一种皮芯结构夜光间位芳纶纤维及其制备方法和应用技术

本申请公开了一种皮芯结构夜光间位芳纶纤维及其制备方法和应用，这种夜光间位芳纶纤维在离开有光环境后能够在黑暗环境中发出余辉，其制备方法包括夜光剂分散液的制备、聚合液的制备、皮层纺丝液和芯层纺丝液的制备，选择能够制得皮芯结构纤维的喷丝板，采用湿法纺丝进行纺丝，再经过凝固浴、水洗、烘干、热处理、卷曲、切断等过程，本方法得到的夜光间位芳纶的光余辉可持续10小时以上，且具有阻燃、高断裂强度、高伸长和成本低等特点，对于特殊领域的夜间作业人员的生命安全保障具有非常重要的意义。

【技术实现步骤摘要】
一种皮芯结构夜光间位芳纶纤维及其制备方法和应用
本申请属于纺织纤维
，具体涉及一种皮芯结构夜光间位芳纶纤维及其制备方法和应用。
技术介绍
间位芳纶即聚间苯二甲酰间苯二胺，它其具有本质阻燃、耐腐蚀、耐高温等特性，被广泛应用于高温烟尘过滤、个体防护等领域，因而是一种非常重要的特种高性能纤维。在个体防护领域，由于间位芳纶纤维具有本质阻燃特性，使其相对于其它纤维具有明显优势，因而使用纯间位芳纶制成的制品被广泛应用于救援服、森林灭火服及其它防护领域，它对于相关领域内作业人员的生命安全起到非常重要保护作用。但是，对夜间工作等一些特殊场合、特殊时间工作的人员，由于所处环境具有光线不足和能见度低的问题，虽然相关间位芳纶防护产品上带有反光带等产品，但若在高温下或在无外来光线照射的情况下，该反光带由于无法耐高温或无法自身发光导致其无法正常发挥作用。经查调研，目前相关文献及市场上尚无夜光类间位芳纶产品及制备技术。
技术实现思路
本申请的目的在于针对现有特殊服装或防护中的使用需求，提供一种不仅具有阻燃、断裂强度高、伸长好等特点，而且在漆黑的环境中能起到防护、警示和引导的作用的一种皮芯结构夜光间位芳纶纤维及其制备方法。本申请的另一目的，在于提供一种夜光防护服，其能够在漆黑的环境中能起到防护、警示和引导的作用。本申请的又一目的，在于提供一种皮芯结构夜光间位芳纶纤维在制备夜间作业的纺织服装、航空航海、消防应急、交通运输的织物或绳索中的应用。为实现上述至少一种目的，本申请是采用如下技术方案实现的：第一方面，这一种皮芯结构夜光间位芳纶纤维，包括皮层，被皮层包覆的芯层，皮层的有机相中无序分散无机相的蓄光型夜光剂微粒，使得该纤维在离开有光环境后能够在黑暗环境中发出余辉。夜光纤维是一种能在无外来光线的情况下自身发光的纤维，它主要是在纤维制备过程中，将发光材料事先添加于聚合物中，经纺丝制得夜光纤维。目前，发光材料主要分为自发光型和蓄光型，自发光型发光材料主要有采用放射性发光材料（如硫化锌）而使其使用受到限制，只能在某些特殊领域使用。蓄能型夜光材料是指在有光的环境中吸光后，在黑暗环境由于释放能量而发光的发光材料。由于蓄能型发光材料不含放射性物质，因此比较安全，尤其是稀土铝酸盐和硅酸盐类类蓄光型长余辉夜光材料，其具有节能环保、安全、亮度高、余辉时间长等优点，本实施例中，选用蓄光型夜光剂微粒作为夜光材料，更安全，且余辉时间长。本实施例中，开发了一种低成本、能够发光的夜光间位芳纶纤维以满足夜间工作的相关工作人员的需求，即使无外来光线时，在漆黑的环境中该类间位芳纶防护产品也能起到防护、警示和引导的作用，采用该夜光间位芳纶纤维制成的织物或绳索等产品可广泛用于夜间作业的纺织服装、航空航海、消防应急、交通运输等领域。进一步地，蓄光型夜光剂微粒为稀土铝酸盐或硅酸盐类夜光剂微粒，粒径为2-6微米。