本發(fā)明屬于羽毛、纖維的處理，具體涉及一種羽絨纖維混合物材料改性方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、在保暖材料的發(fā)展歷程中，人們始終在追求更高效、舒適且耐用的保暖方式。羽絨和棉纖維作為傳統(tǒng)且廣泛應(yīng)用的保暖材料，各自具備獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，然而也存在一定局限性。

2、羽絨，作為一種天然的保暖材料，以其卓越的保暖性能聞名。它獨(dú)特的立體枝狀結(jié)構(gòu)，能夠有效捕捉大量靜止空氣，而空氣是熱的不良導(dǎo)體，從而阻止熱量散失，起到良好的隔熱保暖作用。然而，羽絨也存在一些問題。一方面，羽絨受限于其天然特性，在濕度變化、長(zhǎng)期使用后，蓬松度容易下降，進(jìn)而影響蓄熱性能。當(dāng)羽絨服被打濕，羽絨會(huì)結(jié)塊，空氣儲(chǔ)存量減少，保暖效果大幅降低，且干燥后難以完全恢復(fù)原有蓬松狀態(tài)。

3、棉纖維同樣是歷史悠久且應(yīng)用廣泛的保暖材料。棉纖維吸濕性強(qiáng)，能吸收人體排出的汗液并散發(fā)出去，使穿著者感覺干爽舒適，這是其在保暖材料中占據(jù)重要地位的原因之一。但是，棉纖維的保暖性能相對(duì)羽絨較弱，尤其是在極端寒冷環(huán)境下，單純的棉制品難以提供足夠的保暖效果。而且棉纖維在潮濕環(huán)境下，其保暖性能會(huì)急劇下降，因?yàn)樗值拇嬖跁?huì)加速熱量傳導(dǎo)，導(dǎo)致保暖失效。

4、隨著人們生活水平的提高以及對(duì)戶外保暖需求的多樣化，傳統(tǒng)單一的保暖材料逐漸難以完全滿足要求。戶外運(yùn)動(dòng)的興起，如滑雪、登山、徒步等，人們長(zhǎng)時(shí)間暴露在寒冷環(huán)境中，對(duì)保暖衣物的性能要求愈發(fā)苛刻。消費(fèi)者對(duì)于日常穿著的保暖衣物，也期望其能在低溫通勤、長(zhǎng)時(shí)間戶外活動(dòng)等場(chǎng)景下提供更持久高效的保暖。在這種背景下，將羽絨和棉纖維等材料進(jìn)行復(fù)合，取長(zhǎng)補(bǔ)短，成為保暖材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。通過復(fù)合技術(shù)，可以使保暖材料兼具羽絨的高效保暖性和棉纖維的舒適性、吸濕性，還能通過添加其他功能性材料，進(jìn)一步提升其防水、防風(fēng)、抗菌等性能，以滿足不同場(chǎng)景下消費(fèi)者對(duì)高品質(zhì)保暖衣物的需求。然而，羽絨和棉纖維等復(fù)合保暖材料在實(shí)際應(yīng)用中還存在以下一些常見問題：

5、（1）受環(huán)境影響大：在高濕度環(huán)境下，羽絨受潮后會(huì)導(dǎo)致蓬松度下降，進(jìn)而使保暖性能大幅降低。棉纖維也會(huì)因吸濕而降低保暖效果，且干燥后恢復(fù)速度較慢。

6、（2）耐久性差：經(jīng)過多次穿著、洗滌后，復(fù)合保暖材料中的羽絨可能會(huì)出現(xiàn)纖維斷裂、結(jié)塊，棉纖維也會(huì)逐漸失去彈性，使得整體保暖性能不如初始狀態(tài)。

7、（3）分布不均勻：在生產(chǎn)過程中，羽絨和棉纖維難以做到完全均勻地混合與分布在復(fù)合材料中。這可能導(dǎo)致局部保暖性能差異較大，影響使用體驗(yàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有羽毛和纖維等復(fù)合材料存在的受環(huán)境濕度影響大、耐久性差、不同材質(zhì)分布不均勻，影響暖性能差異較大等問題。本發(fā)明提供一種羽絨纖維混合物材料改性方法及其應(yīng)用，采用羽絨、三維中空聚酯短纖維、es纖維和生物絨小顆粒為原料，按照特定比例復(fù)配，采用兩種改性劑和抗氧化劑進(jìn)行分層包覆改性，提高改性可靠性，綜合提高了隔熱保暖性、疏水性、蓬松性、吸濕排汗性、抗菌性、耐久性、抗氧化性、強(qiáng)度等。其具體技術(shù)方案如下：

