咖啡炭预处理方法及由其制得的热感纤维技术

本发明专利技术涉及一种咖啡炭预处理方法及尤其制得的热感纤维，由咖啡炭功能母粒与PET切片或PA切片干燥后共混熔融纺丝得到咖啡炭长丝后进行碱溶开孔，咖啡炭功能母粒中的咖啡炭经预处理为孔隙填充COPET的咖啡炭粉末半成品。本发明专利技术创新性地应用海岛超细纤维的技术构思预制出粒径小且内含多孔咖啡炭粉末的超细纤维，一方面使得多孔咖啡炭粉末内部的发达孔隙由易碱溶的COPET填充，另一方面控制粒径降低碱溶难度与缩短碱溶周期，并利于控制碱溶程度；本发明专利技术能够借助硅烷碳量子点表面丰富的羟基、羧基和硅烷分子链有效改善咖啡炭颗粒与聚合物之间的界面粘结强度，从而提升纤维力学性能，而且还可以使纤维表面的咖啡炭颗粒通过后期的碱溶开孔处理释放发达孔隙。期的碱溶开孔处理释放发达孔隙。

【技术实现步骤摘要】
咖啡炭预处理方法及由其制得的热感纤维


[0001]本专利技术涉及功能纤维
，具体涉及一种咖啡炭预处理方法及由其制得的热感纤维。

技术介绍

[0002]咖啡炭纤维作为一种新型天然纤维，是将废弃的咖啡渣经过高温煅烧炭化，制成咖啡炭纳米母粒，然后将其加入锦纶或涤纶溶液中，经纺丝而成。现有研究证实咖啡炭纤维的纵向表面不如普通涤纶纤维光滑，这是由于纳米级的咖啡炭颗粒附着在咖啡炭纤维表面，使咖啡炭纤维具有纳米级孔洞并使其表面积增加，从而使得咖啡炭纤维具有蓄热保暖、吸臭除味等功效，例如中国公开文献CN102828274A。
[0003]但是现有的纺丝工艺一方面由于咖啡炭颗粒的存在改变了咖啡炭纤维内部的微观结构，使得咖啡炭纤维与普通涤纶在力学性能上存在明显差异；另一方面咖啡炭颗粒与切片共混熔融导致部分聚酯材料会渗入填充咖啡炭颗粒的孔隙，虽增强了咖啡炭颗粒与聚合物的的结合力，但减少孔隙率尤其是导致咖啡炭纤维表面的咖啡炭颗粒孔隙率与表面积，进而影响到吸附效果和蓄热保暖性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术的专利技术目的是提供一种咖啡炭预处理方法及尤其制得的热感纤维，提升力学性能并提高纤维表面孔隙率。
[0005]为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案是：咖啡炭预处理方法，具体包括如下步骤：S11、以咖啡渣为原料经炭化、活化处理得到多孔咖啡炭粉末；S12、将步骤S11的多孔咖啡炭粉末与COPET切片共混熔融为改性COPET熔体；S13、以PA熔体为海组分，以改性COPET熔体为岛组分，采用共轭纺丝技术制得PA6/COPET海岛纤维；S14、采用酸减开纤方法溶去海组分，留下COPET超细纤维；S15、以热碱为处理液对COPET超细纤维进行碱减处理，先采用浸碱方式处理5min
‑
15min，再采用淋碱方式处理直至暴露多孔咖啡炭粉末表面并保留多孔咖啡炭粉末孔隙内的COPET，清洗后得到孔隙填充COPET的咖啡炭粉末半成品。
[0006]优选地，所述热碱的温度为90℃
‑
95℃。
[0007]优选地，所述热碱为质量分数10％
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15％的氢氧化钠水溶液。
[0008]优选地，所述步骤S11的多孔咖啡炭粉末的粒径为300nm
‑
500nm。
[0009]优选地，所述步骤S14的COPET超细纤维的直径为2μm
‑
3μm。
[0010]优选地，所述步骤S11的多孔咖啡炭粉末具体加工方法为：1)、将咖啡渣洗净，经过80℃～100℃干燥后均匀铺散置于马弗炉中，通入氮气待炉内空气排尽，然后于450℃
‑
500℃炭化40min
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60min，调节氮气流量为1L/min；冷却后经研磨、筛分，即为炭化料；2)、将炭化
料与KOH按碱炭比30∶1于80℃～85℃温度下浸渍15h
‑
18h，然后干燥得干燥料；3）、将干燥料置于马弗炉中，在氮气流的保护作用下，850℃～900℃活化60～90min。
[0011]本专利技术还提供一种热感纤维，由咖啡炭功能母粒与PET切片或PA切片干燥后共混熔融纺丝得到咖啡炭长丝后进行碱溶开孔，所述咖啡炭功能母粒由改性咖啡炭粉与聚酯切片或聚酰胺切片挤出造粒而成，所述改性咖啡炭粉由硅烷碳量子点与上述咖啡炭预处理方法制得的咖啡炭粉末半成品混合而得。
[0012]优选地，所述硅烷碳量子点与咖啡炭粉末半成品的质量比为5
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10∶100。
[0013]优选地，所述咖啡炭功能母粒与PET切片或PA切片的质量比为1∶8
‑
12；所述咖啡炭功能母粒中的改性咖啡炭粉与聚酯切片或聚酰胺切片的质量比为1∶8
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15。
[0014]优选地，所述碱溶开孔具体为将咖啡炭长丝浸渍于热碱中至表面的改性咖啡炭粉孔隙中的COPET溶解出来即止。