进一步地，稀土铝酸盐夜光剂微粒为SrAl2O4:Eu2+或SrAl2O4:Dy3+，硅酸盐类夜光剂微粒具体为SrMgSi2O6:Eu2+或SrMgSi2O6:Dy3+。第二方面，这种皮芯结构夜光间位芳纶纤维的制备方法，包括如下步骤：1）夜光剂分散液的制备：在搅拌下，向溶剂中加入分散剂，再将研磨好的夜光剂微粒分散于溶剂中；溶剂为N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺中的一种，分散剂为聚乙二醇辛基苯基醚、聚乙烯基吡咯烷酮中的一种或两种，分散剂与溶剂的质量比为0.008:1~0.015:1，夜光剂微粒在整个分散液中的质量百分比为12%~19%；2）两种聚合液的制备：通过间苯二甲酰氯与间苯二胺在与步骤1）为同溶剂的溶剂中进行聚合反应、然后加入氧化钙、氢氧化钙或氨气中和剂中和聚合液中溶解的氯化氢、过滤除去中和生成的盐，分别制得一种聚合物质量百分浓度为18%~23%、另一种聚合物质量百分浓度为25%~29%的两种浓度的聚合液；3）纺丝液的制备：将步骤1）制备的夜光剂分散液与步骤2）制备的较高浓度的聚合液搅拌混合均匀后形成皮层纺丝液；2）中较低浓度的聚合液直接作为芯层纺丝液；4）选择能够制得皮芯结构纤维的喷丝板，分别将步骤3）制得的皮层纺丝液和芯层纺丝液作为原料，采用湿法纺丝进行纺丝，再经过凝固浴、水洗、烘干、热处理、卷曲、切断的过程，制得夜光间位芳纶纤维。进一步地，在本申请的其他实施例中，上述皮层纺丝液中聚合物的质量百分浓度为18%~23%。进一步地，在本申请的其他实施例中，上述皮层纺丝液中夜光剂微粒的质量百分比为3%~13%。本实施例中，通过配制两种不同浓度的聚合液，并且将夜光剂分散液加入至高浓度的聚合液中，使得高浓度的聚合液被夜光剂分散液稀释至与低浓度的聚合液中的聚合物的浓度相当，利于保持芯层和外层的均一性，同时能够保证夜光剂微粒的分散均匀性。进一步地，在本申请的其他实施例中，上述间苯二甲酰氯与间苯二胺在溶剂中进行聚合反应包括：先将间苯二胺溶于溶剂中，接着再分两次加入间苯二甲酰氯，第一次加入间苯二甲酰氯发生第一次聚合后，进行中和，接着第二次加入间苯二甲酰氯发生第二次聚合后，再次进行中和。进一步地，在本申请的其他实施例中，第一次加入的间苯二甲酰氯占间苯二甲酰氯总量的80-95%，第二次加入的间苯二甲酰氯占间苯二甲酰氯总量的5-20%。本实施例中通过分批加入间苯二甲酰氯，并且第一次加入的量占总量的80-95%，能够与大部分的间苯二胺发生聚合反应，此时，进行第一次中和能够去除聚合过程中产生的盐酸，此时液体的粘度变大，进一步加入间苯二甲酰氯进行聚合，能够进一步提升纤维的强度，聚合效果更佳。进一步地，在本申请的其他实施例中，采用湿法纺丝对皮层纺丝液和芯层纺丝液进行纺丝包括：将皮层纺丝液通入喷丝板的外环的入口内，将芯层纺丝液通入芯孔的入口内，进行湿法纺丝。本实施例中，通过将皮层纺丝液和芯层纺丝液分别通入外环的入口内以及芯孔的入口内，实现一次性制备皮层和芯层，并且皮层包裹于芯层的表面。进一步地，喷丝板的芯孔及外环的入口直径大于出口直径，且其剖面呈现梯形，其中芯孔的出口直径与外环出口宽的比值为4.5:1~8:1。本实施例中，通过利用入口大于出口的设置，使得喷丝板在喷丝过程中，具有一定的压力，能够提高纤维的密度和强度。进一步地，在本申请的其他实施例中，芯孔包括依次连通的第一加压段、恒压段以及第二加压段，第一加压段和第二加压段的剖面呈梯形，恒压段的截面呈矩形，第一加压段和第二加压段的直径均逐渐减小，第一加压段的最小直径等于恒压段的直径且等于第二加压段的最大直径。