本發(fā)明涉及纖維材料及其制備技術(shù)，更具體的說是涉及一種香型纖維及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、近年來，將香氛功能融入紡織品已成為服裝、家居、護(hù)理等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。傳統(tǒng)工藝多是將香精直接拌入紡絲液或在織物上噴涂、浸漬，這些方法往往在短時(shí)間內(nèi)釋放大部分香氣，卻難以長(zhǎng)期保持香氛體驗(yàn)；洗滌幾次之后，香味幾乎消失，讓消費(fèi)者頗感失望。
2、為了解決這一難題，學(xué)者們嘗試用微膠囊將香料“裹”起來，用聚脲、殼聚糖或硅烷偶聯(lián)劑等材料做殼層，確實(shí)能延緩香氣擴(kuò)散。但在高溫、強(qiáng)剪切或多次洗滌的條件下，這些殼層仍會(huì)破裂或滲漏，香味控制效果并不穩(wěn)定。
3、與此同時(shí)，相變材料(pcm)因其能在不同溫度下吸放熱而在溫度調(diào)節(jié)服裝中受到青睞。最新研究顯示，借助相變共聚物在熔融與凝固之間的相變特性，能觸發(fā)纖維中活性物質(zhì)的釋放——溫度升高時(shí)相變材料變軟，香料擴(kuò)散加速；溫度下降則再次將香料“鎖住”。可惜，目前幾乎沒有文獻(xiàn)將相變材料和香料微膠囊同時(shí)集成到同一纖維中，一旦簡(jiǎn)單地將二者混合使用，就會(huì)面臨相容性差、界面粘結(jié)弱的問題，難以實(shí)現(xiàn)理想的釋放曲線。
4、在制備工藝層面，共軸電紡技術(shù)可以在纖維內(nèi)部形成清晰的芯殼結(jié)構(gòu)，讓微膠囊均勻分布于纖維心部，殼層材料則在外部形成保護(hù)層，對(duì)香料起到二次屏障作用。但實(shí)際操作時(shí)，芯層溶液與殼層溶液的配方、紡絲參數(shù)、環(huán)境溫濕度等變量眾多，若控制不當(dāng)，就會(huì)出現(xiàn)纖維斷裂、微膠囊團(tuán)聚或紡絲不穩(wěn)定等問題，進(jìn)一步影響最終的香氣釋放和機(jī)械性能。
5、因此，本領(lǐng)域亟需一種全新的方法：既能讓香味在常溫下長(zhǎng)期“放心”保存，又能在需要時(shí)快速“喚醒”，更能夠經(jīng)受多次洗滌和高溫后整理的考驗(yàn)。同時(shí)，這種方法要在電紡和熱定型等常規(guī)工業(yè)設(shè)備上就能實(shí)現(xiàn)，具有可放大、易操作的特點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種香型纖維及其制備方法，該纖維通過共軸電紡技術(shù)制備，芯層包埋香料微膠囊，殼層材料與芯層材料通過熱定型工藝緊密結(jié)合，兼具優(yōu)異的香氣緩釋性能、熱穩(wěn)定性以及耐洗滌性能。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案，主要包括：
3、一種香型纖維，通過共軸電紡技術(shù)制備；由芯層和殼層組成；
4、所述芯層由聚甲基丙烯酸甲酯-羥基乙酸共聚物(相變共聚物)構(gòu)成，熔點(diǎn)在30℃到40℃；
5、芯層中包埋至少一種香料微膠囊，所述香精與相變共聚物的質(zhì)量比在1:2到1:5之間；
6、所述殼層由聚乳酸與聚己內(nèi)酯共聚物構(gòu)成，二者質(zhì)量比在3:1到1:1之間；
7、纖維經(jīng)過60℃、0.1兆帕熱定型30分鐘后，芯層與殼層結(jié)合穩(wěn)固；
8、纖維平均直徑在200納米到2微米之間，芯層與殼層直徑之比在1:1到1:3之間。
9、進(jìn)一步地，所述微膠囊殼材采用相變聚合物粉末與香料經(jīng)原位乳液聚合形成的二氧化硅-殼聚糖復(fù)合殼層，該復(fù)合殼層厚度在50納米到200納米之間。
10、進(jìn)一步地，共軸電紡所用溶劑體系由二氯甲烷、四氫呋喃和二氧六環(huán)以1:1:1的體積比混合，電壓為15千伏至25千伏，芯層流量在0.2毫升/小時(shí)到0.5毫升/小時(shí)之間，殼層流量在0.5毫升/小時(shí)到1.0毫升/小時(shí)之間，收集距離在12厘米到18厘米之間，實(shí)驗(yàn)環(huán)境溫度約為25℃，相對(duì)濕度約為50％。
11、進(jìn)一步地，在常溫20℃到25℃條件下密封保存60天后香氣揮發(fā)率不超過10％；在35℃條件下初次30分鐘內(nèi)累計(jì)釋放率不低于85％；經(jīng)10次家用洗滌(水溫40℃、轉(zhuǎn)速1000轉(zhuǎn)/分鐘)后仍保持不低于70％的香氣釋放性能。
