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CN115074885B - 一种环保型复合纱线的制备方法 - Google Patents

一种环保型复合纱线的制备方法 Download PDF

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CN115074885B CN202210961866.3A CN202210961866A CN115074885B CN 115074885 B CN115074885 B CN 115074885B CN 202210961866 A CN202210961866 A CN 202210961866A CN 115074885 B CN115074885 B CN 115074885B
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Abstract

本发明涉及一种环保型复合纱线的制备方法，在加压条件下将混料聚合物熔体涂覆于纱线表面，待纱线上所涂覆的混料聚合物熔体未完全冷却凝固时，采用溶液吹喷纺丝工艺将丝素蛋白短纤维喷覆于混料聚合物熔体表面，经过加捻制备得到环保型复合纱线；混料聚合物熔体中的聚合物为低熔点聚对苯二甲酸乙二酯，其熔点为110~150℃。本发明的方法有效解决了现有功能纱线整理工艺中存在的有机溶剂挥发量大和共混纺丝中功能粉体添加量增加导致纱线力学性能变差难以织造的问题以及现有纱线的热熔粘合整理方法中热熔胶的简单浸渍往往存在大容积加热导致的热量损耗，热熔丝的捻合在保证连续纺丝的基础上，难以实现功能粉体的参与的问题。

Description

一种环保型复合纱线的制备方法
技术领域
本发明属于纺纱工艺技术领域，涉及一种环保型复合纱线的制备方法。
背景技术
服装和家用作为纺织品应用中市场最大最广的两个领域，面对现在不断提高的生活条件，需要满足消费者对于产品更高质量的需求。目前市场上服装用和家纺用产品大多使用棉纤维或聚酯纤维为原料，近几年再生纤维素纤维产品也层出不穷，为了吸引消费者，生产者往往会赋予纺织品更多的功能来提高其经济价值，比如柔软、抑菌、排汗、防晒等等，同时快时尚品牌的流行也极大地减短了服装和家用纺织品在人们生活中更新换代的使用周期，面对与日俱增的废弃纺织品，虽然有关部门已经实施了废弃纺织品回收再利用的策略，但是若能从根本上降低纺织品中石油资源应用的比例，采用更加环保和可降解天然纤维为原料，势必对自然环境和社会具有极大意义。
目前关于环保纤维的开发除了选择天然可降解纤维制备纱线外，相关人员也关注纱线整理工艺环节的改善，现有技术中关于纱线后整理较为常见的手段是将生纱浸渍于溶解或混合有功能物质和助剂的有机溶剂中，随后蒸发烘干去除有机溶剂，实现粘合。但随着环保要求的提高，纺织业中该类有机溶剂导致有害气体的挥发不仅影响生产当地的大气环境，还可能损害生产人员的健康，因此在绿色生产中，从溶剂型粘合剂向非溶剂型粘合剂的过渡是一个重要的趋势。热熔胶具有无污染、固化迅速、粘接面广、成本低和便于贮存等特点，在一些自动化流水线生产中已得到较好的发展，在相关专利中已有人将热熔胶应用于纱线的整理工艺中，如中国专利CN201711346030.8、CN202010824797.2和CN201710306717.2等，令热熔聚合物以胶或丝的状态与纱线高温复合，来提高最终产品的使用牢度，但在整理过程少有专利采用热熔胶对纱线进行功能性整理，且未有进一步公开热熔聚合物与纱线之间的熔合手段。
