一种高日晒服用彩色丙纶纤维的制备方法
技术领域
本发明涉及一种高日晒服用彩色丙纶纤维的制备方法，属于化学纤维制备技术领域。
背景技术
日晒服属于日常使用的防护服饰，因为经常接触日晒，从而对日晒服纤维材料的日晒色牢度，抗紫外线性能都提出了很高的要求，而目前常见的日晒服彩色纤维材料的抗紫外线性能较差，容易受长时间光照氧化脱色。
有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种高日晒服用彩色丙纶纤维的制备方法，使其更具有产业上的利用价值。
发明内容
本发明主要解决的技术问题，针对目前常见的日晒服彩色纤维材料的抗紫外线性能较差，容易受长时间光照氧化脱色的问题，提供了一种高日晒服用彩色丙纶纤维的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种高日晒服用彩色丙纶纤维的制备方法，具体制备步骤为：
(1)混合物的制备：
称取兔毛放入蒸压釜中，蒸压处理，得到预处理兔毛，将预处理兔毛和尿素以及L-半胱氨酸混合，得到混合物；
(2)兔毛角蛋白粉末的制备：
将上述得到的混合物装入单口烧瓶中，用氢氧化钠溶液调节pH，并通入氮气隔绝空气，搅拌溶解，搅拌溶解结束后离心分离得到淡黄色兔毛角蛋白溶液，冷冻干燥后得到兔毛角蛋白粉末；
(3)原硅酸凝胶的制备：
将硅酸钠溶液和盐酸溶液混合得到混合液，将混合液移入反应釜中，加热升温，搅拌反应得到原硅酸凝胶；
(4)细旦聚丙烯纤维切片的制备：
称取彩色细旦聚丙烯纤维成纤树脂、兔毛角蛋白粉末、原硅酸凝胶、XZJ01分散剂、抗静电剂XZJ11混合后经双螺杆共混，挤出、切粒制得细旦聚丙烯纤维切片；
(5)高日晒服用彩色丙纶纤维的制备：
以细旦聚丙烯纤维切片为原料，经过料仓进料、螺杆挤出机挤出、预过滤器过滤、纺丝组件纺丝、侧吹风冷却、油轮上油和卷绕的工艺路线制备得到高日晒服用彩色丙纶纤维。
进一步的，一种高日晒服用彩色丙纶纤维的制备方法，具体制备步骤为：
(1)混合物的制备：
称取兔毛放入蒸压釜中，在蒸汽压力为1.0～1.1MPa，温度为150～160℃的条件下蒸压处理1～2h，得到预处理兔毛，将预处理兔毛和尿素以及L-半胱氨酸按质量比为1：1:2:20混合，得到混合物；
(2)兔毛角蛋白粉末的制备：
将上述得到的混合物装入单口烧瓶中，用浓度为5mol/L的氢氧化钠溶液调节pH至9～10，并通入氮气隔绝空气，用搅拌器以200～300r/min的转速搅拌溶解5～8h，搅拌溶解结束后离心分离得到淡黄色兔毛角蛋白溶液，冷冻干燥后得到兔毛角蛋白粉末；
(3)原硅酸凝胶的制备：
按质量比为5:1将质量分数为30％的硅酸钠溶液和浓度为0.5mol/L的盐酸溶液混合得到混合液，将混合液移入反应釜中，加热升温至160～190℃，以200～300r/min的转速搅拌反应1～2h得到原硅酸凝胶；
(4)细旦聚丙烯纤维切片的制备：
按重量份数计，称取70～80份彩色细旦聚丙烯纤维成纤树脂、5～8份兔毛角蛋白粉末、5～10份原硅酸凝胶、3～5份XZJ01分散剂、1～2份抗静电剂XZJ11混合后经双螺杆共混，共混温度为180～200℃、螺杆转速为150～160rpm，挤出、切粒制得细旦聚丙烯纤维切片；
(5)高日晒服用彩色丙纶纤维的制备：
以细旦聚丙烯纤维切片为原料，经过料仓进料、螺杆挤出机挤出、预过滤器过滤、纺丝组件纺丝、侧吹风冷却、油轮上油和卷绕的工艺路线制备得到高日晒服用彩色丙纶纤维。
进一步的，所述高日晒服用彩色丙纶纤维的制备步骤中：
纺丝温度为230～280℃，预过滤器滤后压力为6.0～8.0MPa，组件采用60～80、80～100目/g金属过滤砂，组件压力9.0～16.0MPa，侧吹风风温为20～28℃，风速为0.30～0.6m/s，风压为600～700Pa，卷绕速度为2400～2800m/min。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
