CN100497768C

CN100497768C - 一种吸湿改性剂及其制备方法与在锦纶纤维中的应用

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Publication number: CN100497768C
Application number: CNB2005100372895A
Authority: CN
Inventors: 赵建青; 张世杰
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2005-09-16
Filing date: 2005-09-16
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2025-09-16
Also published as: CN1743516A

Abstract

本发明涉及一种吸湿改性剂与制备方法及其在锦纶纤维中的应用，该制备方法是用纳米铜粒子催化剂使聚乙烯基吡咯烷酮在常温、常压下碱性水解开环反应，获得高效吸湿改性剂。应用时，将少量该吸湿改性剂与尼龙6树脂共混纺丝，制成高吸湿锦纶纤维。本发明制备的锦纶纤维用吸湿改性剂具有极强的吸湿能力、低毒性、高耐热性。在与尼龙6树脂共混纺丝过程中，能够均匀分散在塑料基体中，与尼龙6分子链间存在较强的分子间相互作用。所制备的改性锦纶纤维具有很强的吸湿能力，当吸湿改性剂质量含量为10%时，该纤维的标准吸湿率数值已经达到棉纤维的水平，保持了锦纶纤维原有的优良力学性能。

Description

一种吸湿改性剂及其制备方法与在锦纶纤维中的应用

技术领域

本发明涉及纤维用吸湿改性剂，具体是聚乙烯基吡咯烷酮亲水性高分子的化学改性及其与尼龙6树脂的共混改性。

背景技术

上世纪三十年代，德国发明了锦纶纤维(尼龙6)。其质地柔软、耐磨、染色性好、比重轻、弹性好，受到广泛的好评。锦纶纤维一直在服装行业占据重要地位，得到了广泛应用。但是当它用来制作直接接触皮肤的衣料、床单时，由于其在标准条件下的吸湿率只有3.5％，会使人有刺痒感、闷热感，因而消费者越来越倾向于选择吸湿、透气性能较好的纯棉织物。因而，如何改善锦纶纤维的吸湿性能，提高锦纶织物的舒适性和卫生性已成为亟待解决的问题。

目前改善锦纶纤维吸湿性能的方法有：①和少量亲水性组分如聚乙烯基吡咯烷酮等共混；②亲水性组分与己内酰胺共聚；③先共聚成亲水性聚酰胺，再与尼龙6切片共混纺丝；④在尼龙6分子主链上接枝羧基、胺基、氰基、羟基等极性基团；⑤通过改变纤维截面形状、使纤维异形化、超细化、表面粗糙化或使纤维形成微孔以增加表面积，从而提高吸湿性；⑥用亲水性试剂对锦纶或其织物进行后加工处理。

在以上各种改性方法中，共聚和接枝法工艺复杂，实施成本高，难以批量生产。物理改性法需要特殊的异形喷丝板。后处理法获得的纤维吸湿性难以持久。共混法由于工艺简单，改性效果明显而受到了人们的广泛重视。

在各种已经工业化生产的亲水性聚合物中，聚乙烯基吡咯烷酮具有较好的耐热性、吸湿性、低毒性和优良的生理相容性，是一种较理想的锦纶纤维吸湿改性原料。日本东丽株式会社申请的专利号为ZL97109686.4的中国发明专利公开了一种采用精制聚乙烯基吡咯烷酮(残余单体含量小于0.1％)，与尼龙6切片熔融共混并纺丝，制成吸湿性明显提高的锦纶纤维。但由于受到聚乙烯基吡咯烷酮本身吸湿能力的限制，只有当聚乙烯基吡咯烷酮质量含量超过15％时，改性锦纶纤维的标准吸湿率数值才能达到纯棉纤维的水平。而当聚乙烯基吡咯烷酮质量含量超过15％后，改性锦纶纤维有粘性感觉，接触很不舒服，同时纺丝性也不好，不能稳定地进行纺丝。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，利用市场现有的高亲水性聚合物聚乙烯基吡咯烷酮，并对其进行化学改性，提供一种具有极强吸湿能力的新型锦纶纤维用吸湿改性剂及其制备方法。

本发明的另一目的在于利用所述吸湿改性剂与尼龙6树脂熔融共混纺丝，获得高吸湿锦纶纤维。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种锦纶纤维吸湿剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤和工艺条件：

(1)按质量份数计，将聚乙烯基吡咯烷酮(K30)100～200份、纳米铜粒子催化剂0.1～0.3份、氢氧化钠30～70份、蒸馏水1500～3000份，配成溶液；

(2)将步骤(1)所配制的溶液在10～40℃及氮气保护条件下反应4～7小时，所得水溶液产物用酸性溶液调节至中性，并在120～140℃条件下真空干燥10～24小时，制得含吸湿改性剂混合物，然后用无水乙醇把所述混合物中的吸湿改性剂溶出，并将该溶液干燥，得到吸湿改性剂成品。