此外，在纱线功能整理中浸渍粘合和共混加捻手段对于功能物质的浓度有一定的限制，因为在浸渍粘合时，过多功能物质随粘合溶剂蒸发从纱线中析出，并在一定摩擦作用下脱落，而对于共混纺丝，功能物质的低溶解性和难以分散均匀也是堵塞纺丝针孔，使纤维强力差难以连续纺丝的原因之一，所以在保证服用和耐疲劳性能下，纱线功能整理过程中功能性物质的含量一般不超过10~15%。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中存在的上述问题，提供一种环保型复合纱线的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种环保型复合纱线的制备方法，在加压条件下将混料聚合物熔体涂覆于纱线表面，待纱线上所涂覆的混料聚合物熔体未完全冷却凝固时，采用溶液吹喷纺丝工艺（溶液吹喷纺丝工艺是以高速气流牵伸从针头喷出的液滴，使其取向而成微纳米短纤维覆于纱线上；与同样制备微纳米短纤维的静电纺丝工艺相比，溶液吹喷纺丝工艺的优势在于以高速气流代替高压静电，操作安全，所以本发明选择此方法）将丝素蛋白短纤维喷覆于混料聚合物熔体表面，经过加捻制备得到环保型复合纱线，热熔胶未完全冷却凝固时仍有一定粘性，待熔覆后立即吹喷上外层短纤维，便可粘附，后续加捻工序使纱线再进一步抱合；
混料聚合物熔体中的聚合物为低熔点聚对苯二甲酸乙二酯，其熔点为110~150℃；
纱线为纤维素短纤纱线，由棉纱线、粘胶纤维纱线、莱赛尔纤维或竹浆纤维纱线组成；
所涂覆的混料聚合物熔体在未完全冷却凝固时的熔体粘度为250~600Pa·s；
纱线上混料聚合物熔体的涂覆质量百分比为10~20%（以国标GB/T 4743-2009中纱线线密度的测量方法为准，测试在1000m整体纱线上聚合物熔体的涂覆质量百分比为10~20%）；
溶液吹喷纺丝工艺的喷丝气压为0.2~0.3MPa。
作为优选的技术方案：
如上所述的一种环保型复合纱线的制备方法，混料聚合物熔体的涂覆采用微流释压熔覆装置；
微流释压熔覆装置包括进料管、加热管（或者说加热棒）、中心管道和加料槽；加料槽由内外两个球面向下的封闭半球壳围合而成，加料槽的中心轴线上开有贯穿的通孔，中心管道位于通孔中，且内外两个半球壳均与中心管道固定连接，中心管道的下部分侧面开有若干个与加料槽相通的孔洞（开设的孔洞是为了实现纱线与功能热熔层的熔覆，同时考虑到零件精度，孔洞数量优选为2个）；进料管一端穿过外层的半球壳上表面连接到加料槽中，进料管另一端外接双螺杆挤出机，功能热熔层在双螺杆挤出机中混合熔融后经进料管挤入加料槽；加热管穿过双层的半球壳上表面连接到内层半球壳内部，其材质由耐一定高温材料组成，加热管与热熔胶接触的部分不影响热熔胶的流动和加热工作的进行，加热方式为电加热或导热油加热，是现有技术。搅拌均匀的功能热熔胶从进料管进入并经半球曲面挤入中心管道下方孔洞熔覆于中心纱线表面，当中心纱线从中心管道上方引入加料槽，经过下方孔洞中热熔层的复合后一同引出加料槽，进行下一吹喷复合工序。
如上所述的一种环保型复合纱线的制备方法，中心管道的内径为2~5mm，中心管道下端侧面开孔的孔径为1~3mm，进料管内径为10~20mm，加料槽深度为5~15mm。
如上所述的一种环保型复合纱线的制备方法，双螺杆挤出机的挤出量为450~840cm3/h。
如上所述的一种环保型复合纱线的制备方法，加压条件是指施加0.4~1MPa的压力。
如上所述的一种环保型复合纱线的制备方法，混料聚合物是将一定比例的混料、聚合物和助剂加入双螺杆挤出机中熔融混合制备得到；
混料为松油醇、香茅醇和高岭土中的一种以上；助剂为增塑剂、防老化剂、分散剂和柔软剂的一种以上。
如上所述的一种环保型复合纱线的制备方法，聚合物、混料和助剂的质量比为35~75:20~60:2~5。
