CN117211011B - 一种含有磁性纤维的床垫材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及纺织品技术领域，具体公开了一种含有磁性纤维的床垫材料及其制备方法。含有磁性纤维的床垫材料包括如下重量份的组分：改性涤纶纤维50‑58份，聚酰胺低熔点纤维35‑39份，磁性纤维15‑17份。本申请的磁性纤维与改性涤纶纤维之间的结合力较高，且聚酰胺低熔点纤维对改性涤纶纤维和磁性纤维具备良好的粘合性，从而改善了床垫材料的力学性能，同时还开发了床垫材料的特殊功效，通过磁性颗粒的引入赋予了床垫材料一定的磁学性能。

Description

一种含有磁性纤维的床垫材料及其制备方法

技术领域

本申请涉及纺织品技术领域，更具体地说，它涉及一种含有磁性纤维的床垫材料及其制备方法。

背景技术

床垫是一种重要的家居用品，常用的床垫有弹簧床垫、棕榈床垫、乳胶床垫、水床垫等。床垫材料的选取对床垫产品的质量具有重要影响，因此生产厂家在设计床垫材料时，大多希望床垫材料能够在具备良好的力学性能的基础上，还能够在合适的条件下具备一些特殊功效。

相关技术中有一种床垫材料，包括如下重量份的组分：涤纶纤维50份，低熔点纤维35份，大麻纤维15份。该床垫材料的制备方法包括以下步骤：（1）将涤纶纤维、低熔点纤维和大麻纤维经开松、混合、梳理、交叉铺网形成纤维网；（2）对纤维网进行牵伸和热轧，得到床垫材料。

针对上述中的相关技术，发明人认为，涤纶纤维多为极性较弱的聚酯材质，而大麻纤维的主要成分是高结晶度的纤维素，且表面带有较多极性基团，因此大麻纤维与涤纶纤维的相容性较差，在加工过程中产生的结合效果不佳，导致难以进一步改善床垫材料的力学性能，也限制了对床垫材料特殊功效的进一步开发。

发明内容

相关技术中，大麻纤维与涤纶纤维的结合效果不佳，导致难以进一步改善床垫材料的力学性能，也限制了对床垫材料特殊功效的进一步开发。为了改善这一缺陷，本申请提供一种含有磁性纤维的床垫材料及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种含有磁性纤维的床垫材料，采用如下的技术方案：

一种含有磁性纤维的床垫材料，包括如下重量份的组分：改性涤纶纤维50-58份，聚酰胺低熔点纤维35-39份，磁性纤维15-17份，所述改性涤纶纤维为表面接枝有丙烯酸共聚物的涤纶纤维，所述磁性纤维为表面负载有磁性颗粒的大麻纤维，所述磁性颗粒为表面包覆有聚丙烯酸的纳米四氧化三铁。

通过采用上述技术方案，本申请与相关技术相比，分别在涤纶纤维和大麻纤维表面引入了丙烯酸共聚物和磁性颗粒，得到了改性涤纶纤维和磁性纤维，并将低熔点纤维优选为聚酰胺低熔点纤维。由于改性涤纶纤维和磁性纤维表面具有结构相近的聚丙烯酸基团，因此二者具有较好的相容性，经过加工之后具有良好的结合效果。同时，聚丙烯酸基团的强极性也使得聚酰胺低熔点纤维对改性涤纶纤维和磁性纤维具备了良好的粘合性。在此基础上，磁性颗粒的引入还能够使得磁性纤维表面具有较高的粗糙度（与大麻纤维相比），有利于磁性纤维与聚酰胺低熔点纤维的充分粘合。由于磁性纤维与改性涤纶纤维经过加工之后具有良好的结合效果，且聚酰胺低熔点纤维对改性涤纶纤维和磁性纤维具备良好的粘合性，因此本申请改善了床垫材料的力学性能，克服了相关技术中的缺陷，同时还进一步开发了床垫材料的特殊功效，通过磁性颗粒的引入赋予了床垫材料一定的磁学性能。

