CN101148824A - 等离子体法接枝季铵基团的化学纤维及其接枝方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种等离子体法接枝季铵基团的化学纤维及其接枝方法。系通过等离子活化纤维接枝阳离子季铵基团的方法，将所需处理的化学纤维，在电压是3000－12000伏的、功率为10瓦到500瓦的电晕放电的电场中处理，使纤维表面产生自由基或离子基团，然后浸入含双键的季铵单体溶液水溶液中，进行接枝聚合反应，接上季铵阳离子基团。然后去除没反应的单体，洗涤、上油、干燥即得到含有季铵阳离子基团改性的化学纤维。

Description

等离子体法接枝季铵基团的化学纤维及其接枝方法

技术领域：

本发明是一种季铵基团接枝的化学纤维，系通过等离子活化在纤维上接枝阳离子季铵基团的方法获得。

背景技术：

大部分以天然纤维或常规化学纤维制成的服用及家用纺织品是不杀菌的。随人们生活水平的不断提高，人们对服用及家用纺织品，从美观、舒适、卫生等的要求也越来越高。希望这些纺织品能有防菌、杀菌的效果。作为纺织品的抗菌方法很多，有在化纤生产过程中就加入抗菌物质，有用后整理的方法加上抗菌物质。抗菌物质也有多种，有用金属离子的，如银、铜、锌之类的，有用各种医用药物的。

阳离子的季铵盐有杀菌作用，医疗上就用十二烷基二甲基边卞基氯化铵(新诘尔灭)作为消毒剂；阳离子聚合物也作为有杀菌作用的水处理剂；在纺织品上也有用季铵盐有机硅处理的，以使织物用杀菌作用。相关的杀菌作用报道有：薛文青、薛广波、李云先等，杀菌牙膏的杀菌效果观察，现代预防医学，2002，04，544-545；王建平，抗菌纤维的最新进展，产业用纺织品，1998，11，6-10；陈拥军、李本高、汪燮卿，有机抗菌剂研究的新进展，石油炼制与化工，1997，01，56-63；刘翠云、冯伟，阳离子及两性聚丙烯酰铵类絮凝剂的研究进展，石油化工腐蚀与防护，2002，02，45-48；周宇鹏，有机硅表面活性剂在日化及纺织行业的应用，有机硅材料，2002，01，24-26；范耀、葛乃祥、毛明富等，改性织物的性能，印染，1999，05，12-14；蔡翔、刘侃、苏开弟，抗菌整理剂CL的合成及应用性能研究，广西纺织科技，2000，03，2-5等。

在常压辉光放电接枝技术对纺织品改性的专利，主要为上海交通大学的郑震；唐小真；周国泰；施楣梧申请号为03142180.6的专利是用电晕放电对高强度聚乙烯纤维表面处理，提高聚乙烯纤维和基体的粘合力。四川联合大学；中国人民解放军总后勤部军需装备研究所雷景新；张建春；施楣梧；徐僖等人发明用电晕放电对纤维表面处理的方法(CN97107829.7)，再接上疏水基团，使纤维有拒水的性能。本发明人曾报道了的电晕活化接枝亲水基团的化纤、纱线及其织物的专利(CN 200510025901.7)和阳离子季铵基团接枝的纺织品(CN200510025904.0)，目前还未见用电晕放电技术直接对化学纤维进行接枝阳离子基团的专利报道。

发明内容：

本发明的目的是提供一种季铵基团接技的化学纤维。

本发明的另一目的是提供一种在化学纤维上通过电晕活化接枝季铵阳离子基团的方法。

本发明的季铵基团接枝的化学纤维，其接枝率在10～38％，是一种带有阳离子的季铵基团的化学纤维。

被接枝的季铵阳离子的烯类单体是双烯丙基双甲基氯化铵、丙烯酸-N-三甲基丙烷基酯氯化铵、甲基丙烯酸-N-三甲基丙烷基酯氯化铵、丙烯酸-N-三甲基乙基酯氯化铵、甲基丙烯酸-N-三甲基乙基酯氯化铵。