如上所述的一种环保型复合纱线的制备方法，溶液吹喷纺丝工艺所使用的针头为21G，流速为1.2~1.5ml/h。
如上所述的一种环保型复合纱线的制备方法，溶液吹喷纺丝所采用的纺丝液是将丝素蛋白于25~40℃下溶解于质量浓度为95%的甲酸中得到。
如上所述的一种环保型复合纱线的制备方法，纺丝液的质量分数为10~15%。
本发明的原理如下：
本发明所要解决的问题之一是：现有功能纱线整理工艺中存在的有机溶剂挥发量大和共混纺丝中功能粉体添加量增加导致纱线力学性能变差难以织造；为解决这样的问题，本发明采用可常温固结的热熔胶（低熔点聚对苯二甲酸乙二酯）将功能物质整理于纱线表面，热熔胶在熔融温度下可保持一定的流体状态和黏性，无需有机溶剂的辅助和纺丝需求，加入功能粉体后搅拌均匀即可在高温下熔覆于纱线表面。不同于现有技术的其他纱线处理方法，功能物质随粘合剂浸渍分布在纱线整体中，本发明的方法制得的复合纱线，功能物质由于热熔涂覆，是覆盖在纱线表层的，可更好地发挥功能，且本发明主要以中心的纤维素短纤纱线为受力对象，不仅热熔层中功能粉体的添加不影响纱线的力学性质，同时热熔胶在纱线表面的固结对纱线的拉伸强力有一定的积极作用。
本发明所要解决的问题之二是：现有纱线的热熔粘合整理方法中并没有给出纱线与热熔物质进一步复合的工艺，其中热熔胶的简单浸渍往往存在大容积加热导致的热量损耗，热熔丝的捻合在保证连续纺丝的基础上，难以实现功能粉体的参与；为解决这一问题，本发明设计了一种特殊上料装置（微流释压熔覆装置），可进一步实现热熔胶与纱线的复合，热熔胶在加料槽的小体积流量运动状态和球体加热界面有利于聚合物受热迅速且均匀，从而更加稳定熔覆于纱线表面，相比于热熔丝纤维的细度要求，功能热熔层中功能粉体的存在并不影响其在加料槽中的流动。
有益效果：
（1）在纱线制备过程中设计了一种上料装置，通过内外半球面凹槽设计，可以减少聚合物在使用过程中的用量，无需提前注入大量熔融聚合物，曲面凹槽不仅可以减少容器内少量聚合物在加工过程中因受热不均产生变质，还能减缓内应力不匀，该设计可以实现聚合物与中心纱线更好的结合；
（2）本发明利用聚合物受热后未完全冷却时具有的粘性黏附吹喷纺出的短纤维，相比短线与长丝的复合，能够在更低的捻度下保持纱线表面更光洁；
（3）在本发明中制备的纱线主体采用了服装产品中最常用的纤维素短纤纤维，并配合极少量聚酯实现功能颗粒在纱线上的附着，同时缠结于纱线表面的丝素短纤维不仅能够进一步加强复合纱线的力学性能，还具有天然亲肤特性，在使用过程中既不会引起皮肤敏感，还能提高产品柔软亲肤的使用特性。由这三部分材料组成的复合纱线可以实现极大程度的环境降解，制备的产品符合时下绿色发展的理念。
附图说明
图1为本发明的一种环保型复合纱线的制备流程图；
图2为微流释压熔覆装置的截面图；
图3为微流释压熔覆装置的立体图；
图4为环保型复合纱线结构的组合图；
其中，1为中心纱线，2为导辊，3为双螺杆挤出机，4为微流释压熔覆装置，5为吹喷纺丝装置，6为张力辊，7为倍捻装置，8为气泵，1-2为混料聚合物，1-3为丝素蛋白短纤维，4-1为中心管道，4-2为进料管，4-3为加热管，4-4为加料槽，4-5为孔洞。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，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。
