一种微量元素功能纤维及其制备方法与应用与流程

1.本发明涉及功能纤维制备技术领域，尤其涉及一种微量元素功能纤维及其制备方法与应用。


背景技术：

2.自古以来人类的生活就与纤维密切相关。5～10万年前随着体毛的退化人类开始用兽皮、树皮和草叶等天然衣料遮体保温。以后人类掌握了将植物纤维进行分离精制的技术。1万年前人类已能直接使用羊的绒毛。在中国、埃及和南非的早期文化中都有一些关于用天然纤维纺纱织布的记载，这可以追溯至公元前3000年。
3.随着人们对纤维性能要求的不断提高，1960年迄今高技术纤维得到迅速发展。各种高性能纤维、功能纤维等逐渐面世并得到工业化生产。
4.微量元素指人体内含量介于体重0.01％～0.005％的元素，包括铁、锌、铜、锰、铬、硒、钼、钴、氟等。微量元素在人体内虽然含量较小，但是与人体的健康关系比较密切，主要的作用活化酶系统，在激素和维生素的活性部分含量比较多，还可以输送普通的元素，包括调节体液的渗透压，以及维持人体的酸碱平衡，微量元素还能影响核酸的代谢。其还具有一定的防癌抗癌作用，比如铁和硒等对胃肠道的癌症有拮抗作用，镁对淋巴癌以及慢性白血病有着治疗作用，锌可以对抗食管癌或者肺癌。
5.目前，现有技术对于含有微量元素的功能纤维研究较少，而对于同时富含多种微量元素的功能纤维更甚，因此，如何提供一种微量元素功能纤维及其制备方法与应用，拓宽功能纤维的种类，同时利用衣物给人体实时补充各种微量元素是本领域亟待解决的难题。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明提供了一种微量元素功能纤维及其制备方法与应用，以解决目前对于微量元素功能纤维研究较少的问题。
7.为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
8.一种微量元素功能纤维的制备方法，包括以下步骤：
9.1)将热塑性树脂、微量元素颗粒、螯合剂和分散剂混合均匀，进行熔融共混造粒，得到微量元素母粒；
10.2)将微量元素母粒和化学纤维切片混合，熔融纺丝，得到微量元素功能纤维原长丝；
11.3)微量元素功能纤维原长丝进行后处理得到微量元素功能纤维。
12.优选的，所述步骤1)中热塑性树脂、微量元素颗粒、螯合剂和分散剂的质量比为50～80：20～40：8～10：8～10。
13.优选的，所述步骤1)中热塑性树脂为聚丙烯树脂、聚酰胺树脂和聚酯树脂中的一种或几种；
14.所述螯合剂为螯合剂tma-52；
15.所述分散剂为石蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸盐、乙撑双硬脂酸酰胺、油酸酰胺中的一种或几种。
16.优选的，所述步骤1)中微量元素颗粒包括锰粉、铜粉、硒粉、锌粉和铁粉，其中，锰粉、铜粉、硒粉、锌粉和铁粉的质量比为1～3：2～7：1～4：10～15：10～18。
17.优选的，所述步骤2)中微量元素母粒和化学纤维切片的质量比为1：15～18。
18.优选的，所述步骤2)中化学纤维切片包括涤纶切片、丙纶切片或锦纶切片。
19.优选的，所述步骤2)中熔融纺丝的温度为250～300℃。
20.优选的，所述步骤3)中后处理包括顺次进行的上油、预网络、拉伸定型、主网络、卷绕。
21.本发明的另一目的是提供一种微量元素功能纤维制备方法制备得到的微量元素功能纤维。
22.本发明的再一目的是提供一种微量元素功能纤维在贴身衣物织造中的应用。
23.锰元素能够促进骨骼的正常形成，缺少锰元素会呆滞骨骼发育不良和畸形，同时锰元素还是精氨酸酶、丙酮酸氧化酶和超氧化物歧化酶的组成成分，但是过量的锰可损坏中枢神经系统的椎体外束，导致出现震颤麻痹症候群；