2、一種羽絨纖維混合物材料改性方法，包括如下步驟：

3、s1攪拌混合：按質(zhì)量份數(shù)，羽絨40份～50份、三維中空聚酯短纖維25份～30份、es纖維15份～20份和生物絨小顆粒8份～12份配料，進(jìn)行攪拌混合，得到拌混物料；

4、s2氣流分散混合：將拌混物料采用氣流混合機(jī)進(jìn)行氣流混合，得到氣混物料；

5、s3雙錐混合：將氣混物料采用雙錐混合機(jī)進(jìn)行雙錐混合，使各種纖維在微觀層面充分交織，得到復(fù)合物料；

6、s4改性：將改性液ⅰ和改性液ⅱ依次采用噴霧方式對(duì)復(fù)合物料進(jìn)行表面包覆改性，真空干燥；之后輸送至紫外線燈進(jìn)行輻照，同時(shí)噴霧抗氧化劑溶液，干燥，得到改性物料；

7、改性液ⅰ的成分包括：羧甲基殼聚糖5wt%～8wt%、納米二氧化硅氣凝膠4wt%～6wt%、聚氨酯2wt%～3wt%、聚二甲基硅氧烷1wt%～2wt%，余量為去離子水；改性液ⅱ的成分包括：吸濕排汗劑8wt%～12wt%、四氫胡椒堿0.5wt%～1wt%、硅烷偶聯(lián)劑1wt%～1.5wt%、聚乙烯吡咯烷酮0.5wt%～1wt%、乙醇20wt%～25wt%，余量為去離子水；

8、s5終混：將改性物料采用雙錐混合機(jī)進(jìn)行混合，消除因改性處理產(chǎn)生的局部不均勻，得到產(chǎn)品。

9、上述方法的s1中，羽絨為鴨絨或鵝絨，羽絨為表面脫脂洗滌處理后的羽絨。表面脫脂洗滌處理方法包括：將羽絨浸泡于含有0.5wt%～1wt%的非離子表面活性劑（脂肪醇聚氧乙烯醚）溶液中，溫度控制在40℃～50℃，浸泡時(shí)間30min～45min；然后用清水沖洗3次～4次，直至洗凈表面活性劑，最后脫水并烘干，既能有效脫脂，又能保護(hù)羽絨的天然結(jié)構(gòu)。

10、上述方法的s1中，羽絨、三維中空聚酯短纖維、es纖維和生物絨小顆粒在混合前進(jìn)行預(yù)干燥，防止高含水量影響混合效果，預(yù)干燥的參數(shù)為：熱風(fēng)干燥溫度50℃～55℃，干燥時(shí)間1h～2h。

11、上述方法的s1中，攪拌混合具體為：先將羽絨、三維中空聚酯短纖維和生物絨小顆粒以30r/min～50r/min的速度攪拌混合5min～10min，讓密度差異較大的原料初步分散，避免因密度不同而聚集；之后加入es纖維，以60r/min～80r/min的速度攪拌10min～15min，使各成分初步混合均勻，得到拌混物料。

12、上述方法的s2中，氣流混合的氣流速度為15m/s～20m/s，氣流混合的時(shí)間為8min～15min；利用高壓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的高速氣流，將物料吹起并在混合室內(nèi)充分分散，高速氣流能打破物料間的團(tuán)聚，使不同纖維在氣流作用下相互穿插、混合。

13、上述方法的s3中，雙錐混合的轉(zhuǎn)速為15rpm～20rpm，雙錐混合的時(shí)間為20min～40min。

14、上述方法的s4中，改性液ⅰ的噴霧質(zhì)量比例為，復(fù)合物料:改性液ⅰ=100:（8～10）；改性液ⅱ的噴霧質(zhì)量比例為，復(fù)合物料:改性液ⅱ=100:（5～8）；改性液ⅰ噴霧完成后緊接著噴霧改性液ⅱ；吸濕排汗劑為聚酯-聚醚類嵌段共聚物；真空干燥的溫度為50℃～60℃，真空干燥至恒重。