如图1~3所示，一种微流释压熔覆装置4，包括进料管4-2、加热管4-3、中心管道4-1和加料槽4-4；加料槽4-4由内外两个球面向下的封闭半球壳围合而成，加料槽深度为5~15mm，加料槽的中心轴线上开有贯穿的通孔，中心管道4-1位于通孔中，中心管道的内径为2~5mm，且内外两个半球壳均与中心管道固定连接，中心管道的下部分侧面开有若干个与加料槽相通的孔径为1~3mm的孔洞4-5；进料管内径为10~20mm，进料管一端穿过外层的半球壳上表面连接到加料槽中，进料管另一端外接双螺杆挤出机3；加热管4-3穿过双层的半球壳上表面连接到内层半球壳内部。
本发明实施例中涉及到的部分物质来源具体如下：
本发明实施例中采用的松油醇购自上海吉至生化科技有限公司，牌号：T36060；
本发明实施例中采用的高岭土购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司，牌号：K100134；
本发明实施例中采用的香茅醇购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司，牌号：C102068；
本发明实施例中采用的低熔点聚对苯二甲酸乙二酯购自绍兴九洲化纤有限公司，牌号：5402331000；
本发明实施例中采用的分散剂为LBD-1；
本发明实施例中采用的柔软剂为Kingsofter AZ-700；
本发明实施例中采用的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯,购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司，牌号：D103477；
本发明实施例中采用的防老化剂为防老剂2246，购自南通新长化学有限公司，牌号：2246；
本发明实施例中采用的丝素蛋白购自北京永康乐业科技发展有限公司，牌号：SP110；
本发明实施例中采用的棉纱线购自佛山市天业纺织有限公司，牌号：C-100；
本发明实施例中采用的莱赛尔纤维长丝购自保定天鹅新型纤维制造有限公司。
本发明实施例中涉及到的一些指标的测试方法具体如下：
（1）涂覆质量百分比：采用国标GB/T 4743-2009中纱线线密度的测量方法，测试在1000m整体纱线上聚合物熔体的涂覆质量百分比；
（2）断裂强度：采用国标GB/T 3916-2013测试由环保型复合纱线织成的平纹机织布的断裂强度；
（3）断裂伸长率：采用国标GB/T 3916-2013测试由环保型复合纱线织成的平纹机织布的断裂伸长率；
（4）VOC释放量：采用安捷伦5975C-7890A气质联用仪测定平纹机织布的VOC释放量；
（5）UPF：采用国标GB/T18830-2009测定平纹机织布的UPF；
（6）T(UVA)AV/%：采用国标GB/T18830-2009测定平纹机织布的T(UVA)AV/%；
（7）洗涤：采用国标GB/T3921-2008对平纹机织布进行洗涤操作。
实施例1
一种环保型复合纱线的制备方法，具体步骤如下：
（1）制备混料聚合物：
将质量比为75:22:3的混料（松油醇）、聚合物（低熔点聚对苯二甲酸乙二酯，熔点为120℃）和助剂（质量比为3:2的分散剂、柔软剂的混合物）加入双螺杆挤出机3中，在130℃下熔融混合制得混料聚合物；
（2）制备溶液吹喷纺丝液：
将丝素蛋白于25℃下溶解于质量浓度为95%的甲酸中，得到质量分数为12%的纺丝液；
（3）制备复合纱线：
将步骤（1）得到的混料聚合物，通过双螺杆挤出机3，从上述微流释压熔覆装置4的进料管4-2进入并经半球曲面挤入中心管道4-1；将中心纱线1（棉纱线）通过导辊2，从中心管道4-1上方引入微流释压熔覆装置4；在0.6MPa的压力下，混料聚合物熔体在中心管道4-1中熔覆于中心纱线1表面，一同引出微流释压熔覆装置4；其中，微流释压熔覆装置的中心管道的内径为3mm，中心管道下端侧面开孔的孔径为2mm，进料管内径为3mm，加料槽深度为10mm；双螺杆挤出机的挤出量为600cm3/h；纱线上混料聚合物熔体的涂覆质量百分比为20%；