24.铜元素在人体内的含量约为1μg/g，广泛分布在人体的组织器官中，参与细胞内的氧化磷酸化的能量转化过程，同时还是血红蛋白合成的活化剂；
25.硒元素在人体内的含量约为0.07μg/g，硒元素对人体十分有益，参与体内众多反应，而且对抗癌具有显著效果；
26.锌元素同样是对人体十分有益的元素；
27.铁元素在人体内的含量约为60μg/g，是人体中最丰富的微量元素，其是血液的重要组成部分，负责将肺部的氧气运输到全身各处的细胞中，缺少铁元素会产生面色发白，因缺氧而倦怠无力的症状。
28.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
29.1、本发明先将热塑性树脂和微量元素颗粒等物质混合，能够使微量元素均匀充分的分散，避免微量元素的聚集，影响最终功能纤维的理化性能；
30.2、本发明公开了螯合剂的添加，螯合剂能够对本发明添加的微量元素起到螯合作用，使微量元素功能纤维织成的织物具有缓释作用；
31.3、本发明根据人体内微量元素的含量以及各微量元素的吸收难易情况限定了微量元素的添加量，有利于人体的吸收；
32.4、本发明公开的微量元素纤维能够用于制备涤纶、丙纶或锦纶等多种纤维，能够满足人们的不同需求。
具体实施方式
33.本发明提供了一种微量元素功能纤维的制备方法，包括以下步骤：
34.1)将热塑性树脂、微量元素颗粒、螯合剂和分散剂混合均匀，通过双螺杆挤出机进行熔融共混造粒，得到微量元素母粒；
35.2)将微量元素母粒和化学纤维切片混合，熔融纺丝，得到微量元素功能纤维原长丝；
36.3)微量元素功能纤维原长丝进行后处理得到微量元素功能纤维。
37.在本发明中，所述步骤1)中热塑性树脂、微量元素颗粒、螯合剂和分散剂的质量比为50～80：20～40：8～10：8～10，优选为55～70：25～35：8.5～9.5：8.5～9.5，进一步优选为60：30：9：9。
38.在本发明中，所述步骤1)中热塑性树脂为聚丙烯树脂、聚酰胺树脂和聚酯树脂中的一种或几种；
39.所述螯合剂为螯合剂tma-52；
40.所述分散剂为石蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸盐、乙撑双硬脂酸酰胺、油酸酰胺中的一种或几种。
41.在本发明中，所述步骤1)中微量元素颗粒包括锰粉、铜粉、硒粉、锌粉和铁粉，其中，锰粉、铜粉、硒粉、锌粉和铁粉的质量比为1～3：2～7：1～4：10～15：10～18，优选为1.5～2.5：4～6：1.5～3：12～14：14～17，进一步优选为2：5：2.5：13：16。
42.在本发明中，所述步骤2)中微量元素母粒和化学纤维切片的质量比为1：15～18，优选为1：16～17，进一步优选为1：16.5。
43.在本发明中，所述步骤2)中化学纤维切片包括涤纶切片、丙纶切片或锦纶切片。
44.在本发明中，所述步骤2)中熔融纺丝的温度为250～300℃，优选为260～280℃，进一步优选为270℃。
45.在本发明中，所述步骤3)中后处理包括顺次进行的上油、预网络、拉伸定型、主网络、卷绕。
46.在本发明中，上油、预网络、拉伸定型、主网络、卷绕操作均为本领域常规操作，其中，上油率优选为0.7～0.9，进一步优选为0.85；所述拉伸定型时采用温度优选为86℃、122℃、207℃的三对辊，且控制拉伸倍数为1.8倍。
47.本发明还提供了一种微量元素功能纤维制备方法制备得到的微量元素功能纤维。
48.本发明还提供了一种微量元素功能纤维在贴身衣物织造中的应用。
49.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
50.本发明所有实施例中所称份数均为质量份数。
51.实施例1
