[发明专利]一种含有锗酸铋微纳米粉末的纤维制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及纤维制造领域，尤其是一种含有锗酸铋微纳米粉末的纤维制造方法。

背景技术

随着科学技术的发展，各种新材料领域逐渐成为满足人类生活需要新的研究方向。各种金属或半导体金属元素对于人体的作用越来越得到人们的关注。目前纳米技术日益成熟，在传统的化学纤维中添加金属或半导体金属元素的复合无机物纳米粉体而制成的功能纤维已相继面世。其中，在化学纤维中加入了远红外陶瓷粉制成的远红外产品，具有显著的保暖效应和改善人体微循环的保健功能，已得到检验证实，并得到广大消费者的认可。

CN1027983C的专利公开了在纤维中大量使用了氧化锆，但是，由于氧化锆的比重大，硬度高，用含有大量氧化锆超细微粉的纤维生产的布料与普通纤维生产同等规格的布料相比，每平方分米的单位重量明显偏高，柔软性差；此外高性能氧化锆的生产技术难度大，在国际市场基本由少数发达国家垄断，我国目前大部分依赖进口，导致生产成本高。

申请号为200710023570公布了一种含有锗金属的纤维，锗为14(W)族元素，是位于金属和非金属中间的半导体金属。但使用纯质的锗金属加入纤维过程中，要使其达到纤维添加所必需的0.3-0.5μ超细微粉难度较大，较难实现原有的目的。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述现有技术存在的问题，使用锗酸铋超细粉体，提供一种新的含有铋、锗元素的纤维生产方法。

锗酸铋化学式为2Bi₂O₃·3GeO₂。元素锗属于IVA族，是位于金属和非金属中间的半导体金属，锗本身具有负电性。铋为VA族中的元素之一，其原子最外层有5个电子，铋及其合金有热电效应；铋和硒、碲等金属和非金属之间半导体金属的化合物具有半导体性质。特别是锗酸铋具有强阻止射线能力、高闪烁效率、优良的能量分辨率及不潮解等优点。

本发明的目的是这样实现的：一种含有锗酸铋微纳米粉末的纤维，纤维的基料中含有多元素混合超细微粉；所述的基料为涤纶或丙纶或锦纶等，所述的多元素混合超细微粉按照下列重量百分比配伍：锗酸铋微粉1-49％，二氧化锡1-49％，1-2％的钙、钾、铁、锌、银等对人体有益的微量元素。上述基料中含有重量百分比为1-50％的多元素混合超细微粉，多元素混合超细微粉的粒度在0.3-0.5微米之间。

含有锗酸铋微纳米粉末的纤维的制造方法如下：

A、将按上述多元素混合超细微粉原料按比例混合均匀后制成粒度在0.3-0.5微米之间多元素混超细微粉；

B、将涤纶或丙纶或锦纶等基料切片后，与上述多元素混合超细微粉进行搅拌，其中混合超细微粉占基料切片的重量百分比为1-50％，然后加入1-5％的聚合物助纺剂，熔融并充分搅拌20分钟，熔融温度为260-286℃；

C、将熔融并充分搅拌的混合物通过双螺杆造粒机造粒，形成含有锗酸铋的母粒；

D、含有锗酸铋的母粒加热至260-286℃，使其形成熔体，将熔体经螺杆挤压机，由计量泵压出喷丝孔，使之形成细流状射入空气中，经冷凝而成为细条；

E、D步骤所得的细条经过冷却固化、卷曲牵生，形成含有锗酸铋的纤维。

在所述的含有锗酸铋微纳米粉末的纤维的生产方法中：所述的聚合物助纺剂通过低沸点有机溶剂溶解后再与基料切片和混合超细微粉混合熔融并充分搅拌。所述的低沸点有机溶剂为乙醇。

在所述的含有有锗酸铋纤维的生产方法中：所述的聚合物助纺剂是指：钛酸醋系列、硅烷系列。其中：所述的钛酸醋系列包括：异丙基三异硬脂酸钛酸醋，或异丙基异硬脂酸基-甲基丙烯基钛酸醋；所述的硅烷系列包括：r-氨丙基三乙氧基硅烷，或r-基三甲氧基硅烷，或缩水甘油氧基三甲氧基硅烷，或双-(r-三乙氧基硅基丙基)四硫。

本发明的优点在于：由于生产纤维的多元素混合超细微粉中采用了一定量的锗酸铋微纳米粉末，具有良好的负电性，并可激化四周的空气，产生负离子，清新空气；锗元素本身的负电性还可以消除体表的自由基，可以调节人体的酸碱度；二氧化锡常用于ITO等半导体电子工业材料，陶瓷釉料的遮光剂、导电陶瓷及电极材料，并因具有抗菌性而作为抗菌材料，已被广泛证实具有较低的热辐射系数。锗酸铋和二氧化锡微纳米粉末可形成半导体电热薄膜，按照材料的物理特性，材料的导电性越好，其热辐射系数越低，依照热辐射传导公式Q＝E×S×F×Δ(Ta—Tb)。公式中Q代表热辐射所交换的能力，E是物体表面的热辐射系数。所以当E较低时能够有效的阻隔和反射主要的热辐射即人体发射的远红外线，阻止人体自身产生的热量逃逸。

具体实施方式