15、上述方法的s4中，抗氧化劑溶液為質(zhì)量濃度5%～10%的抗氧劑1076乙醇溶液；抗氧化劑溶液的噴霧質(zhì)量比例為，復(fù)合物料:抗氧化劑溶液=100:（5～8）；紫外線燈的波長(zhǎng)為254nm，紫外線燈的功率為500w～550w，輻照時(shí)間為30min～40min；紫外線輻照能使抗氧化劑與改性表面更好地結(jié)合，提升抗老化性能，減緩長(zhǎng)期使用過程中的性能衰減。

16、上述方法的s5中，混合的轉(zhuǎn)速為20rpm～30rpm，混合的時(shí)間為20min～30min。

17、上述一種羽絨纖維混合物材料改性方法制得的產(chǎn)品，用于填充包括服飾用品、戶外睡袋和床上用品，最低使用環(huán)境溫度-45℃。

18、本發(fā)明提供的一種羽絨纖維混合物材料改性方法及其應(yīng)用，有益效果如下：

19、一、本發(fā)明采用羽絨、三維中空聚酯短纖維、es纖維和生物絨小顆粒為原料，按照特定比例復(fù)配，能夠綜合提高各項(xiàng)性能。羽絨是主要的保暖成分，其獨(dú)特的立體枝狀結(jié)構(gòu)能在纖維之間形成大量微小的空氣腔，這些空氣腔能夠有效捕捉并儲(chǔ)存大量靜止空氣；由于空氣是熱的不良導(dǎo)體，能極大地阻止熱量通過傳導(dǎo)和對(duì)流的方式散失，從而為材料提供了卓越的保暖性能。三維中空聚酯短纖維具有良好的蓬松性和彈性，其內(nèi)部的中空結(jié)構(gòu)也能儲(chǔ)存空氣，與羽絨配合使用時(shí)，一方面能夠在羽絨的間隙中起到支撐作用，進(jìn)一步增強(qiáng)材料的蓬松度，從而增加空氣的儲(chǔ)存量，提高保暖效果；另一方面，其彈性能夠使材料在受到擠壓后更容易恢復(fù)原狀，改善了材料的耐用性和回彈性。es纖維是一種助粘纖維，在該材料中，將羽絨、三維中空聚酯短纖維和生物絨小顆粒連接在一起，提高了材料的整體性和穩(wěn)定性，避免了各成分在使用過程中出現(xiàn)分離或移位，從而延長(zhǎng)了材料的使用壽命。生物絨小顆粒填充在羽絨、三維中空聚酯短纖維等的間隙中，使材料的結(jié)構(gòu)更加致密，減少了空氣的對(duì)流，輔助提高保暖效果。同時(shí)，它能增加材料的柔軟度和舒適度，以及透氣排汗性，使制成的產(chǎn)品在接觸人體時(shí)更加貼合和舒適。

20、二、本發(fā)明采用多種混合方式實(shí)現(xiàn)不同特性材料之間的均勻混合和纖維互穿。其中，預(yù)干燥步驟是為了去除原料中的水分，防止高含水量影響混合效果，因?yàn)樗秩菀讓?dǎo)致纖維之間粘連，影響后續(xù)的攪拌和分散。先將羽絨、三維中空聚酯短纖維和生物絨小顆粒以較低速度攪拌混合，是因?yàn)檫@幾種原料密度差異較大，低速攪拌使它們初步分散，避免因密度不同而在混合過程中出現(xiàn)聚集現(xiàn)象。將攪拌混合后的物料加入氣流混合機(jī)，利用高壓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的高速氣流將物料吹起并在混合室內(nèi)充分分散。高速氣流能夠打破物料之間的團(tuán)聚，使不同種類的纖維在氣流的作用下相互穿插、混合；這種氣流分散混合方式能夠進(jìn)一步提高纖維之間的混合均勻性，使各種纖維在宏觀層面上更加均勻地分布，減少局部成分不均勻的情況，從而提升材料整體性能的一致性。經(jīng)過氣流分散混合后的物料再進(jìn)入雙錐混合機(jī)進(jìn)行混合；雙錐混合機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，物料會(huì)在兩個(gè)錐形筒內(nèi)不斷地翻滾、攪拌，使各種纖維在微觀層面上充分交織。這種微觀層面的交織能夠使不同纖維之間的接觸更加緊密，相互之間的結(jié)合更加牢固，進(jìn)一步提高了材料的均勻性和穩(wěn)定性，使材料在不同部位的性能更加一致，從而更好地發(fā)揮各成分的協(xié)同作用。