作为优选，所述磁性颗粒按照如下方法制备：

将聚丙烯酸和氯化铁混合后溶于乙二醇中，然后加入3-氨基丙醇并搅拌混合，得到原料液；在200±2℃对原料液进行鼓风干燥，得到黑色溶胶；对黑色溶胶进行稀释和洗涤，然后将产物配制为水分散液，水分散液经过真空干燥后得到磁性颗粒。

通过采用上述技术方案，本申请以氯化铁作为铁源，以乙二醇和3-氨基丙醇作为分散剂，以聚丙烯酸作为稳定剂，在鼓风干燥的条件下使氯化铁发生水解，将聚丙烯酸包覆在了纳米四氧化三铁表面，得到了磁性颗粒。

作为优选，所述乙二醇与3-氨基丙醇的体积比为(5-15):1。

通过采用上述技术方案，优选了乙二醇与3-氨基丙醇的比例，增强了磁性颗粒在大麻纤维表面的附着效果，进而提高了磁性纤维携带的磁性颗粒总量，有助于改善床垫材料的力学性能。

作为优选，所述聚丙烯酸的重均分子量为1400-1800。

通过采用上述技术方案，优选了聚丙烯酸的重均分子量，增强了磁性颗粒在大麻织物表面的附着效果，进而提高了磁性纤维携带的磁性颗粒总量，有助于改善床垫材料的力学性能。

作为优选，所述磁性纤维按照如下方法制备：

（1）将尿素和氢氧化钠溶于水中，得到改性液，备用；将磁性颗粒与水混合，得到磁性颗粒分散液，备用；

（2）使用改性液浸泡大麻织物，然后将大麻织物转移到磁性颗粒分散液中进行超声处理，超声处理结束后再依次进行浸轧、凝固浴、洗涤和干燥，得到改性大麻织物；

（3）对改性大麻织物进行开松切割，得到磁性纤维。

通过采用上述技术方案，本申请使用改性液对大麻织物进行了浸泡处理，改性液对大麻织物表面的纤维素进行了溶解，然后在磁性颗粒分散液中通过超声分散使磁性颗粒与大麻织物充分接触，将磁性颗粒附着在大麻作为表面。之后，经过凝固浴的处理，大麻织物表面的纤维素固化，再经过洗涤和干燥后得到了表面负载有磁性颗粒的大麻织物。大麻织物经过开松切割之后，即可得到磁性纤维。

作为优选，在制备所述磁性纤维的步骤（1）中，配制改性液时将己内酰胺与尿素和氢氧化钠共同加入水中。

通过采用上述技术方案，己内酰胺能够增强改性液对纤维素的溶解效果，使磁性颗粒更容易与大麻织物表面发生溶解的纤维素结合，增强了磁性颗粒在大麻织物的纤维表面的负载效果，提高了磁性纤维携带的磁性颗粒总量，有助于改善床垫材料的力学性能。

作为优选，所述己内酰胺在改性液中的质量分数为2.0-2.8%。

通过采用上述技术方案，优选了己内酰胺的质量分数，有助于提高磁性纤维携带的磁性颗粒总量，并改善床垫材料的力学性能。

作为优选，所述改性涤纶纤维按照如下方法制备：

将涤纶纤维清洗后烘干，然后在液态丙烯酸中浸泡，之后将涤纶纤维取出并干燥备用；在放电功率为70-200W的条件下使用氩等离子体对经过干燥后的涤纶纤维进行表面处理，得到改性涤纶纤维。

通过采用上述技术方案，本申请先令涤纶纤维浸泡液态丙烯酸，然后通过氩等离子体的处理使丙烯酸与涤纶纤维发生接枝共聚，在涤纶纤维表面接枝了丙烯酸共聚物，得到了改性涤纶纤维。

作为优选，所述氩等离子体的处理过程中的放电功率为120-200W。

通过采用上述技术方案，优选了氩等离子体处理过程中的放电功率，增强了丙烯酸共聚物在涤纶纤维表面的接枝效果，不仅改善了磁性纤维与改性涤纶纤维的结合效果，而且增强了聚酰胺低熔点纤维对改性涤纶纤维的粘结力，有助于改善床垫材料的力学性能。

