[发明专利]一种具有皮芯结构的复合夜光纤维及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于纺织纤维技术领域，具体涉及一种具有皮芯结构的复合夜光纤维及其制造方法。

背景技术

现代社会越来越珍视人的生命，对安全的要求越来越高，且渗透到生产和生活的各个领域，尤其是交通标识、车辆，需在夜间或黑暗环境中作业，影院舞厅等光线较暗的场所等，要求使用高能见度的产品，以防地震、火灾等突发事故造成停电导致黑暗中人员踩踏伤亡。反光带是一种很好的产品，但是，在无外来光线照射的情况下，该类产品不能发挥作用。因此，需要有能够发光的产品，即使无外来光线，在漆黑的环境中也能起到安全警示或引导的作用。夜光纤维就是一种性能较好、有广泛用途的新型功能性纤维。采用该类纤维制成的织物或绳索等可以起到安全警示作用，可广泛用于纺织服装、交通运输、航空航海、夜间作业、消防应急、日常生活及娱乐休闲等领域。

夜光纤维包括自发光纤维和蓄能型发光纤维。自发光纤维由于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。蓄能型夜光纤维在白天或有光的环境中，先吸收外界能量，如太阳光、灯光等，然后发生电子跃迁而发出光，在黑暗的环境中具有高能见度，这类产品如光致发光纤维、电致发光纤维等。由于蓄能型发光纤维不含放射性物质，比较安全，因此，近年来得到快速发展，尤其是稀土铝酸盐类蓄光型长余辉夜光纤维，由于其只需太阳光或灯光照射，具有节能环保、安全、亮度高、余辉时间长等优点成为研究热点。

虞国炜发明了稀土夜光纤维的制造方法（中国专利，ZL02112859.6），后来，与江南大学葛明桥等合作对稀土夜光纤维进行了推广。但是，由于稀土发光材料硬度高、粒径大，只能纺制比较粗的纤维。同时，所制备的发光纤维强度低，如夜光涤纶长丝强度约1.7cN/tex,还不到普通涤纶纤维强度的一半，而且纤维刚性大、柔韧性差，使得在后道织造过程中，容易产生毛丝、断丝等，织造难度大、效率低、生产成本高。织成的面料也手感硬、强度低，几乎失去使用价值。上述问题严重地阻碍了稀土夜光纤维的发展。经过十多年的发展，直到目前，年产销量仅10余吨。因此，迫切需要研发新型的既能保证亮度，又能提高其应用性能的夜光纤维生产技术。

发明内容

本发明的目的在于针对现有稀土发光材料硬度高、粒径大、强度低等缺点，提供一种具有皮芯结构的复合夜光纤维及其制造方法。经本发明制备的具有皮芯复合结构的夜光纤维强度高、柔韧性好，纤维综合应用性能高。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有皮芯结构的复合夜光纤维，其组成按质量分数计为：皮层50~75wt%、芯层25~50wt%；所述的皮层包括：发光材料、载体树脂；所述的芯层为聚烯烃树脂。

所述的发光材料为稀土铝酸盐发光粉、稀土硅酸盐发光粉中的一种，平均粒径为1-10μm。

所述的载体树脂为聚烯烃树脂。

所述的聚烯烃树脂为聚酯、聚酰胺、聚丙烯中的一种或多种。

一种制造如上所述的具有皮芯结构的复合夜光纤维的方法，具体为：

（1）夜光母粒的制备：将载体树脂干燥，然后加入发光材料、分散剂、热稳定剂、光稳定剂和抗氧化剂后，混合均匀，经过熔融、注带和切粒制得夜光母粒，真空干燥；

（2）夜光POY丝的制备：将聚烯烃树脂25~50wt%，和步骤（1）制得的夜光母粒50~75wt%，分别通过单螺杆挤出机熔融，然后分别通过复合喷丝板的芯部和皮层挤出，在复合纺丝机上进行纺丝，得到夜光POY丝；

（3）夜光FDY丝制备：将步骤（2）得到的夜光POY丝在牵伸机上进行牵伸制得夜光FDY丝。

步骤（1）中发光材料、分散剂、热稳定剂、光稳定剂、抗氧化剂的用量分别为载体树脂质量的5~20%、0.01%~1%、0.01%~0.1%、0.01%~0.1%、0.01%~0.1%。

步骤（2）中所述的纺丝其温度为220~300℃，卷绕速度为300~1500m/min。

步骤（3）中所述的牵伸其热盘温度为40~110℃、加热板温度为90~180℃、牵伸倍数为1.5~5、车速为300~1200 m/min。

本发明的有益效果在于：

1. 由于本发明采用皮芯复合纺丝法制备夜光纤维，纤维芯层仅为树脂，没有发光材料，所以熔体纺丝性能大大改善；经本发明的方法制造的夜光纤维的强度、柔韧性得到大幅提升；同时，发光材料集中于皮层，保证了纤维的发光亮度；复合夜光纤维的综合应用性能高；