所述的化学纤维是纤维素类纤维、聚丙烯类纤维、聚丙烯腈类纤维、聚酯类纤维、聚酰胺类纤维的短纤或长丝。

本发明采用低温电晕放电等离子体技术对化学纤维进行电晕放电处理，使化学纤维的表面产生自由基、阳离子或是阴离子基团，然后再和季铵阳离子的烯类单体接枝反应。

采用电晕放电技术对化学纤维进行处理，然后再接上亲水性的基团的技术有在大气中可进行、无游离聚合物产生、投入费用少、一些印染的旧设备可改造应用的优点。

本技术适用纤维素类纤维、丙纶、腈纶、涤纶、尼龙(锦纶)纤维的处理，经处理后的这些化学纤维带有阳离子的季铵基团。

本发明的主要方法可表示如下：

将所需处理的化学纤维，在电晕放电的电场中处理一定时间，如5秒～20分钟，推荐处理5秒～10分，使其表面产生自由基或离子基团，然后立即进入季铵阳离子的烯类单体溶液，进行接枝聚合反应，接上季铵阳离子基团。取出挤压去没反应的单体，洗涤、干燥即得到含季铵阳离子基团的化学纤维。

电晕产生的电压是3000～12000伏，电极间距为1～60毫米，功率根据纤维品种及运行的速度，可以10瓦到500瓦的范围内变化。

所被处理后的纤维是改性纤维素类纤维、改性聚丙烯类纤维、改性聚丙烯腈类纤维、改性聚酯类纤维、改性聚酰胺类纤维，这些改性纤维的可以是短纤或长丝。

被接枝的季铵阳离子的烯类单体是双烯丙基双甲基氯化铵、丙烯酸-N-三甲基丙烷基酯氯化铵、甲基丙烯酸-N-三甲基丙烷基酯氯化铵、丙烯酸-N-三甲基乙基酯氯化铵、甲基丙烯酸-N-三甲基乙基酯氯化铵。

接枝反应是在上述这些亲水单体的水溶液中进行的，这些单体在水溶液中的重量百分浓度是10～30％。

接枝反应温度为50～80℃，反应时间为5～40分钟。

通常接枝率在38％以下可任意调节。一般为10～38％接枝率。

本发明采用常压电晕放电技术对化学纤维进行表面预化处理，随后再用季铵阳离子单体溶液对纤维表面进行接枝，接上季铵阳离子基团。采用该方法有设备简单、投资低、污染小、效率高的特点。

具体实施方式：

通过以下实施例将有助于理解本发明，但并不限制本发明的内容。

采用本发明所述的工艺，把所需处理的化学纤维在低温等离子体下处理，使纤维表面产生自由基或离子基团，然后立即进入亲水含阳离子季铵盐的乙烯基单体溶液，进行接枝聚合反应，接上季胺阳离子基团。取出挤压去没反应的单体溶液，洗涤、上油、干燥即得到含亲水基团改性的化学纤维。

其具体方案的配方、工艺与结果如下实施例所述。

实施例中所用单体原料均为市购商品。

实施例1

让丙纶长丝以每分钟30米的速度，通过电压为7500伏、功率为25瓦的电晕放电场，放电极板间距8毫米，处理时间约为6秒，使丙纶长丝上产生自由基或离子而活化。接着让电晕放电处理后的丙纶长丝进入温度为50℃，重量浓度为15％的丙烯酸-N-三甲基乙基酯氯化铵水溶液中，反应20分钟。然后卷绕取出丙纶长丝纱，去除多余的溶液，再水洗，上油、干燥，即得到丙烯酸-N-三甲基乙基酯氯化铵接枝的改性丙论长丝。实际测定改性丙论长丝的丙烯酸-N-三甲基乙基酯氯化铵接枝率为12.4％。

实施例2

让涤纶短纤维条以每分钟12米的速度通过电压为12000伏、功率为50瓦的电晕放电场，放电极板间距为40mm，处理时间约为60秒，涤纶短纤维条在放电极板间通过，使涤纶纤维上产生自由基或离子而活化。接着让电晕放电处理后的涤纶短纤维条进入温度为75℃，重量浓度为25％的双烯丙基双甲基氯化铵水溶液中，反应30分钟。然后卷绕取出涤纶短纤维条，去除多余的溶液，再水洗、上油、干燥，即得到双烯丙基双甲基氯化铵接枝的改性涤纶短纤维。实际测定改性涤纶短纤维的双烯丙基双甲基氯化铵接枝率为21.2％。

实施例3

让尼龙长丝以每分钟6米的速度通过电压为10000伏、功率为40瓦的电晕放电管，放电极间距为5mm，处理时间约为4分钟，使尼龙长丝表面产生自由基或离子而活化。接着让电晕放电处理后的尼龙长丝进入温度为55℃，重量浓度为10％的丙烯酸-N-三甲基丙烷基酯氯化铵水溶液中，反应18分钟。然后卷绕取出尼龙长丝，去除多余的溶液，再水洗、上油、干燥，即得到丙烯酸-N-三甲基丙烷基酯氯化铵接枝的改性尼龙长丝。实际测定改性尼龙长丝的丙烯酸-N-三甲基丙烷基酯氯化铵接枝率为16.3％。

