02改性咖啡炭，将Ti0 2改性咖啡炭微粉化，制备混合多元醇， 将Ti02改性咖啡炭添加到混合多元醇中，打浆，将所得浆液与对苯二甲酸进行酯化反应后， 再进行缩聚反应，经过纺丝、集束、后牵伸、卷曲、热定型、切断得到预定长度的改性咖啡炭 涤纶短纤。5. 如权利要求4所述的吸湿发热纱线，其特征在于，所述的咖啡炭的制备方法包括:利 用废弃的咖啡渣，将其浸渍于酸中；取浸渍过的咖啡炭，先经过150~180 °C的干燥处理1~3 小时，之后将温度升至600~700 °C煅烧0.5~2小时，然后再升温至800~1000 °C煅烧1~3小 时，得到咖啡炭。6. 如权利要求4所述的吸湿发热纱线，其特征在于，所述的Ti02改性咖啡炭的制备方法 包括:在搅拌速度为2000~2500r/min情况下将钛酸四丁酯滴加到无水乙醇中，室温下搅拌 得到溶液a;将无水乙醇、蒸馏水和冰乙酸混合得到混合液b，然后将混合液b滴入溶液a中， 搅拌得到二氧化钛前驱体溶胶；向溶胶中投入咖啡炭，密封搅拌浸渍一段时间，然后用无水 乙醇和去离子水依次洗涤，干燥，隔绝空气煅烧，制得Ti0 2/咖啡炭。7. 如权利要求4所述的吸湿发热纱线，其特征在于，所述的混合多元醇的制备方法包 括:将乙二醇、季戊四醇、山梨醇和TWEEN 20按照100:0.05~5:0.05~5:0.05~5的质量比 配置成混合多元醇，控制混合多元醇的粘度和表面张力，使得混合多元醇能将Ti0 2/咖啡炭 包裹，并防止Ti02/咖啡炭沉降。8. 权利要求1-7中任一项所述的吸湿发热纱线的制备方法，其特征在于，包括:将改性 咖啡炭涤纶短纤和粘胶短纤按比例进行混合，其中改性咖啡炭涤纶短纤占20~40wt%，粘 胶短纤占60~80wt%，且改性咖啡炭涤纶短纤和粘胶短纤的总量为100wt% ;将改性咖啡炭 涤纶短纤和黏胶短纤的混合物依序通过开清工序、梳棉工序、精梳工序、并条工序、粗纱工 序以及细纱工序，获得吸湿发热纱线。9. 如权利要求8所述的吸湿发热纱线的制备方法，其特征在于，包括:所述的开清工序 中，改性咖啡炭涤纶短纤和黏胶短纤干重定为350~400g/m，综合打手速度为800~900r/ min，棉卷罗拉转速10~12r/min，伸长率10~20%左右，棉卷质量不勾率控制在1 %以下;所 述的梳棉工序中，锡林转速300~350r/min，道夫转速15~18r/min，刺辊转速700~750r/ min，盖板速度80~100mm/min，给棉板与刺辑隔距0.2~0.3mm，刺辑与锡林隔距0.15~ 0.20mm，锡林道夫隔距0.1~0.15mm，短纤混合物的生条定量为12~20g/5m。10. 权利要求1-7中任一项所述的吸湿发热纱线的染色方法，其特征在于，包括:配制染 色液，所述的染色液含有染料及助剂，调整pH值，将织物加入染色液进行染色，中和，得到染 色后的吸湿发热纱线。
【文档编号】D06P1/38GK105862206SQ201610356691
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月25日
【发明人】王朝生, 朱艺超, 王华平, 吉鹏, 郑耀伟, 邢周明, 朴宏, 徐慧玲, 李益仁, 梁天元
【申请人】东华大学