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一种棉纱线、连续玄武岩纤维包缠结构的复合织物及制备方法和用途
申请号	CN202310162546.6	申请日	2023-02-24	公开(公告)号	CN116288868A	公开(公告)日	2023-06-23
申请人	中国科学院新疆理化技术研究所;			发明人	马鹏程; 葸雄宇; 邢丹; 郝斌;
摘要	本发明公开了一种棉纱线、连续玄武岩纤维包缠结构的复合织物及制备方法，该织物是由连续玄武岩纤维和棉纱线复合得到的包缠纱线编织而成，其中，包缠纱线的芯纱为连续玄武岩纤维，外包缠纱为棉纱线。包缠纱线结合了棉纤维所具有的易织性、吸水性、手感柔软性和玄武岩纤维所具有的高强度、无收缩、耐腐蚀、耐高温等性能。该包缠纱线织物可以避免无机纤维与人体直接接触而造成扎伤，同时提高了棉纱线强度、抗收缩及抗褶皱性能。由此复合织物制作的衣物具有极佳的可穿性和舒适性。本制备方法工艺步骤简单，生产过程连续，生产效率高，技术便于掌握，具有很大的市场潜力，所开发的织物有望在服装行业得到推广。
权利要求	1.一种棉纱线、连续玄武岩纤维包缠结构的复合织物，其特征在于，该复合织物具体操作按下列步骤进行： a、选取直径为5‑27 μm的连续玄武岩纤维（1）作为包缠纱芯线，将棉纱线（2）作为外包纱，通过常规的包缠方法获得包缠纱线，其中包缠纱线中的连续玄武岩纤维（1）数量为50‑ 800根；所述棉纱线（2）包括普通纱线和/或精梳纱线； b、将步骤a得到的包缠纱线作为股线，并捻合成股，得到玄武岩纤维和棉纤维的复合纱线； c、将步骤b得到的复合纱线依次经过碱法蒸煮和漂白处理后得到复合纱线；其中所述碱法蒸煮是将复合纱线置于浓度为10 wt%‑40 wt%的碱法蒸煮液中，设定蒸煮压力为标准大气压，蒸煮温度为80‑120 ℃，蒸煮时间为60‑100 min；所述碱法蒸煮液包括NaOH、氨水、曲拉通中的一种或多种；所述漂白处理：是将碱法蒸煮后的复合纱线置于浓度为10 wt%‑30 wt%的漂白液中，漂白时间为60‑120 min，获得所述处理后的复合纱线；漂白液包括NaClO、H2O2、过氧酸中的一种或两种或三种； d、再将步骤c处理后的复合纱线浸泡在浓度为0.5 wt%‑3 wt%的抗静电溶液中，抗静电剂包括磺酸盐、磷酸酯、壳聚糖、季铵盐中的一种或两种或三种，处理时间为10‑30 min，随后在温度80‑120 ℃进行脱水干燥，得到最终的复合纱线，再将复合纱线进行编织，得到棉纱线、连续玄武岩纤维包缠结构的复合织物。 2.一种棉纱线、玄武岩纤维包缠结构的复合织物的制备方法，其特征在于，按下列步骤进行：原料选取： a、选取直径为5‑27 μm的连续玄武岩纤维作为包缠纱芯线，将棉纱线作为外包纱，通过常规的包缠方法获得包缠纱线，其中包缠纱线中的连续玄武岩纤维数量为50‑800根；所述棉纱线包括普通纱线和/或精梳纱线；包缠加工： b、将步骤a得到的包缠纱线作为股线，并捻合成股，得到玄武岩纤维和棉纤维的复合纱线；碱法蒸煮‑漂白处理： c、将步骤b得到的复合纱线依次经过碱法蒸煮和漂白处理后得到复合纱线；其中所述碱法蒸煮是将复合纱线置于浓度为10 wt%‑40 wt%的碱法蒸煮液中，设定蒸煮压力为标准大气压，蒸煮温度为80‑120 ℃，蒸煮时间为60‑100 min；所述碱法蒸煮液包括NaOH、氨水、曲拉通中的一种或多种；所述漂白处理：是将碱法蒸煮后的复合纱线置于浓度为10 wt%‑30 wt%的漂白液中，漂白时间为60‑120 min，获得所述处理后的复合纱线；漂白液包括NaClO、H2O2、过氧酸中的一种或两种或三种；抗静电处理： d、再将步骤c处理后的复合纱线浸泡在浓度为0.5 wt%‑3 wt%的抗静电溶液中，抗静电剂包括磺酸盐、磷酸酯、壳聚糖、季铵盐中的一种或两种或三种，处理时间为10‑30 min，随后在温度80‑120 ℃进行脱水干燥，得到最终的复合纱线，再将复合纱线进行编织，得到棉纱线、连续玄武岩纤维包缠结构的复合织物。 3.一种权利要求1或2所述的一种棉纱线、连续玄武岩纤维包缠结构的复合织物在制备耐高温防护服中的应用。