12、進(jìn)一步地，微膠囊中額外添加5％到20％的無機(jī)納米增強(qiáng)劑，以提升微膠囊的機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性；纖維中可選共混殼聚糖衍生物、銀納米顆粒等抗菌劑或二苯甲酮衍生物紫外線吸收劑，以賦予抗菌或抗紫外線功能。
13、制備方法
14、本發(fā)明還提供上述香型纖維的制備方法，包括以下步驟：
15、s1：配制芯層溶液，將相變共聚物、香料與納米增強(qiáng)劑按質(zhì)量比分別為1:2到5:0.05到0.2溶解于二氯甲烷、四氫呋喃和二氧六環(huán)混合溶劑中，超聲分散10分鐘；
16、s2：配制殼層溶液，將聚乳酸、聚己內(nèi)酯與可選添加劑按質(zhì)量比分別為3:1:0.1溶解于氯仿和二氧六環(huán)混合溶劑中，磁力攪拌至均勻；
17、s3：在25℃、相對(duì)濕度50％的實(shí)驗(yàn)室條件下，以15千伏至25千伏電壓進(jìn)行共軸電紡，芯、殼層流量比為0.3:0.6毫升/小時(shí)，收集距離15厘米到18厘米，收集裝置旋轉(zhuǎn)速率為500到1500轉(zhuǎn)/分鐘；
18、s4：將收集后的纖維在60℃、0.1兆帕下熱定型30分鐘后緩冷至室溫完成定型工藝。
19、優(yōu)選地，配制后的芯層溶液在0℃到5℃條件下冷藏保存不超過12小時(shí)；噴嘴內(nèi)徑與外徑之比為0.3毫米對(duì)0.8毫米；電紡過程中對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行負(fù)壓抽風(fēng)，抽風(fēng)速率為0.5米/秒到1.0米/秒，以提高溶劑蒸發(fā)效率。
20、進(jìn)一步地，將所得香型纖維與吸濕排汗纖維或抗菌纖維按10％到50％的質(zhì)量比進(jìn)行混紡后，采用常規(guī)織機(jī)織造；織造后可通過低溫等離子體改性或納米填充整理工藝，改善織物手感并提升功能持久性。
21、經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果如下：
22、(1)長(zhǎng)效緩釋香氣：由于相變共聚物在常溫下處于固態(tài)，且sio2–殼聚糖復(fù)合殼層形成多重屏障，香精分子被高效“封存”，在20–25℃條件下保存60天后，香氣揮發(fā)率低于10％，顯著優(yōu)于傳統(tǒng)預(yù)混或簡(jiǎn)單吸附型香纖。
23、(2)快速啟動(dòng)香氛：當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)到相變共聚物熔點(diǎn)區(qū)間(30–40℃)時(shí)，芯層材料由固態(tài)轉(zhuǎn)為弱凝膠態(tài)，促使香料迅速擴(kuò)散，35℃水浴30分鐘內(nèi)釋放率可超過85％，滿足即刻香氛體驗(yàn)需求。
24、(3)優(yōu)異的耐洗耐用性：復(fù)合殼層結(jié)構(gòu)在纖維熱定型過程中與基體聚合物界面滲透融合，使微膠囊牢固嵌入纖維。按aatcc標(biāo)準(zhǔn)水洗10次(40℃、1000rpm)后，仍可保持≥70％的香氣，總體性能穩(wěn)定可靠，適合家用及工業(yè)多次洗滌。
25、(4)高機(jī)械強(qiáng)度與柔韌性：經(jīng)instron3365拉伸測(cè)試，斷裂強(qiáng)力1.8–2.0cn/dtex，完全滿足功能性紡織品對(duì)耐磨損、抗拉力的要求，且纖維網(wǎng)疏松透氣，手感柔軟，兼顧舒適性與耐用性。
26、(5)卓越熱穩(wěn)定性：熱重分析(tga)結(jié)果顯示，纖維及微膠囊殼層5％失重溫度可達(dá)230–240℃，高于常規(guī)紡織整理溫度，能夠承受高溫染整、壓光等后整理工藝，不發(fā)生結(jié)構(gòu)或香氣損失。
27、(6)工藝參數(shù)可控且易放大：芯/殼流量、噴嘴結(jié)構(gòu)、收集距離、熱定型溫度與壓力等關(guān)鍵參數(shù)具有明確的優(yōu)化區(qū)間，操作簡(jiǎn)單明了；所用設(shè)備均為市場(chǎng)通用型號(hào)，易于在現(xiàn)有電紡及后整理生產(chǎn)線中工業(yè)放大。
28、(7)香型多樣性與配方可調(diào)性：通過更換香料或調(diào)整相變共聚物/微膠囊比例，即可制備檸檬、柑橘、薰衣草等多種香型纖維；殼層厚度、相變溫度等參數(shù)亦可根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景(如服裝、家紡、口罩等)靈活調(diào)節(jié)，滿足個(gè)性化需求。
29、(8)環(huán)境友好與安全性：所用溶劑可回收循環(huán)使用，微膠囊殼層及纖維基體材料均為可降解或無毒性聚合物，無voc或殘留單體釋放，符合綠色紡織及功能性服飾的環(huán)保安全標(biāo)準(zhǔn)。