第二方面，本申请提供一种含有磁性纤维的床垫材料的制备方法，采用如下的技术方案。

一种含有磁性纤维的床垫材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）对改性涤纶纤维、聚酰胺低熔点纤维和磁性纤维进行开松、混合、梳理和交叉铺网，得到纤维网；

（2）对纤维网进行牵伸和热轧，得到含有磁性纤维的床垫材料。

通过采用上述技术方案，本申请的方法先将改性涤纶纤维、聚酰胺低熔点纤维和磁性纤维制成纤维网，然后经过牵伸，并在热轧过程中使改性涤纶纤维与磁性纤维充分接触并发生结合，同时聚酰胺低熔点纤维与改性涤纶纤维、磁性纤维发生粘合，得到了含有磁性纤维的床垫材料。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、本申请的磁性纤维与改性涤纶纤维之间的结合效果较好，且聚酰胺低熔点纤维对改性涤纶纤维和磁性纤维具备良好的粘合性，从而改善了床垫材料的力学性能，同时还进一步开发了床垫材料的特殊功效，通过磁性颗粒的引入赋予了床垫材料一定的磁学性能。

2、本申请经过优选，在制备磁性纤维的步骤（1）中，将己内酰胺与尿素和氢氧化钠共同加入水中以配制改性液，增强了磁性颗粒在大麻织物的纤维表面的负载效果，提高了磁性纤维携带的磁性颗粒总量，有助于改善床垫材料的力学性能。

具体实施方式

以下结合实施例、制备例和对比例对本申请作进一步详细说明，本申请涉及的原料均可通过市售获得。

以下以制备例1为例说明。

制备例1

本制备例提供一种磁性颗粒，按照如下方法制备：

将聚丙烯酸和无水氯化铁混合后溶于乙二醇中，然后加入3-氨基丙醇并通过磁力搅拌混合，得到原料液；在200℃对原料液鼓风干燥6h，得到黑色溶胶；对黑色溶胶进行稀释和洗涤，然后将产物配制为水分散液，水分散液经过真空干燥后得到磁性颗粒。聚丙烯酸的重均分子量为1000，聚丙烯酸与无水氯化铁的重量比为1.125:1；无水氯化铁的用量与乙二醇、3-氨基丙醇体积之和的比例为2mol:15L，乙二醇与3-氨基丙醇的体积比为25:1。

本制备例中，磁性纤维按照以下方法制备：

（1）将尿素和氢氧化钠溶于水中，得到氢氧化钠的质量分数为7%，尿素的质量分数为12%的改性液，备用；将磁性颗粒与水混合，得到磁性颗粒浓度5g/L的磁性颗粒分散液，备用；（2）在-12℃按照1:20的浴比使用改性液浸泡大麻织物30min，然后将大麻织物转移到磁性颗粒分散液中进行20min的超声处理，超声处理结束后再依次进行浸轧、凝固浴、洗涤和干燥，得到改性大麻织物；凝固浴使用的溶液为硫酸钠和硫酸的混合溶液，硫酸和硫酸钠的质量分数均为5%；（3）对改性大麻织物进行开松切割，得到磁性纤维。

如表1，制备例1-5的不同之处在于，磁性颗粒的制备方法中，乙二醇和3-氨基丙醇的体积比不同。

表1 乙二醇和3-氨基丙醇的体积比

制备例5-9

如表2，制备例5-9的不同之处在于，磁性颗粒的制备方法中，聚丙烯酸的重均分子量不同。

表2 聚丙烯酸的重均分子量

制备例10

本制备例与制备例9的不同之处在于，在制备磁性纤维的步骤（1）中，配制改性液时将己内酰胺与尿素和氢氧化钠共同加入水中，己内酰胺在改性液中的质量分数为1.2%。

如表3，制备例10-14的不同之处在于，己内酰胺在改性液中的质量分数（以下简称己内酰胺占比）不同。

表3 己内酰胺占比

以下以制备例15为例说明。

制备例15

本制备例中，改性涤纶纤维按照如下方法制备：

将涤纶纤维清洗后烘干，然后在液态丙烯酸中浸泡5h，之后将涤纶纤维取出并干燥备用；在压强为40Pa，放电功率为70W的条件下使用氩等离子体对经过干燥后的涤纶纤维进行10min的表面处理，得到改性涤纶纤维。