待纱线上所涂覆的混料聚合物熔体未完全冷却凝固（熔体粘度为500Pa·s）时，采用溶液吹喷纺丝工艺，通过吹喷纺丝装置5将丝素蛋白短纤维喷覆于混料聚合物熔体表面；然后经过四个张力辊6的作用下，丝素蛋白短纤维较好地附着于纱线表面；最后经过倍捻装置7的加捻作用，捻度为500T/m，制得环保型复合纱线；
其中，溶液吹喷纺丝工艺参数为：所使用的针头为21G，气泵8提供的喷丝气压为0.2MPa，流速为1.2ml/h。
最终制得的环保型复合纱线如图4所示，依次包括中心纱线1、混料聚合物1-2和丝素蛋白短纤维1-3；
将制得到的纱线编织成一上一下平纹机织布，测得平纹机织布的断裂强度为19.6cN/tex，断裂伸长率为17.8%，VOC释放量为0.009wt%。
实施例2
一种环保型复合纱线的制备方法，具体步骤如下：
（1）制备混料聚合物：
将质量比为35:60:5的混料（高岭土）、聚合物（低熔点聚对苯二甲酸乙二酯，熔点为120℃）和助剂（柔软剂）加入双螺杆挤出机3中，在130℃下熔融混合制得混料聚合物；
（2）制备溶液吹喷纺丝液：
将丝素蛋白于25℃下溶解于质量浓度为95%的甲酸中，得到质量分数为12%的纺丝液；
（3）制备复合纱线：
将步骤（1）得到的混料聚合物，通过双螺杆挤出机3，从上述微流释压熔覆装置4的进料管4-2进入并经半球曲面挤入中心管道4-1；将中心纱线1（莱赛尔纤维长丝）通过导辊2，从中心管道4-1上方引入微流释压熔覆装置4；在0.6MPa的压力下，混料聚合物熔体在中心管道4-1中熔覆于中心纱线1表面，一同引出微流释压熔覆装置4；其中，微流释压熔覆装置的中心管道的内径为3mm，中心管道下端侧面开孔的孔径为2mm，进料管内径为3mm，加料槽深度为10mm；双螺杆挤出机的挤出量为600cm3/h；纱线上混料聚合物熔体的涂覆质量百分比为20%；
待纱线上所涂覆的混料聚合物熔体未完全冷却凝固（熔体粘度为500Pa·s）时，采用溶液吹喷纺丝工艺，通过吹喷纺丝装置5将丝素蛋白短纤维喷覆于混料聚合物熔体表面；然后经过四个张力辊6的作用下，丝素蛋白短纤维较好地附着于纱线表面；最后经过倍捻装置7的加捻作用，捻度为600T/m，制得环保型复合纱线；
其中，溶液吹喷纺丝工艺参数为：所使用的针头为21G，气泵8提供的喷丝气压为0.3MPa，流速为1.3ml/h。
最终制得的环保型复合纱线如图4所示，依次包括中心纱线1、混料聚合物1-2和丝素蛋白短纤维1-3；
将制得到的纱线编织成一上一下平纹机织布，测得平纹机织布的断裂强度为21.7cN/tex，断裂伸长率为18.4%，VOC释放量为0.011wt%，UPF为67，T(UVA)AV为1.3%。
对比例1
一种复合纱线的制备方法，具体步骤基本同实施例2，不同之处仅在于省略吹喷纺丝过程，没有加入丝素蛋白短纤维；
将制得到的纱线编织成一上一下平纹机织布，测得平纹机织布的断裂强度为19.8cN/tex，断裂伸长率为15.7%，VOC释放量为0.011%wt，UPF为67，T(UVA)AV为1.4%。
将对比例1与实施2的数据进行对比，可发现对比例1的断裂强度和断裂伸长率明显低于实施例2，这是因为制备过程中短纤维的掺入可以提高纱线的力学性能。
对比例2
一种复合纱线的制备方法，具体步骤基本同实施例2，不同之处在于熔融得到的功能热熔聚合物从进料管输入至开放式恒温容器中，莱赛尔纤维长丝浸渍后牵引出进入步骤；