52.将6份聚丙烯树脂、0.2份锰粉、0.5份铜粉、0.3份硒粉、1.5份锌粉、1.7份铁粉、0.85份螯合剂tma-52和0.83份聚乙烯蜡混合均匀，通过双螺杆挤出机进行熔融共混造粒，得到微量元素母粒。
53.然后取10份微量元素母粒和155份丙纶切片混合，在275℃下熔融纺丝(喷丝板孔数为100，直径为150mm)，得到微量元素功能纤维原长丝；然后依次进行上油、预网络、拉伸定型、主网络、卷绕操作得到微量元素功能纤维(上油率为0.8，拉伸定型时采用温度优选为86℃、122℃、207℃的三对辊，拉伸倍数为1.8倍)。
54.实施例2
55.将5份聚丙烯树脂、0.1份锰粉、0.2份铜粉、0.4份硒粉、1.2份锌粉、1.5份铁粉、0.9
份螯合剂tma-52和0.95份石蜡混合均匀，通过双螺杆挤出机进行熔融共混造粒，得到微量元素母粒。
56.然后取10份微量元素母粒和160份丙纶切片混合，在300℃下熔融纺丝(喷丝板孔数为100，直径为150mm)，得到微量元素功能纤维原长丝；然后依次进行上油、预网络、拉伸定型、主网络、卷绕操作得到微量元素功能纤维(上油率为0.9，拉伸定型时采用温度优选为86℃、122℃、207℃的三对辊，拉伸倍数为1.8倍)。
57.实施例3
58.将8份聚酰胺-66、0.3份锰粉、0.7份铜粉、0.3份硒粉、1份锌粉、1.3份铁粉、0.8份螯合剂tma-52和0.8份聚乙烯蜡混合均匀，通过双螺杆挤出机进行熔融共混造粒，得到微量元素母粒。
59.然后取10份微量元素母粒和180份锦纶切片混合，在280℃下熔融纺丝(喷丝板孔数为100，直径为150mm)，得到微量元素功能纤维原长丝；然后依次进行上油、预网络、拉伸定型、主网络、卷绕操作得到微量元素功能纤维(上油率为0.7，拉伸定型时采用温度优选为86℃、122℃、207℃的三对辊，拉伸倍数为1.8倍)。
60.实施例4
61.将7.5份聚丙烯树脂、0.3份锰粉、0.5份铜粉、0.1份硒粉、1.2份锌粉、1.3份铁粉、0.9份螯合剂tma-52和1份聚乙烯蜡混合均匀，通过双螺杆挤出机进行熔融共混造粒，得到微量元素母粒。
62.然后取10份微量元素母粒和170份丙纶切片混合，在250℃下熔融纺丝(喷丝板孔数为100，直径为150mm)，得到微量元素功能纤维原长丝；然后依次进行上油、预网络、拉伸定型、主网络、卷绕操作得到微量元素功能纤维(上油率为0.85，拉伸定型时采用温度优选为86℃、122℃、207℃的三对辊，拉伸倍数为1.8倍)。
63.实验例1
64.在实施例1得到微量元素功能纤维中截取0.5cm，然后间隔5cm再次截取0.5cm，重复上述操作，得到5小段微量元素功能纤维样品，标记为a1～a5。利用电感耦合等离子体质谱仪(icp-ms)对a1～a5进行元素分析，分析结果如表1所示。
65.表1实施例1微量元素功能纤维各元素含量检测结果表
[0066][0067][0068]
从表1可以看出本发明制备的微量元素功能纤维中各微量元素分布均匀，织成织
物后能够有效促进人体吸收，尤其是在运动时，能够给人体补充有益的微量元素。
[0069]
实验例2
[0070]
对实施例2制备的微量元素功能纤维进行元素分析，具体检测操作同实验例1，标记编号分别为b1～b5，检测结果如表2所示：
[0071]
表2实施例2微量元素功能纤维各元素含量检测结果表
[0072][0073]
从表2可以得到与表1同样的结论：微量元素功能纤维中各微量元素分布均匀，而且分布均匀程度不会随着稀有元素的添加量而发生变化。
[0074]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0075]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。