本实施例中通过控制芯孔的直径的尺寸变化，经过两次加压，并且物料在加压过程中运动方向不断发生变化，，有利于获得的结构更佳紧密，强度更佳的芯层，加压效果更佳。进一步地，其特征在于凝固浴为含有5%~13%质量百分比的铝酸盐或硅酸盐水溶液，所用盐为钠盐或钾盐，凝固浴的温度为25℃~45℃。进一步地，水洗的次数为3~8次，烘干的温度为136℃~168℃，热处理的温度为176℃~205℃。第三方面，一种夜光防护服，其是采用上述皮芯结构夜光间位芳纶纤维或上述皮芯结构夜光间位芳纶纤维的制备方法制备而成的皮芯结构夜光间位芳纶纤维作为原料制备而成。第四方面，一种皮芯结构夜光间位芳纶纤维或皮芯结构夜光间位芳纶纤维的制备方法制备而成的皮芯结构夜本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种皮芯结构夜光间位芳纶纤维，其特征在于：该纤维包括皮层，被皮层包覆的芯层，所述皮层的有机相中无序分散无机相的蓄光型夜光剂微粒，使得该纤维在离开有光环境后能够在黑暗环境中发出余辉。

【技术特征摘要】
2018.10.08 CN 20181116869821.一种皮芯结构夜光间位芳纶纤维，其特征在于：该纤维包括皮层，被皮层包覆的芯层，所述皮层的有机相中无序分散无机相的蓄光型夜光剂微粒，使得该纤维在离开有光环境后能够在黑暗环境中发出余辉。2.根据权利要求1所述的一种皮芯结构夜光间位芳纶纤维，其特征在于：所述蓄光型夜光剂微粒为稀土铝酸盐或硅酸盐类夜光剂微粒，粒径为2-6微米。3.根据权利要求2所述的一种皮芯结构夜光间位芳纶纤维，其特征在于：所述稀土铝酸盐夜光剂微粒为SrAl2O4:Eu2+或SrAl2O4:Dy3+，所述硅酸盐类夜光剂微粒为SrMgSi2O6:Eu2+或SrMgSi2O6:Dy3+。4.权利要求1-3任一所述一种皮芯结构夜光间位芳纶纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1）夜光剂分散液的制备：在搅拌下，向溶剂中加入分散剂，再将研磨好的夜光剂微粒分散于溶剂中；所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺中的一种，所述分散剂为聚乙二醇辛基苯基醚、聚乙烯基吡咯烷酮中的一种或两种，所述分散剂与所述溶剂的质量比为0.008:1~0.015:1，所述夜光剂微粒在整个分散液中的质量百分比为12%~19%；2）两种聚合液的制备：通过间苯二甲酰氯与间苯二胺在与步骤1）为同溶剂的溶剂中进行聚合反应、然后加入氧化钙、氢氧化钙或氨气中和剂中和聚合液中溶解的氯化氢、过滤除去中和生成的盐，分别制得一种聚合物质量百分浓度为18%~23%、另一种聚合物质量百分浓度为25%~29%的两种浓度的聚合液；3）纺丝液的制备：将步骤1）制备的夜光剂分散液与步骤2）制备的较高浓度的聚合液搅拌混合均匀后形成皮层纺丝液；较低浓度的聚合液直接作为芯层纺丝液；4）选择能够制得皮芯结构纤维的喷丝板，分别将步骤3）制得的皮层纺丝液和芯层纺丝液作为原料，采用湿法纺丝进行纺丝，再经过凝固浴、水洗、烘干、热处理、卷曲、切断的过程，制得夜光间位芳纶纤维。5.根据权利要求4所述的一种皮芯结构夜光间位芳纶纤维的制备方法，其特征在于，所述皮层纺丝液中所述夜光剂微粒的质量...

【专利技术属性】
技术研发人员：马海兵，
申请(专利权)人：烟台泰和新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37