[0015]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术创新性地应用海岛超细纤维的技术构思预制出粒径小且内含多孔咖啡炭粉末的超细纤维，一方面使得多孔咖啡炭粉末内部的发达孔隙由易碱溶的COPET填充，另一方面相对于其他技术能够有效控制粒径，降低碱溶难度与缩短碱溶周期，并利于控制碱溶程度，获得孔隙填充COPET而表面大部分暴露的咖啡炭粉末半成品，进而便于后续纺丝时纤维内部的咖啡炭颗粒可以通过孔隙内COPET与外部聚合物熔合，又能够借助硅烷碳量子点表面丰富的羟基、羧基和硅烷分子链有效改善咖啡炭颗粒与聚合物之间的界面粘结强度，从而提升纤维整体力学性能，而且还可以使纤维表面的咖啡炭颗粒通过后期的碱溶开孔处理释放发达孔隙，而后期的碱溶开孔处理也一定程度地在纤维表面的涤纶产生微孔，共同显著增加纤维表面积。硅烷碳量子点的另一作用是可以在后期碱溶开孔时提供亲水作用促进碱液吸附作用于表面咖啡炭颗粒的孔隙COPET，硅烷碳量子点耐碱。
具体实施方式
[0016]实施例1本实施例提供一种热感纤维，由咖啡炭功能母粒与PET切片按质量比为1∶10干燥后共混熔融纺丝得到咖啡炭长丝后进行碱溶开孔。所述碱溶开孔具体为将咖啡炭长丝浸渍于热碱中至表面的改性咖啡炭粉孔隙中的COPET溶解出来即止。本实施例的PET切片和聚酯切片均为普通型切片。
[0017]所述咖啡炭功能母粒由改性咖啡炭粉与聚酯切片挤出造粒而成，螺杆温度为235℃，改性咖啡炭粉与聚酯切片的质量比为1∶12，所述改性咖啡炭粉由硅烷碳量子点与上述咖啡炭预处理方法制得的咖啡炭粉末半成品按质量比为5∶100在30℃下混合反应而得。硅烷碳量子点采用柠檬酸与KH560按1g：10ml比例混合后在200℃下反应而得。
[0018]咖啡炭粉末半成品的预处理方法，具体包括如下步骤：S11、以咖啡渣为原料经炭化、活化处理得到多孔咖啡炭粉末，粒径为300nm
‑
500nm；具体加工方法为：1)、将咖啡渣洗净，经过100℃干燥后均匀铺散置于马弗炉中，通入氮气待炉内空气排尽，然后于500℃炭化60min，调节氮气流量为1L/min；冷却后经研磨、筛分，即为炭化料；2)、将炭化料与KOH按碱炭比30∶1于80℃温度下浸渍16h，然后干燥得干燥料；3）、将干燥料置于马弗炉中，在氮气流的保护作用下，850℃活化90min。
[0019]S12、将步骤S11的多孔咖啡炭粉末与COPET切片共混熔融为改性COPET熔体，多孔咖啡炭粉末的用量为COPET切片的5%。
[0020]S13、以PA6熔体为海组分，以改性COPET熔体为岛组分，采用共轭纺丝技术制得PA6/COPET海岛纤维。
[0021]S14、采用质量分数20％的HCl溶液酸减开纤方法溶去全部海组分，留下COPET超细纤维，直径为2μm
‑
3μm。
[0022]S15、以热碱为处理液对COPET超细纤维进行碱减处理，所述热碱为质量分数15％的氢氧化钠水溶液，温度为90℃，先采用浸碱方式处理10min，再本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.咖啡炭预处理方法，其特征在于，具体包括如下步骤：S11、以咖啡渣为原料经炭化、活化处理得到多孔咖啡炭粉末；S12、将步骤S11的多孔咖啡炭粉末与COPET切片共混熔融为改性COPET熔体；S13、以PA熔体为海组分，以改性COPET熔体为岛组分，采用共轭纺丝技术制得PA6/COPET海岛纤维；S14、采用酸减开纤方法溶去海组分，留下COPET超细纤维；S15、以热碱为处理液对COPET超细纤维进行碱减处理，先采用浸碱方式处理5min
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15min，再采用淋碱方式处理直至暴露多孔咖啡炭粉末表面并保留多孔咖啡炭粉末孔隙内的COPET，清洗后得到孔隙填充COPET的咖啡炭粉末半成品。2.根据权利要求1所述的咖啡炭预处理方法，其特征在于：所述热碱的温度为90℃
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95℃。3.根据权利要求1所述的咖啡炭预处理方法，其特征在于：所述热碱为质量分数10％
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15％的氢氧化钠水溶液。4.根据权利要求1所述的咖啡炭预处理方法，其特征在于：所述步骤S11的多孔咖啡炭粉末的粒径为300nm
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500nm。5.根据权利要求1所述的咖啡炭预处理方法，其特征在于：所述步骤S14的COPET超细纤维的直径为2μm
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3μm。6.根据权利要求1所述的咖啡炭预处理方法，其特征在于：所述步骤S11的多孔咖啡炭粉末具体加工方法为：1)、将咖啡渣洗净，经过80℃～...

【专利技术属性】
技术研发人员：施金专，施燕秋，
申请(专利权)人：上海创织纺织科技有限公司，
类型：发明
国别省市：