将制得到的纱线编织成一上一下平纹机织布，测得平纹机织布的断裂强度为20.3cN/tex，断裂伸长率21.2为%，VOC释放量为0.35%wt，UPF为68，T(UVA)AV为1.5%。
将对比例2与实施2的数据进行对比，可发现对比例2的VOC释放量明显高于实施例2、而断裂强度低于实施例2；这是因为本发明使用的是低熔点高聚物，降低了高温条件，也就减少了高聚物的老化和降解，同时在特殊装置的近密闭环境下，少量VOC气体可能从中心管道或挤出口导出，可缓解生产过程中空气污染程度；断裂强度的增强一方面源于熔覆的热熔胶在纱线中粘结和塑形的作用，另一方面是因为在外力作用下表面纳米短纤维的缠结嵌于热熔层表面可起一定的支撑作用，有助于力学性能的增强。
对比例3
将市售抗紫外纱线（购自南通亿恒新材料科技有限公司；型号：MH9007）编织成一上一下平纹机织布；
测得平纹机织布的断裂强度为17.6cN/tex，断裂伸长率为16.4%，UPF为44，T(UVA)AV为2.8%。
将对比例3与实施2的数据进行对比，可发现实施例2的抗紫外性能明显优于对比例3，这是因为市售抗紫外纱线为传统高聚物熔融纺丝制得，为了纺丝均匀，其抗紫外助剂的添加量应小于10%，而本发明实施例2中功能粉体添加量可达12%。
实施例3
一种环保型复合纱线的制备方法，具体步骤如下：
（1）制备混料聚合物：
将质量比为73:20:2的混料（香茅醇）、聚合物（低熔点聚对苯二甲酸乙二酯，熔点为120℃）和助剂（增塑剂）加入双螺杆挤出机3中，在130℃下熔融混合制得混料聚合物；
（2）制备溶液吹喷纺丝液：
将丝素蛋白于40℃下溶解于质量浓度为95%的甲酸中，得到质量分数为10%的纺丝液；
（3）制备复合纱线：
将步骤（1）得到的混料聚合物，通过双螺杆挤出机3，从上述微流释压熔覆装置4的进料管4-2进入并经半球曲面挤入中心管道4-1；将中心纱线1（棉纱线）通过导辊2，从中心管道4-1上方引入微流释压熔覆装置4；在0.6MPa的压力下，混料聚合物熔体在中心管道4-1中熔覆于中心纱线1表面，一同引出微流释压熔覆装置4；其中，微流释压熔覆装置的中心管道的内径为3mm，中心管道下端侧面开孔的孔径为2mm，进料管内径为3mm，加料槽深度为10mm；双螺杆挤出机的挤出量为600cm3/h；纱线上混料聚合物熔体的涂覆质量百分比为20%；
待纱线上所涂覆的混料聚合物熔体未完全冷却凝固（熔体粘度为500Pa·s）时，采用溶液吹喷纺丝工艺，通过吹喷纺丝装置5将丝素蛋白短纤维喷覆于混料聚合物熔体表面；然后经过四个张力辊6的作用下，丝素蛋白短纤维较好地附着于纱线表面；最后经过倍捻装置7的加捻作用，捻度为500T/m，制得环保型复合纱线；
其中，溶液吹喷纺丝工艺参数为：所使用的针头为21G，气泵8提供的喷丝气压为0.2MPa，流速为1.4ml/h。
最终制得的环保型复合纱线如图4所示，依次包括中心纱线1、混料聚合物1-2和丝素蛋白短纤维1-3；
将制得到的纱线编织成一上一下平纹机织布，测得平纹机织布的断裂强度为20.1cN/tex，断裂伸长率为24.9%，VOC释放量为0.001wt%。
实施例4
一种环保型复合纱线的制备方法，具体步骤如下：
（1）制备混料聚合物：
将质量比为35:60:5的混料（松油醇）、聚合物（低熔点聚对苯二甲酸乙二酯，熔点为140℃）和助剂（防老化剂）加入双螺杆挤出机3中，在150℃下熔融混合制得混料聚合物；
（2）制备溶液吹喷纺丝液：
将丝素蛋白于30℃下溶解于质量浓度为95%的甲酸中，得到质量分数为15%的纺丝液；
（3）制备复合纱线：