所述步骤(1)纳米铜粒子催化剂制备方法包括下述步骤：

第一步以质量份数计，把五水硫酸铜8～16份、聚乙烯基吡咯烷酮10～18份、蒸馏水100份混合配成溶液1，并在氮气保护下至少搅拌1小时；将质量百分比浓度为80％的水合肼2～4份、氢氧化钠3～8份、蒸馏水5～20份配成溶液2；水合肼分子式为N₂H₄·H₂O；

第二步在不断搅拌及氮气保护的条件下，将第一步制备的溶液2加入溶液1中，在20～50℃条件下反应3～5h，反应后的溶液经过在真空状态下放置2～20小时，纳米铜粒子从溶液中逐渐析出，过滤后滤饼用蒸馏水洗涤后再置于真空烘箱中，在30～50℃条件下干燥12～24h，即制备出纳米铜粒子催化剂。

为了更好地实现本发明的目的，所述步骤(2)的酸性溶液优选盐酸溶液；所述步骤(2)中无水乙醇的用量优选以质量份数计至少100份；所述步骤(1)中纳米铜粒子催化剂制备方法的第二步优选将第一步制备的溶液2逐滴滴加到溶液1中。

所述的一种锦纶纤维用吸湿改性剂用于锦纶纤维吸湿改性如下：所述的吸湿剂1～10质量份数与90～99质量份数的尼龙6树脂熔融共混纺丝，制得高吸湿锦纶纤维。所述的吸湿改性剂与尼龙6的熔融共混，是按照锦纶纤维熔纺的常规工艺，在双螺杆纺丝机中进行，共混物中可加入少量增塑剂、稳定剂、润滑剂等加工助剂，这些加工助剂改为该类技术中通用的加工助剂。所述锦纶纤维用吸湿改性剂用于锦纶纤维吸湿改性所制备的吸湿锦纶纤维强度为4.9～5.3CN/dtex，伸长率为32.5～35.1％，平衡吸湿率(65％RH)为4.1～8.5％。

与现有技术现比，本发明具有如下特点：

本发明制备的锦纶纤维用吸湿改性剂具有极强的吸湿能力、低毒性、高耐热性。在与尼龙6树脂共混纺丝过程中，能够均匀分散在塑料基体中，与尼龙6分子链间存在较强的分子间相互作用。本发明制备的改性锦纶纤维具有很强的吸湿能力，当吸湿改性剂质量含量为10％时，该纤维的标准吸湿率数值已经达到棉纤维的水平。同时保持了锦纶纤维原有的优良力学性能。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的具体实施方式不限于此。

实施例1

以质量份数计，把五水硫酸铜8份、聚乙烯基吡咯烷酮(K30)12份、蒸馏水100份混合配成溶液1，并在氮气保护下搅拌1h。

将质量浓度为80％的水合肼2份、氢氧化钠4份、蒸馏水5份配成溶液2。

在不断搅拌及氮气保护的条件下，把溶液2逐滴加入盛有溶液1的反应瓶中，在20℃环境中反应3h。反应后的溶液经过在真空状态下放置10小时，纳米铜粒子从溶液中逐渐析出，过滤后滤饼用蒸馏水多次洗涤再置于真空烘箱中40℃干燥12h，即制备出纳米铜粒子催化剂。

实施例2

以质量份数计，把五水硫酸铜16份、聚乙烯基吡咯烷酮(K30)18份、蒸馏水100份混合配成溶液1，并在氮气保护下搅拌2h。

将质量浓度为80％的水合肼4份、氢氧化钠8份、蒸馏水20份配成溶液2。

在不断搅拌及氮气保护的条件下，把溶液2逐滴加入盛有溶液1的反应瓶中，在50℃环境中反应4.5h。反应后的溶液经过在真空状态下放置2小时，纳米铜粒子从溶液中逐渐析出，过滤后滤饼用蒸馏水多次洗涤，再置于真空烘箱中40℃干燥24h，即制备出纳米铜粒子催化剂。

实施例3

以质量份数计，把五水硫酸铜12份、聚乙烯基吡咯烷酮(K30)10份、蒸馏水100份混合配成溶液1，并在氮气保护下搅拌2h。

将质量浓度为80％的水合肼3.3份、氢氧化钠3份、蒸馏水10份配成溶液2。在不断搅拌及氮气保护的条件下，把溶液2逐滴加入盛有溶液1的反应瓶中，在35℃环境中反应5h。反应后的溶液经过在真空状态下放置20小时，纳米铜粒子从溶液中逐渐析出，过滤后滤饼用蒸馏水多次洗涤再置于真空烘箱中30℃干燥18h，即制备出纳米铜粒子催化剂。

实施例4

以质量份数计，把聚乙烯基吡咯烷酮(K30)150份、实施例1制备的纳米铜粒子催化剂0.225份、氢氧化钠67.5份、蒸馏水1800份混合配成溶液后在25℃及氮气保护条件下反应5小时，所得水溶液产物用盐酸溶液调节至pH值等于7，在135℃真空干燥12小时，再用无水乙醇把产物中的有效成分溶出，并将该溶液充分干燥，即可得到高效吸湿剂成品。