21、三、本發(fā)明方法改性步驟中，通過噴霧方式將改性液ⅰ和改性液ⅱ分別包覆在復(fù)合物料表面，改性液中的各種成分能夠賦予材料不同的性能，包括隔熱保暖性、疏水性、蓬松性、吸濕排汗性、抗菌性、耐久性、抗氧化性、強(qiáng)度等。真空干燥過程能夠使改性液更好地附著在纖維表面，去除多余的水分，使改性成分與纖維之間的結(jié)合更加牢固。紫外線輻照則能使抗氧化劑與改性表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成更穩(wěn)定的化學(xué)鍵，從而提升材料的抗老化性能，減緩材料在長(zhǎng)期使用過程中的性能衰減。

22、四、改性處理后，雖然材料整體性能得到了提升，但容易因改性過程中的一些局部差異導(dǎo)致性能不夠均勻。終混步驟將改性物料再次加入雙錐混合機(jī)進(jìn)行混合，通過適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速和時(shí)間，能夠消除這些因改性處理產(chǎn)生的局部不均勻，使產(chǎn)品的性能更加穩(wěn)定和一致，確保材料在不同部位都能發(fā)揮出相同的優(yōu)良性能。

23、五、改性液ⅰ中，羧甲基殼聚糖是一種天然的高分子聚合物，具有良好的抗菌性能，能夠抑制細(xì)菌在材料表面的生長(zhǎng)和繁殖，保持材料的衛(wèi)生清潔；羧甲基殼聚糖還具有增強(qiáng)改性劑結(jié)合的作用，提高改性牢固度和穩(wěn)定性。納米二氧化硅氣凝膠具有極低的熱導(dǎo)率和良好的疏水性，它能夠填充在纖維的間隙中，進(jìn)一步阻止熱量的傳導(dǎo)，提升材料的隔熱保暖性能；其疏水性則能使材料具有一定的防水能力，減少水分對(duì)保暖性能的影響。聚氨酯是一種高分子材料，具有良好的彈性和耐磨性，能夠增強(qiáng)材料的強(qiáng)度和韌性，使材料在長(zhǎng)期使用過程中不易損壞，提高耐用性。聚二甲基硅氧烷是一種有機(jī)硅化合物，它能夠在材料表面形成一層光滑的保護(hù)膜，使材料具有良好的柔軟度和抗折性，同時(shí)還能提高材料的耐水性和抗污性。

24、改性液ⅱ中，吸濕排汗劑能夠快速吸收材料表面的汗液，并將其傳輸?shù)讲牧系耐鈱樱蛊淇焖僬舭l(fā)，保持材料內(nèi)部的干爽，提高穿著的舒適度。硅烷偶聯(lián)劑能夠在纖維表面形成一層化學(xué)鍵合層，提高纖維與其他成分之間的結(jié)合力，使改性液中的各種成分能夠更好地附著在纖維表面，增強(qiáng)改性效果。聚乙烯吡咯烷酮是一種水溶性高分子化合物，它能夠改善材料的親水性和柔軟性，使材料更加容易吸收和釋放水分，同時(shí)增加材料的柔韌性和舒適度。

25、改性液ⅰ和ⅱ協(xié)同作用，使材料同時(shí)具備了抗菌、吸濕排汗、防水、隔熱、柔軟、抗老化等多種性能，能夠滿足不同使用環(huán)境和需求，在潮濕環(huán)境下保持干爽、在寒冷環(huán)境下提供良好的保暖效果、在長(zhǎng)期使用過程中保持性能穩(wěn)定等。

26、四氫胡椒堿在改性液ⅱ中能起到調(diào)節(jié)纖維表面微環(huán)境、增強(qiáng)吸濕排汗劑與纖維結(jié)合力的作用；以及四氫胡椒堿能夠促進(jìn)各成分在纖維中的滲透，加強(qiáng)包覆改性的牢固性，提高耐洗性。四氫胡椒堿還具有一定的抗菌除臭作用，能夠進(jìn)一步抑制細(xì)菌滋生，防止材料產(chǎn)生異味。