将步骤（1）得到的混料聚合物，通过双螺杆挤出机3，从上述微流释压熔覆装置4的进料管4-2进入并经半球曲面挤入中心管道4-1；将中心纱线1（粘胶纤维纱线）通过导辊2，从中心管道4-1上方引入微流释压熔覆装置4；在0.8MPa的压力下，混料聚合物熔体在中心管道4-1中熔覆于中心纱线1表面，一同引出微流释压熔覆装置4；其中，微流释压熔覆装置的中心管道的内径为2mm，中心管道下端侧面开孔的孔径为1mm，进料管内径为2mm，加料槽深度为5mm；双螺杆挤出机的挤出量为450cm3/h；纱线上混料聚合物熔体的涂覆质量百分比为10%；
待纱线上所涂覆的混料聚合物熔体未完全冷却凝固（熔体粘度为400Pa·s）时，采用溶液吹喷纺丝工艺，通过吹喷纺丝装置5将丝素蛋白短纤维喷覆于混料聚合物熔体表面；然后经过四个张力辊6的作用下，丝素蛋白短纤维较好地附着于纱线表面；最后经过倍捻装置7的加捻作用，捻度为400T/m，制得环保型复合纱线；
其中，溶液吹喷纺丝工艺参数为：所使用的针头为21G，气泵8提供的喷丝气压为0.3MPa，流速为1.3ml/h。
最终制得的环保型复合纱线如图4所示，依次包括中心纱线1、混料聚合物1-2和丝素蛋白短纤维1-3；
将制得到的纱线编织成一上一下平纹机织布，测得平纹机织布的断裂强度为21.6cN/tex，断裂伸长率为22.7%，VOC释放量为0.008wt%。
实施例5
一种环保型复合纱线的制备方法，具体步骤如下：
（1）制备混料聚合物：
将质量比为55:45:3的混料（高岭土）、聚合物（低熔点聚对苯二甲酸乙二酯，熔点为150℃）和助剂（分散剂）加入双螺杆挤出机3中，在165℃下熔融混合制得混料聚合物；
（2）制备溶液吹喷纺丝液：
将丝素蛋白于35℃下溶解于质量浓度为95%的甲酸中，得到质量分数为12%的纺丝液；
（3）制备复合纱线：
将步骤（1）得到的混料聚合物，通过双螺杆挤出机3，从上述微流释压熔覆装置4的进料管4-2进入并经半球曲面挤入中心管道4-1；将中心纱线1（莱赛尔纤维长丝）通过导辊2，从中心管道4-1上方引入微流释压熔覆装置4；在1MPa的压力下，混料聚合物熔体在中心管道4-1中熔覆于中心纱线1表面，一同引出微流释压熔覆装置4；其中，微流释压熔覆装置的中心管道的内径为4mm，中心管道下端侧面开孔的孔径为2mm，进料管内径为4mm，加料槽深度为15mm；双螺杆挤出机的挤出量为840cm3/h；纱线上混料聚合物熔体的涂覆质量百分比为17%；
待纱线上所涂覆的混料聚合物熔体未完全冷却凝固（熔体粘度为250Pa·s）时，采用溶液吹喷纺丝工艺，通过吹喷纺丝装置5将丝素蛋白短纤维喷覆于混料聚合物熔体表面；然后经过四个张力辊6的作用下，丝素蛋白短纤维较好地附着于纱线表面；最后经过倍捻装置7的加捻作用，捻度为750T/m，制得环保型复合纱线；
其中，溶液吹喷纺丝工艺参数为：所使用的针头为21G，气泵8提供的喷丝气压为0.2MPa，流速为1.4ml/h。
最终制得的环保型复合纱线如图4所示，依次包括中心纱线1、混料聚合物1-2和丝素蛋白短纤维1-3；
将制得到的纱线编织成一上一下平纹机织布，测得平纹机织布的断裂强度为20.6cN/tex，断裂伸长率为20.4%，VOC释放量为0.013wt%，UPF为63，T(UVA)AV为1.7%。
实施例6
一种环保型复合纱线的制备方法，具体步骤如下：
（1）制备混料聚合物：
将质量比为60:37:3的混料（香茅醇）、聚合物（低熔点聚对苯二甲酸乙二酯，熔点为110℃）和助剂（柔软剂）加入双螺杆挤出机3中，在120℃下熔融混合制得混料聚合物；
（2）制备溶液吹喷纺丝液：
将丝素蛋白于25℃下溶解于质量浓度为95%的甲酸中，得到质量分数为12%的纺丝液；
（3）制备复合纱线：