本发明制得的高日晒服用彩色丙纶纤维在批内、批间的色差超过标准变色灰卡4.5级(AATCC-CA02标准褪色灰卡)，纤维的光照牢度满足服用要求，可供选择的颜色丰富多彩，生产过程无废水、废气、废渣等污染，是一种对环境非常友好的绿色环保丙纶纤维，也是一种夏季服装面料的理想原辅材料。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
具体实施方式
(1)混合物的制备：
称取兔毛放入蒸压釜中，在蒸汽压力为1.0～1.1MPa，温度为150～160℃的条件下蒸压处理1～2h，得到预处理兔毛，将预处理兔毛和尿素以及L-半胱氨酸按质量比为1：1:2:20混合，得到混合物；
(2)兔毛角蛋白粉末的制备：
将上述得到的混合物装入单口烧瓶中，用浓度为5mol/L的氢氧化钠溶液调节pH至9～10，并通入氮气隔绝空气，用搅拌器以200～300r/min的转速搅拌溶解5～8h，搅拌溶解结束后离心分离得到淡黄色兔毛角蛋白溶液，冷冻干燥后得到兔毛角蛋白粉末；
(3)原硅酸凝胶的制备：
按质量比为5:1将质量分数为30％的硅酸钠溶液和浓度为0.5mol/L的盐酸溶液混合得到混合液，将混合液移入反应釜中，加热升温至160～190℃，以200～300r/min的转速搅拌反应1～2h得到原硅酸凝胶；
(4)细旦聚丙烯纤维切片的制备：
按重量份数计，称取70～80份彩色细旦聚丙烯纤维成纤树脂、5～8份兔毛角蛋白粉末、5～10份原硅酸凝胶、3～5份XZJ01分散剂、1～2份抗静电剂XZJ11混合后经双螺杆共混，共混温度为180～200℃、螺杆转速为150～160rpm，挤出、切粒制得细旦聚丙烯纤维切片；
(5)高日晒服用彩色丙纶纤维的制备：
以细旦聚丙烯纤维切片为原料，经过料仓进料、螺杆挤出机挤出、预过滤器过滤、纺丝组件纺丝、侧吹风冷却、油轮上油和卷绕的工艺路线制备得到高日晒服用彩色丙纶纤维。
其中纺丝温度为230～280℃，预过滤器滤后压力为6.0～8.0MPa，组件采用60～80、80～100目/g金属过滤砂，组件压力9.0～16.0MPa，侧吹风风温为20～28℃，风速为0.30～0.6m/s，风压为600～700Pa，卷绕速度为2400～2800m/min。
本发明的工作原理如下：
本发明通过从兔毛中利用尿素、L-半胱氨酸和碱液提取得到具有紫外线防护功能的兔毛角蛋白，再利用硅酸钠溶液和盐酸反应制备得到原硅酸沉淀，将兔毛角蛋白、原硅酸沉淀和彩色细旦聚丙烯纤维成纤树脂共混，经双螺杆挤出，在挤出的高温作用下，原硅酸凝胶受热水解产生纳米二氧化硅，产生的纳米二氧化硅和掺入的兔毛角蛋白都具有紫外线屏蔽性能，它们的加入极大的提高了本发明高日晒服用彩色丙纶纤维的抗紫外线性能，日晒色牢度也得到了显著提高，具有很高的商业利用价值。
实例1
(1)混合物的制备：
称取兔毛放入蒸压釜中，在蒸汽压力为1.0MPa，温度为150℃的条件下蒸压处理1h，得到预处理兔毛，将预处理兔毛和尿素以及L-半胱氨酸按质量比为1：1:2:20混合，得到混合物；
(2)兔毛角蛋白粉末的制备：
将上述得到的混合物装入单口烧瓶中，用浓度为5mol/L的氢氧化钠溶液调节pH至9，并通入氮气隔绝空气，用搅拌器以200r/min的转速搅拌溶解5h，搅拌溶解结束后离心分离得到淡黄色兔毛角蛋白溶液，冷冻干燥后得到兔毛角蛋白粉末；
(3)原硅酸凝胶的制备：
按质量比为5:1将质量分数为30％的硅酸钠溶液和浓度为0.5mol/L的盐酸溶液混合得到混合液，将混合液移入反应釜中，加热升温至160℃，以200r/min的转速搅拌反应1h得到原硅酸凝胶；
(4)细旦聚丙烯纤维切片的制备：
按重量份数计，称取70份彩色细旦聚丙烯纤维成纤树脂、5份兔毛角蛋白粉末、5份原硅酸凝胶、3份XZJ01分散剂、1份抗静电剂XZJ11混合后经双螺杆共混，共混温度为180℃、螺杆转速为150rpm，挤出、切粒制得细旦聚丙烯纤维切片；
(5)高日晒服用彩色丙纶纤维的制备：
以细旦聚丙烯纤维切片为原料，经过料仓进料、螺杆挤出机挤出、预过滤器过滤、纺丝组件纺丝、侧吹风冷却、油轮上油和卷绕的工艺路线制备得到高日晒服用彩色丙纶纤维。