说明书全文	一种棉纱线、连续玄武岩纤维包缠结构的复合织物及制备方法和用途技术领域 [0001] 本发明涉及纺织加工技术领域，具体涉及一种棉纱线、连续玄武岩纤维包缠结构的复合织物及制备方法。背景技术 [0002] 棉纤维是我国纺织工业的主要原料，它在纺织纤维中占很重要的地位。我国是世界主要产棉国之一，目前，我国的棉花产量已经进入世界前列。由于棉纤维是从天然植物棉花当中提取出来的一种纤维，具备较好的吸湿性、保温性、耐碱性以及卫生性，常被用于制作衣物。但是棉纤维制成的衣物也存在一定缺陷，例如，强度比较低，衣物容易起皱，且起皱之后较难抚平；另外，也易收缩变形，尤其是在经过水洗之后，缩水比较严重。为了缓解棉纤维的这些缺点，一般都是在棉纤维生产过程中添加其他纤维进行混纺，混纺对象主要为天然纤维、化学纤维、动物纤维等。印度中央棉纤维技术研究院(CIRCOT)对棉纤维与其他纤维材料的混纺进行了专项研究。他们发现，特殊的纤维材料如中空涤纶纤维、三叶形纤维、超细纤维等等与棉纤维混纺可产生很多不同的功能属性的实用面料。为此，人们开发出很多种与棉纤维混纺的方法。 [0003] 但是，在纺织物的应用领域中，还有一些比较极端的应用条件，如高温、强酸、强碱腐蚀等环境下，对纺织面料的耐高温及化学稳定性能要求更加的苛刻。天然纤维和化学纤维很难满足这样的应用需求，因此，人们探索将棉纤维与一些金属纤维以及无机纤维进行混纺，得到一些耐高温、耐酸碱腐蚀的纺织面料。 [0004] 玄武岩连续纤维是以天然玄武岩矿石为原料，粉碎后加入熔窑中，在温度1400‑1500℃熔融状态下，经过抽丝、牵伸等工艺制备而成，无污染物的排放，是一种天然的环保型纤维，同时玄武岩纤维具有良好的力学性能、稳定的化学性能、良好的介电性能和高阻燃性。虽然玄武岩纤维等无机纤维耐温性能、力学性能很高，但纤维弹性小、纺织性能较差，很难直接用来作为服装面料。发明内容 [0005] 本发明目的在于，为了解决现有技术中的不足，考虑到耐高温纺织面料的可穿性以及舒适性，本发明提供了一种棉纱线、连续玄武岩纤维包缠结构的复合织物及制备方法。该织物是由连续玄武岩纤维和棉纱线复合得到的包缠纱线编织而成，其中，包缠纱线的芯纱为连续玄武岩纤维，外包缠纱为棉纱线。包缠纱线结合了棉纤维所具有的易织性、吸水性、手感柔软性和玄武岩纤维所具有的高强度、无收缩、耐腐蚀、耐高温等性能。该包缠纱线织物可以避免无机纤维与人体直接接触而造成扎伤，同时提高了棉纱线强度、抗收缩及抗褶皱性能。由此复合织物制作的衣物具有极佳的可穿性和舒适性。本制备方法工艺步骤简单，生产过程连续，生产效率高，技术便于掌握，具有很大的市场潜力，所开发的织物有望在服装行业得到推广。 [0006] 本发明所述的一种棉纱线、连续玄武岩纤维包缠结构的复合织物，该复合织物具体操作按下列步骤进行： [0007] a、选取直径为5‑27μm的连续玄武岩纤维(1)作为包缠纱芯线，将棉纱线(2)作为外包纱，通过常规的包缠方法获得包缠纱线，其中包缠纱线中的连续玄武岩纤维(1)数量为50‑800根；所述棉纱线(2)包括普通纱线和/或精梳纱线； [0008] b、将步骤a得到的包缠纱线作为股线，并捻合成股，得到玄武岩纤维(1)和棉纤维的复合纱线； [0009] c、将步骤b得到的复合纱线依次经过碱法蒸煮和漂白处理后得到复合纱线；其中所述碱法蒸煮是将复合纱线置于浓度为10wt％‑40wt％的碱法蒸煮液中，设定蒸煮压力为标准大气压，蒸煮温度为80‑120℃，蒸煮时间为60‑100min；所述碱法蒸煮液包括NaOH、氨水、曲拉通中的一种或两种或三种；所述漂白处理：是将碱法蒸煮后的复合纱线置于浓度为10wt％‑30wt％的漂白液中，漂白时间为60‑120min，获得所述处理后的复合纱线；漂白液包括NaClO、H2O2、过氧酸中的一种或两种或三种； [0010] d、再将步骤c处理后的复合纱线浸泡在浓度为0.5wt％‑3wt％的抗静电溶液中，抗静电剂包括磺酸盐、磷酸酯、壳聚糖、季铵盐中的一种或多种，处理时间为10‑30min，随后在温度80‑120℃进行脱水干燥，得到最终的复合纱线，再将复合纱线进行编织，得到棉纱线、连续玄武岩纤维包缠结构的复合织物。 [0011] 一种棉纱线、玄武岩纤维包缠结构的复合织物的制备方法，按下列步骤进行： [0012] 原料选取： [0013] a、选取直径为5‑27μm的连续玄武岩纤维(1)作为包缠纱芯线，将棉纱线(2)作为外包纱，通过常规的包缠方法获得包缠纱线，其中包缠纱线中的连续玄武岩纤维(1)数量为50‑800根；所述棉纱线(2)包括普通纱线和/或精梳纱线； [0014] 包缠加工： [0015] b、将步骤a得到的包缠纱线作为股线，并捻合成股，得到玄武岩纤维和棉纤维的复合纱线； [0016] 碱法蒸煮‑漂白处理： [0017] c、将步骤b得到的复合纱线依次经过碱法蒸煮和漂白处理后得到复合纱线；其中所述碱法蒸煮是将复合纱线置于浓度为10wt％‑40wt％的碱法蒸煮液中，设定蒸煮压力为标准大气压，蒸煮温度为80‑120℃，蒸煮时间为60‑100min；所述碱法蒸煮液包括NaOH、氨水、曲拉通中的一种或两种或三种；所述漂白处理：是将碱法蒸煮后的复合纱线置于浓度为10wt％‑30wt％的漂白液中，漂白时间为60‑120min，获得所述处理后的复合纱线；漂白液包括NaClO、H2O2、过氧酸中的一种或两种或三种； [0018] 抗静电处理： [0019] d、再将步骤c处理后的复合纱线浸泡在浓度为0.5wt％‑3wt％的抗静电溶液中，抗静电剂包括磺酸盐、磷酸酯、壳聚糖、季铵盐中的一种或两种或三种，处理时间为10‑30min，随后在温度80‑120℃进行脱水干燥，得到最终的复合纱线，再将复合纱线进行编织，得到棉纱线、连续玄武岩纤维包缠结构的复合织物。 [0020] 一种棉纱线、玄武岩纤维包缠结构的复合织物在制备耐高温防护服中的应用。 [0021] 本发明提供了一种棉纱线、连续玄武岩纤维包缠结构的复合织物及制备方法，该方法对玄武岩纤维和棉纤维混纺的方法进行改进，采用包缠的方式，以玄武岩纤维为芯，棉纱线为包缠层，得到了具有优异吸湿、抗褶皱、耐高温的复合纱线，采用该纱线编织成的织物具有优异的可穿性和舒适性，有望在耐高温的防火服等领域得到应用，同时也拓宽了玄武岩纤维的应用范围，具有十分重要的意义。 [0022] 有益效果：本发明所述的一种玄武岩纤维包缠结构的复合织物、及制备方法和应用，与现有技术相比有以下创新性： [0023] 1、本发明通过玄武岩纤维与棉纤维的混纺，将玄武岩纤维具有的高强度、耐高温、无有毒气体排出、绝热性好、无热收缩现象等优点和棉纤维具有的柔软性、吸湿性、易织性等优点很好的结合起来，即通过将棉纤维与玄武岩纤维的混纺，使棉纤维的可纺性和玄武岩纤维的高强性能有机结合，大大提升了棉纤维面料的抗褶皱、抗化学腐蚀、阻燃隔热等性能。 [0024] 2、本发明通过包缠纱的结构将棉纱线与玄武岩纤维结合起来，不仅可以充分利用玄武岩纤维优异的物理性能，提高混纺纱线整体的物理机械性能，而且将玄武岩纤维缠绕在纱线中心，外面用棉纤维做保护层，降低了玄武岩纤维对人体皮肤的刺激性。同时，在服装领域玄武岩纤维代替了更多的化学纤维，减少了化学材料对人体和环境的危害。 [0025] 3、本发明的制备工艺简单，开发成本低，可实现材料的连续制备，具有很大的市场潜力。 [0026] 表1棉纱线、连续玄武岩纤维包缠结构复合织物的力学性能 [0027] 样品编号峰值负荷(N)1 2615.00 2 1955.00 3 3608.00 4 2450.00 5 1827.00 6 2440.00 平均值 2482.50 标准偏差 631.68 附图说明 [0028] 图1为本发明外层棉纱线单层包缠玄武岩纤维示意图； [0029] 图2为本发明外层棉纱线双层交叉包缠玄武岩纤维示意图； [0030] 图3为本发明玄武岩纤维复合织物在不同温度下热处理2h后的照片，其中(a)为温度800℃，(b)为温度1000℃。具体实施方式 [0031] 下面结合实施例对本发明作进一步详细说明，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。 [0032] 需要说明的是，采用的试剂和材料，如无特殊说明，均可在市场上购买。 [0033] 实施例1 [0034] a、选取直径为5μm的连续玄武岩纤维1数量为50根作为包缠纱芯线，选择常用规格10S棉纱线2的精梳纱线的单股纱作为外包纱，通过常规的包缠方法以单层包缠的方式形成包缠纱如附图1获得包缠纱线； [0035] b、将步骤a得到的包缠纱线作为股线，并捻合成股，得到玄武岩纤维和棉纤维的复合纱线； [0036] c、将步骤b得到的复合纱线置于反应釜中，依次经过碱法蒸煮和漂白处理，将复合纱线置于浓度为40wt％的含4％ NaOH水溶液的碱法蒸煮液中，设定蒸煮压力为标准大气压，蒸煮温度为80℃，蒸煮时间为60min；去除玄武岩纤维1及棉纱线2在制备过程中表面涂覆的上浆剂以及棉蜡，以保证后期染色的均匀；再将碱法蒸煮后的复合纱线置于浓度为10wt％的含10％ NaClO、10％过氧酸和10％ H2O2混合水溶液的漂白液中，漂白时间为 120min； [0037] d、再将步骤c处理后的复合纱线浸泡在浓度为0.5wt％含0.5％壳聚糖和0.5％十六烷基三甲基溴化铵中混合水溶液的抗静电溶液中，处理时间为10min，随后在温度80℃进行脱水干燥，得到最终的复合纱线，再将复合纱线进行编织，得到棉纱线、连续玄武岩纤维包缠结构的复合织物； [0038] 将步骤d经过抗静电处理后的复合纱线安装在织布机上，通过织布机将玄武岩纤维和棉纤维的复合纱线纺织成对应形状的布片，进一步制成防护服。 [0039] 实施例2 [0040] a、选取直径为13μm的连续玄武岩纤维1数量为400根作为包缠纱芯线，选择常用规格10S精梳纱线的单股纱棉纱线2作为外包纱，通过常规的包缠方法以双层交叉包缠的方式形成双层包缠纱如附图2，获得包缠纱线； [0041] b、将步骤a得到的包缠纱线作为股线，并捻合成股，得到玄武岩纤维和棉纤维的复合纱线； [0042] c、将步骤b得到的复合纱线置于反应釜中，依次经过碱法蒸煮和漂白处理，将复合纱线置于浓度为40wt％的含4％ NaOH和4％氨水水溶液的碱法蒸煮液中，设定蒸煮压力为标准大气压，蒸煮温度为120℃，蒸煮时间为100min，去除玄武岩纤维1及棉纱线2在制备过程中表面涂覆的上浆剂以及棉蜡，以保证后期染色的均匀；再将碱法蒸煮后的复合纱线置于浓度为30wt％的含15％ NaClO和15％ H2O2混合水溶液的漂白液中，漂白时间为120min； [0043] d、再将步骤c处理后的复合纱线浸泡在浓度为3wt％的含1％磷酸酯水溶液的抗静电溶液中，处理时间为30min，在温度120℃进行脱水干燥，得到最终的复合纱线，再将复合纱线进行编织，得到棉纱线、连续玄武岩纤维包缠结构的复合织物； [0044] 将步骤d经过抗静电处理后的复合纱线安装在织布机上，通过织布机将玄武岩纤维和棉纤维的复合纱线纺织成对应形状的布片，进一步制成防护服。 [0045] 实施例3 [0046] a、选取直径为20μm的连续玄武岩纤维1数量为600根作为包缠纱芯线，选择常用普通纱线的单股纱棉纱线2作为外包纱，通过常规的包缠方法以单层包缠的方式形成单层包缠纱如附图1，获得包缠纱线； [0047] b、将步骤a得到的包缠纱线作为股线，并捻合成股，得到玄武岩纤维和棉纤维的复合纱线； [0048] c、将步骤b得到的复合纱线置于反应釜中，依次经过碱法蒸煮和漂白处理，将复合纱线置于浓度为20wt％的含4％ NaOH、4％氨水和2％曲拉通水溶液的碱法蒸煮液中，设定蒸煮压力为标准大气压，蒸煮温度为100℃，蒸煮时间为80min，去除玄武岩纤维1及棉纱线2在制备过程中表面涂覆的上浆剂以及棉蜡，以保证后期染色的均匀；再将碱法蒸煮后的复合纱线置于浓度为20wt％的含30％过氧酸水溶液的漂白液中，漂白时间为60min； [0049] d、再将步骤c处理后的复合纱线浸泡在浓度为1wt％含0.5％脂肪酸羟基乙烷磺酸盐、0.5％壳聚糖和0.5％十二烷基三甲基氯化铵混合水溶液的抗静电溶液中，处理时间为20min，随后在温度100℃进行脱水干燥，得到最终的复合纱线，再将复合纱线进行编织，得到棉纱线、连续玄武岩纤维包缠结构的复合织物； [0050] 将步骤d经过抗静电处理后的复合纱线安装在织布机上，通过织布机将玄武岩纤维和棉纤维的复合纱线纺织成对应形状的布片，进一步制成防护服。 [0051] 实施例4 [0052] a、选取直径为27μm的连续玄武岩纤维1数量为800根作为包缠纱芯线，选择常用普通纱线的单股纱棉纱线2作为外包纱，通过常规的包缠方法以双层交叉包缠的方式形成双层包缠纱如附图2，获得包缠纱线； [0053] b、将步骤a得到的包缠纱线作为股线，并捻合成股，得到玄武岩纤维和棉纤维的复合纱线； [0054] c、将步骤b得到的复合纱线置于反应釜中，依次经过碱法蒸煮和漂白处理，将复合纱线置于浓度为30wt％的含2％ NaOH、2％氨水、4％曲拉通水溶液的碱法蒸煮液中，设定蒸煮压力为标准大气压，蒸煮温度为100℃，蒸煮时间为80min，去除玄武岩纤维1及棉纱线2在制备过程中表面涂覆的上浆剂以及棉蜡，以保证后期染色的均匀；再将碱法蒸煮后的复合纱线置于浓度为20wt％的含15％ NaClO和15％ H2O2混合水溶液的漂白液中，漂白时间为100min； [0055] d、再将步骤c处理后的复合纱线浸泡在浓度为2wt％的含0.5％脂肪酸羟基乙烷磺酸盐和0.5％十四烷基三甲基溴化铵混合水溶液的抗静电溶液中，处理时间为20min，在温度100℃进行脱水干燥，得到最终的复合纱线，再将复合纱线进行编织，得到棉纱线、连续玄武岩纤维包缠结构的复合织物； [0056] 将步骤d经过抗静电处理后的复合纱线安装在织布机上，通过织布机将玄武岩纤维和棉纤维的复合纱线纺织成对应形状的布片，进一步制成防护服。

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