将步骤（1）得到的混料聚合物，通过双螺杆挤出机3，从上述微流释压熔覆装置4的进料管4-2进入并经半球曲面挤入中心管道4-1；将中心纱线1（竹浆纤维纱线）通过导辊2，从中心管道4-1上方引入微流释压熔覆装置4；在0.4MPa的压力下，混料聚合物熔体在中心管道4-1中熔覆于中心纱线1表面，一同引出微流释压熔覆装置4；其中，微流释压熔覆装置的中心管道的内径为5mm，中心管道下端侧面开孔的孔径为3mm，进料管内径为5mm，加料槽深度为8mm；双螺杆挤出机的挤出量为700cm3/h；纱线上混料聚合物熔体的涂覆质量百分比为13%；
待纱线上所涂覆的混料聚合物熔体未完全冷却凝固（熔体粘度为600Pa·s）时，采用溶液吹喷纺丝工艺，通过吹喷纺丝装置5将丝素蛋白短纤维喷覆于混料聚合物熔体表面；然后经过四个张力辊6的作用下，丝素蛋白短纤维较好地附着于纱线表面；最后经过倍捻装置7的加捻作用，捻度为800T/m，制得环保型复合纱线；
其中，溶液吹喷纺丝工艺参数为：所使用的针头为21G，气泵8提供的喷丝气压为0.3MPa，流速为1.5ml/h。
最终制得的环保型复合纱线如图4所示，依次包括中心纱线1、混料聚合物1-2和丝素蛋白短纤维1-3；
将制得到的纱线编织成一上一下平纹机织布，测得平纹机织布的断裂强度为19.3cN/tex，断裂伸长率为25.7%，VOC释放量为0.009wt%。

Claims (5)

1.一种环保型复合纱线的制备方法，其特征在于：在加压条件下将混料聚合物熔体涂覆于纱线表面，待纱线上所涂覆的混料聚合物熔体未完全冷却凝固时，采用溶液吹喷纺丝工艺将丝素蛋白短纤维喷覆于混料聚合物熔体表面，经过加捻制备得到环保型复合纱线；
混料聚合物是将一定比例的混料、聚合物和助剂加入双螺杆挤出机中熔融混合制备得到；
混料为松油醇、香茅醇和高岭土中的一种以上；助剂为增塑剂、防老化剂、分散剂和柔软剂的一种以上；
混料聚合物熔体中的聚合物为低熔点聚对苯二甲酸乙二酯，其熔点为110~150℃；
纱线为纤维素短纤纱线，由棉纱线、粘胶纤维纱线、莱赛尔纤维或竹浆纤维纱线组成；
所涂覆的混料聚合物熔体在未完全冷却凝固时的熔体粘度为250~600Pa·s；
纱线上混料聚合物熔体的涂覆质量百分比为10~20%；
溶液吹喷纺丝工艺的喷丝气压为0.2~0.3MPa；
混料聚合物熔体的涂覆采用微流释压熔覆装置；
微流释压熔覆装置包括进料管、加热管、中心管道和加料槽；加料槽由内外两个球面向下的封闭半球壳围合而成，加料槽的中心轴线上开有贯穿的通孔，中心管道位于通孔中，且内外两个半球壳均与中心管道固定连接，中心管道的下部分侧面开有若干个与加料槽相通的孔洞；进料管一端穿过外层的半球壳上表面连接到加料槽中，进料管另一端外接双螺杆挤出机；加热管穿过双层的半球壳上表面连接到内层半球壳内部；
中心管道的内径为2~5mm，中心管道下部分侧面开孔的孔径为1~3mm，进料管内径为10~20mm，加料槽深度为5~15mm；
双螺杆挤出机的挤出量为450~840 cm3/h；
加压条件是指施加0.4~1MPa的压力。
2.根据权利要求1所述的一种环保型复合纱线的制备方法，其特征在于，聚合物、混料和助剂的质量比为35~75:20~60:2~5。
3.根据权利要求1所述的一种环保型复合纱线的制备方法，其特征在于，溶液吹喷纺丝工艺所使用的针头为21G，流速为1.2~1.5ml/h。
4.根据权利要求1所述的一种环保型复合纱线的制备方法，其特征在于，溶液吹喷纺丝所采用的纺丝液是将丝素蛋白于25~40℃下溶解于质量浓度为95%的甲酸中得到。
5.据权利要求4所述的一种环保型复合纱线的制备方法，其特征在于，纺丝液的质量分数为10~15%。
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