实施例4

让腈纶短纤维条以每分钟7米的速度通过电压为5000伏、功率为500瓦的电晕放电场，放电极板间距为60mm，处理时间约为6分钟，使腈纶纤维表面产生自由基或离子而活化。接着让电晕放电处理后的腈纶短纤维条进入温度为68℃，重量浓度为23％的甲基丙烯酸-N-三甲基乙基酯氯化铵水溶液中，反应5分钟。然后卷绕取出腈纶短纤维条，去除多余的液体，再水洗、上油、干燥，即得到甲基丙烯酸-N-三甲基乙基酯氯化铵接枝的改性腈纶纤维。实际测定改性腈纶纤维的甲基丙烯酸-N-三甲基乙基酯氯化铵接枝率为36.7％。

实施例5

让粘胶纤维条以每分钟2米的速度通过电压为3000伏、功率为400瓦的电晕放电管，放电极板间距为20mm，处理时间约为9分钟，使粘胶纤维表面产生自由基或离子而活化。然后让电晕放电处理后的粘胶纤维条进入温度为62℃，重量浓度为16％的甲基丙烯酸-N-三甲基丙烷基酯氯化铵水溶液中，反应30分钟。接着卷绕取出粘胶纤维条，洗掉反应液，再水洗、上油、干燥，即得到甲基丙烯酸-N-三甲基丙烷基酯氯化铵接枝的改性粘胶纤维。测定改性粘胶纤维的甲基丙烯酸-N-三甲基丙烷基酯氯化铵接枝率为29.8％。

实施例6

让丙纶长丝以每分钟14米的速度通过电压为8500伏、功率为40瓦的电晕放电管，放电极间距为12mm，处理时间约为30秒，使丙纶长丝产生自由基或离子而活化。然后让电晕放电处理后的丙纶长丝进入温度为80℃，重量浓度为30％的丙烯酸-N-三甲基乙基酯氯化铵水溶液中，反应40分钟。接着卷绕取出丙纶长丝，洗掉多余的反应液，在水洗、上油、干燥即得丙烯酸-N-三甲基乙基酯氯化铵接枝的改性丙纶长丝。实际测定改性丙纶长丝的丙烯酸-N-三甲基乙基酯氯化铵接枝率为23.6％。

Claims (5)

1.一种等离子体法接枝季铵基团的化学纤维，该化学纤维的阳离子季铵基团的接枝率为10～38％；所述的化学纤维是纤维素类纤维、聚丙烯类纤维、聚丙烯腈类纤维、聚酯类纤维、聚酰胺类纤维的短纤或长丝；所述的阳离子季铵基团是双烯丙基双甲基氯化铵、丙烯酸C1～4的烷基酯基-N-三甲基氯化铵或甲基丙烯酸C1～4的烷基酯基-N-三甲基氯化铵的阳离子。

2.一种如权利要求1所述的等离子体法接枝季铵基团的化学纤维的接枝方法，其特征是采用电晕放电技术对所述的化学纤维进行电晕放电处理，使化学纤维表面产生自由基、阳离子或是阴离子基团，然后再和所述阳离子季铵反应，从而接上阳离子季铵基团，所述的阳离子季铵基团是双烯丙基双甲基氯化铵、丙烯酸C1～4的烷基酯基-N-三甲基氯化铵或甲基丙烯酸C1～4的烷基酯基-N-三甲基氯化铵。

3.根据权利要求2所述的接枝方法，其特征是将所述的化学纤维在3000～12000V和10～500瓦的电晕放电的电场中处理5秒～20分钟，使其表面产生自由基或离子基团，然后进入含有10～50％重量的阳离子季铵的单体的水溶液中，在50～80℃进行接枝聚合反应5～40分钟，接上阳离子季铵的烯类单体基团，取出、挤压去没反应的单体、洗涤、上油、干燥。

4.根据权利要求2或3所述的接枝方法，其特征是所述的纺织纤维是改性纤维素类纤维、改性聚丙烯类纤维、改性聚丙烯腈类纤维、改性聚酯类纤维、改性聚酰胺类纤维，所述的改性纤维的可以是短纤或长丝。

5.根据权利要求2或3所述的接枝方法，其特征是所述的电晕放电的电场中，电极间距为1～60毫米。