以质量份数计，将高效吸湿剂10份与90份尼龙6树脂，在270～280℃温度下熔融共混纺丝，制备出19.5dtex锦纶长丝。该材料可纺性良好，生产过程稳定，成品纤维强度为4.9CN/dtex，伸长率为32.0％，纤维的平衡吸湿率(65％RH)为8.1％。

实施例5

以质量份数计，把聚乙烯基吡咯烷酮(K30)100份、实施例2制备的纳米铜粒子催化剂0.1份、氢氧化钠30份、蒸馏水1500份混合配成溶液后在40℃及氮气保护条件下反应7小时，产物水溶液用盐酸溶液调节至pH值等于4.6，在120℃真空干燥10小时，用无水乙醇把产物中的有效成分溶出，并将该溶液充分干燥，即可得到高效吸湿剂成品。

以质量份数计，将高效吸湿剂1份与99份尼龙6树脂，在270～280℃温度下熔融共混纺丝，制备出19.5dtex锦纶长丝。该材料可纺性良好，生产过程稳定，成品纤维强度为5.3CN/dtex，伸长率为35.1％，纤维的平衡吸湿率(65％RH)为4.1％。

实施例6

以质量份数计，把聚乙烯基吡咯烷酮(K30)200份、实施例3制备的纳米铜粒子催化剂0.3份、氢氧化钠70份、蒸馏水3000份混合配成溶液后在10℃及氮气保护条件下反应4小时，产物水溶液用盐酸溶液调节至pH值等于3.5，在140℃真空干燥24小时，用无水乙醇把产物中的有效成分溶出，并将该溶液充分干燥，即可得到高效吸湿剂成品。

以质量份数计，将高效吸湿剂6份与94份尼龙6树脂，在270～280℃温度下熔融共混纺丝，制备出19.5dtex锦纶长丝。该材料可纺性良好，生产过程稳定，成品纤维强度为5.0CN/dtex，伸长率为33.6％，纤维的平衡吸湿率(65％RH)为7.3％。

实施例7

以质量份数计，把聚乙烯基吡咯烷酮(K30)150份、实施例1制备的纳米铜粒子催化剂0.3份、氢氧化钠70份、蒸馏水1500份混合配成溶液后在25℃及氮气保护条件下反应5小时，产物水溶液用盐酸溶液调节至pH值等于3.9，在140℃真空干燥12小时，用无水乙醇把产物中的有效成分溶出，并将该溶液充分干燥，即可得到高效吸湿剂成品。

以质量份数计，将高效吸湿剂10份与90份尼龙6树脂，在270～280℃温度下熔融共混纺丝，制备出19.5dtex锦纶长丝。该材料可纺性良好，生产过程稳定，成品纤维强度为5.0CN/dtex，伸长率为32.5％，纤维的平衡吸湿率(65％RH)为8.5％。

Claims

1、一种吸湿改性剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤和工艺条件：

(1)按质量份数计，将聚乙烯基吡咯烷酮K30100～200份、纳米铜粒子催化剂0.1～0.3份、氢氧化钠30～70份、蒸馏水1500～3000份，配成溶液；

(2)将步骤(1)所配制的溶液在10～40℃及氮气保护条件下反应4～7小时，所得水溶液产物用酸性溶液调节至中性，并在120～140℃条件下真空干燥10～24小时，制得含吸湿改性剂混合物，然后用无水乙醇把所述混合物中的吸湿改性剂溶出，并将该溶液干燥，得到吸湿改性剂成品；

所述步骤(1)纳米铜粒子催化剂制备方法包括下述步骤：

第一步以质量份数计，把五水硫酸铜8～16份、聚乙烯基吡咯烷酮K3010～18份、蒸馏水100份混合配成溶液1，并在氮气保护下至少搅拌1小时；将质量百分比浓度为80％的水合肼2～4份、氢氧化钠3～8份、蒸馏水5～20份配成溶液2；

2、根据权利要求1所述一种吸湿改性剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)的酸性溶液为盐酸溶液。

3、根据权利要求1所述一种吸湿改性剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中无水乙醇的用量为以质量份数计至少100份。

4、根据权利要求1所述一种吸湿改性剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中纳米铜粒子催化剂制备方法的第二步将第一步制备的溶液2加入溶液1中的方式为逐滴滴加。

5、一种锦纶纤维用吸湿改性剂，由权利要求1所述方法制备。

6、权利要求5所述一种锦纶纤维用吸湿改性剂的应用，其特征在于，该吸湿改性剂用于锦纶纤维吸湿改性，以质量份数计，将所述吸湿改性剂1～10份与90～99份尼龙6树脂熔融共混纺丝，制得吸湿锦纶纤维。

7、根据权利要求6所述一种锦纶纤维用吸湿改性剂的应用，其特征在于所述吸湿锦纶纤维强度为4.9～5.3CN/dtex，伸长率为32.5～35.1％，65％RH时平衡吸湿率为4.1～8.5％。