如表4，制备例15-19的不同之处在于，氩等离子体处理时的放电功率不同。

表4 放电功率

实施例1-5

以下以实施例1为例进行说明。

实施例1

本实施例使用的聚酰胺低熔点纤维熔点为85℃，规格4D×51mm；改性涤纶纤维规格8.33D×51mm；磁性纤维的主体长度为20mm，细度为25μm。

本实施例中，含有磁性纤维的床垫材料按照以下步骤制备：

（1）将50kg制备例15的改性涤纶纤维、35kg聚酰胺低熔点纤维和15kg制备例1的磁性纤维分别经开松机开松，之后经全自动抓棉机混合，混合后抽吸至梳理机梳理，梳理后的纤维交叉铺网形成克重为200g/m²的纤维网；

（2）对纤维网进行1.25倍牵伸和110℃热轧，得到含有磁性纤维的床垫材料。

如表5,实施例1-5的不同之处主要在于床垫材料的原料配比不同。

表5 床垫材料的原料配比

实施例5-18

如表6本实施例与实施例1的不同之处在于，磁性纤维的制备例不同。

表6 磁性纤维的制备例

如表7，实施例18-22的不同之处在于，改性涤纶纤维的制备例不同。

表7 改性涤纶纤维的制备例

对比例1

本对比例使用的低熔点纤维为聚酰胺低熔点纤维，聚酰胺低熔点纤维的熔点为85℃，规格为4D×51mm；涤纶纤维规格为8.33D×51mm；大麻纤维的主体长度为20mm，细度为25μm。

本对比例提供一种床垫材料，按照以下步骤制备：

（1）将50kg涤纶纤维、35kg低熔点纤维和15kg大麻纤维分别经开松机开松，之后经全自动抓棉机混合，混合后抽吸至梳理机梳理，梳理后的纤维交叉铺网形成克重为200g/m²的纤维网；

（2）对纤维网进行1.25倍牵伸和110℃热轧，得到床垫材料。

对比例2

本对比例与实施例1的不同之处在于，将改性涤纶纤维等质量替换为规格8.33D×51mm的涤纶纤维。

对比例3

本对比例与实施例1的不同之处在于，将磁性纤维等质量替换为主体长度20mm，细度25μm的大麻纤维。

一、力学性能

参照《GB/T 3923.1-2013 纺织品 织物拉伸性能 第1部分：断裂强力和断裂伸长率的测定（条样法）》检测各实施例、对比例的床垫材料的断裂强力，并计算各实施例、对比例测得的断裂强力与对比例1测得的断裂强力之间的比值，将该比值记为相对断裂强力，结果见表8。

二、磁学性能

采用振动样品磁强计对床垫材料进行饱和磁化强度的测试，将床垫材料剪成正方形试样（3 mm×3 mm）并称量重量，然后将试样粘在磁强计的振动杆末端，输入样品质量进行测试，饱和磁化强度的检测结果见表8。

表8 性能测试结果

结合实施例1-5和对比例1并结合表8可以看出，实施例1-5测得的相对断裂强力均大于对比例1，说明本申请通过改性涤纶纤维、聚酰胺低熔点纤维和磁性纤维的协同配合，使得床垫材料具备了较好的力学性能，并且还赋予了床垫材料一定的磁学性能，实现了对床垫材料特殊性能的开发。

结合实施例1和对比例2并结合表8可以看出，实施例1测得的相对断裂强力大于对比例2，说明在未对涤纶纤维表面接枝丙烯酸共聚物的情况下，涤纶纤维与磁性纤维之间的结合效果有限，且涤纶纤维与聚酰胺低熔点纤维之间的粘合性能也相对较差，因此导致对比例2的力学性能不佳。

结合实施例1和对比例3并结合表8可以看出，实施例1测得的相对断裂强力大于对比例3，说明在未对大麻纤维进行改性的情况下，大麻纤维与改性涤纶纤维之间的结合效果有限，且大麻纤维与聚酰胺低熔点纤维之间的粘合性能也相对较差，导致对比例3的力学性能不佳。