其中纺丝温度为230℃，预过滤器滤后压力为6.0MPa，组件采用60、80目/g金属过滤砂，组件压力9.0MPa，侧吹风风温为20℃，风速为0.30m/s，风压为600Pa，卷绕速度为2400m/min。
实例2
(1)混合物的制备：
称取兔毛放入蒸压釜中，在蒸汽压力为1.0MPa，温度为155℃的条件下蒸压处理2h，得到预处理兔毛，将预处理兔毛和尿素以及L-半胱氨酸按质量比为1：1:2:20混合，得到混合物；
(2)兔毛角蛋白粉末的制备：
将上述得到的混合物装入单口烧瓶中，用浓度为5mol/L的氢氧化钠溶液调节pH至9，并通入氮气隔绝空气，用搅拌器以250r/min的转速搅拌溶解7h，搅拌溶解结束后离心分离得到淡黄色兔毛角蛋白溶液，冷冻干燥后得到兔毛角蛋白粉末；
(3)原硅酸凝胶的制备：
按质量比为5:1将质量分数为30％的硅酸钠溶液和浓度为0.5mol/L的盐酸溶液混合得到混合液，将混合液移入反应釜中，加热升温至175℃，以250r/min的转速搅拌反应2h得到原硅酸凝胶；
(4)细旦聚丙烯纤维切片的制备：
按重量份数计，称取75份彩色细旦聚丙烯纤维成纤树脂、7份兔毛角蛋白粉末、8份原硅酸凝胶、4份XZJ01分散剂、2份抗静电剂XZJ11混合后经双螺杆共混，共混温度为190℃、螺杆转速为155rpm，挤出、切粒制得细旦聚丙烯纤维切片；
(5)高日晒服用彩色丙纶纤维的制备：
以细旦聚丙烯纤维切片为原料，经过料仓进料、螺杆挤出机挤出、预过滤器过滤、纺丝组件纺丝、侧吹风冷却、油轮上油和卷绕的工艺路线制备得到高日晒服用彩色丙纶纤维。
其中纺丝温度为250℃，预过滤器滤后压力为7.0MPa，组件采用70、90目/g金属过滤砂，组件压力13MPa，侧吹风风温为25℃，风速为0.5m/s，风压为650Pa，卷绕速度为2600m/min。
实例3
(1)混合物的制备：
称取兔毛放入蒸压釜中，在蒸汽压力为1.1MPa，温度为160℃的条件下蒸压处理2h，得到预处理兔毛，将预处理兔毛和尿素以及L-半胱氨酸按质量比为1：1:2:20混合，得到混合物；
(2)兔毛角蛋白粉末的制备：
将上述得到的混合物装入单口烧瓶中，用浓度为5mol/L的氢氧化钠溶液调节pH至10，并通入氮气隔绝空气，用搅拌器以300r/min的转速搅拌溶解8h，搅拌溶解结束后离心分离得到淡黄色兔毛角蛋白溶液，冷冻干燥后得到兔毛角蛋白粉末；
(3)原硅酸凝胶的制备：
按质量比为5:1将质量分数为30％的硅酸钠溶液和浓度为0.5mol/L的盐酸溶液混合得到混合液，将混合液移入反应釜中，加热升温至190℃，以300r/min的转速搅拌反应2h得到原硅酸凝胶；
(4)细旦聚丙烯纤维切片的制备：
按重量份数计，称取80份彩色细旦聚丙烯纤维成纤树脂、8份兔毛角蛋白粉末、10份原硅酸凝胶、5份XZJ01分散剂、2份抗静电剂XZJ11混合后经双螺杆共混，共混温度为200℃、螺杆转速为160rpm，挤出、切粒制得细旦聚丙烯纤维切片；
(5)高日晒服用彩色丙纶纤维的制备：
以细旦聚丙烯纤维切片为原料，经过料仓进料、螺杆挤出机挤出、预过滤器过滤、纺丝组件纺丝、侧吹风冷却、油轮上油和卷绕的工艺路线制备得到高日晒服用彩色丙纶纤维。
其中纺丝温度为280℃，预过滤器滤后压力为8.0MPa，组件采用80、100目/g金属过滤砂，组件压力16.0MPa，侧吹风风温为28℃，风速为0.6m/s，风压为700Pa，卷绕速度为2800m/min。
对照例：制备方法和本申请的实例1类似，唯有不同的是不添加实例1中的兔毛蛋白粉和原硅酸凝胶，同样制成彩色丙纶纤维；
分别对本发明的实施例和对照例中的彩色丙纶纤维进行关照牢度进行检测，检测结果如表1所示：
检测条件：温度为18～28℃，空气相对湿度为55～75％，按照国际国家标准ISO105A02/A03进行色牢度测试；
表1性能检测结果
由上表中检测数据可以看出，对照例中由于没有添加兔毛蛋白粉和原硅酸凝胶，最终制得纤维色差级低于本发明，说明其色牢度较差，抗紫外性能低，因此本发明添加兔毛蛋白粉和原硅酸凝胶的确提高了纤维的抗紫外性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