结合实施例3和实施例6-9并结合表8可以看出，当乙二醇与3-氨基丙醇的体积比为(5-15):1时，床垫材料的相对断裂强力较高，说明在此范围内，磁性颗粒在大麻纤维表面的附着效果相对较好。

结合实施例9、实施例10-13并结合表8可以看出，当聚丙烯酸的重均分子量为1400-1800时，床垫材料的相对断裂强力较高，说明在此范围内，磁性颗粒在大麻纤维表面的附着效果相对较好。

结合实施例13、实施例14-18并结合表8可以看出,实施例14-18测得的相对断裂强力均大于实施例13，说明己内酰胺能够增强改性液对纤维素的溶解效果，使磁性颗粒更容易与大麻织物表面发生溶解的纤维素结合，增强了磁性颗粒在大麻织物的纤维表面的负载效果，提高了磁性纤维携带的磁性颗粒总量，进而改善了床垫材料的力学性能。

结合实施例18、实施例19-22并结合表8可以看出，当氩等离子体的处理过程中的放电功率为120-200W时，丙烯酸共聚物在涤纶纤维表面接枝较为彻底，不仅提高了改性涤纶纤维与磁性纤维之间的结合效果，而且增强了聚酰胺低熔点纤维对改性涤纶纤维的粘结力， 从而改善了床垫材料的力学性能。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种含有磁性纤维的床垫材料，其特征在于，包括如下重量份的组分：改性涤纶纤维50-58份，聚酰胺低熔点纤维35-39份，磁性纤维15-17份，所述改性涤纶纤维为表面接枝有丙烯酸共聚物的涤纶纤维，所述磁性纤维为表面负载有磁性颗粒的大麻纤维，所述磁性颗粒为表面包覆有聚丙烯酸的纳米四氧化三铁；

所述磁性颗粒按照如下方法制备：

将聚丙烯酸和氯化铁混合后溶于乙二醇中，然后加入3-氨基丙醇并搅拌混合，得到原料液；在200±2℃对原料液进行鼓风干燥，得到黑色溶胶；对黑色溶胶进行稀释和洗涤，然后将产物配制为水分散液，水分散液经过真空干燥后得到磁性颗粒；

所述磁性纤维按照如下方法制备：

（1）将尿素和氢氧化钠溶于水中，得到改性液，备用；将磁性颗粒与水混合，得到磁性颗粒分散液，备用；

（2）使用改性液浸泡大麻织物，然后将大麻织物转移到磁性颗粒分散液中进行超声处理，超声处理结束后再依次进行浸轧、凝固浴、洗涤和干燥，得到改性大麻织物；

（3）对改性大麻织物进行开松切割，得到磁性纤维；

所述改性涤纶纤维按照如下方法制备：

将涤纶纤维清洗后烘干，然后在液态丙烯酸中浸泡，之后将涤纶纤维取出并干燥备用；在放电功率为70-200W的条件下使用氩等离子体对经过干燥后的涤纶纤维进行表面处理，得到改性涤纶纤维。

2.根据权利要求1所述的含有磁性纤维的床垫材料，其特征在于，所述乙二醇与3-氨基丙醇的体积比为(5-15):1。

3.根据权利要求1所述的含有磁性纤维的床垫材料，其特征在于，所述聚丙烯酸的重均分子量为1400-1800。

4.根据权利要求1所述的含有磁性纤维的床垫材料，其特征在于，在制备所述磁性纤维的步骤（1）中，配制改性液时将己内酰胺与尿素和氢氧化钠共同加入水中。

5.根据权利要求4所述的含有磁性纤维的床垫材料，其特征在于，所述己内酰胺在改性液中的质量分数为2.0-2.8%。

6.根据权利要求1所述的含有磁性纤维的床垫材料，其特征在于，所述氩等离子体的处理过程中的放电功率为120-200W。

7.根据权利要求1-6任一所述的含有磁性纤维的床垫材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）对改性涤纶纤维、聚酰胺低熔点纤维和磁性纤维进行开松、混合、梳理和交叉铺网，得到纤维网；

（2）对纤维网进行牵伸和热轧，得到含有磁性纤维的床垫材料。