CN103074760A - 一种碱减量处理纤维或织物的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种碱减量处理纤维或织物的方法，其特征在于包括以下步骤：配制碱溶液，溶液中含有以下各重量份的组分：碱0.5~18份，优选5~10份，水75~98份，优选85~95份，水解促进剂0.1~5份，优选1~3份，醇1~20份，优选5~15份；将纤维或织物放入配制好的碱溶液中，浴比为1：2~1：100，优选1：5~1：30，在60~100℃的条件下，处理5~60分钟，处理过后，洗涤样品，检测最后洗涤出的水的Ph值，当Ph值呈弱碱性或中性时终止洗涤，晾干或烘干纤维或织物。处理后的纤维或织物手感更蓬松，针对水性染料具有更好的染色性，通过电镜观察，处理后的纤维或织物的表面有很多微孔或缺陷，可以和粘合剂形成镶嵌结构，从而具有更好的粘结性能。

Description

一种碱减量处理纤维或织物的方法

技术领域

本发明涉及一种纤维或织物的表面处理方法，特别涉及应用碱减量对纤维或织物进行表面处理的方法。

背景技术

人们对织物的表面性能一直很感兴趣，国内外在织物纤维表面改性研究中采用的主要方法有表面接枝，辐照，偶联剂表面处理法、等离子体等表面改性方法。表面改性可以在不改变材料及其制品本体性能的前提下，赋予其表面新的性能，如亲（疏）水或亲（疏）油性、粘结性、抗静电性、染色性、耐老化性、生物相容性等。

工业中，玻璃纤维作为增强材料获得了广泛的应用，但是其表面与有机或高分子材料的粘结性能较差，容易从基材中脱出，而涤纶纤维由于强度高、弹性好、耐高温、耐腐蚀等特性在除服装纺织等其他行业也获得了广泛应用，涤纶分子中除存在两个端醇羟基外，并无其它极性基团，因而涤纶纤维亲水性极差。玻璃纤维、涤纶、尼龙、腈纶等纤维或织物需要表面处理，以提高其与其他材料的结合性能。

在常用的表面改性方法中，表面接枝方法工艺复杂，实施困难，专利CN1400355中需要氮气保护进行反应，而且使用了大量的溶剂。中国申请专利200610117936.8中利用低温等离子体技术对聚酯纤维进行处理，这种方法快速而又清洁，而且只刻蚀纤维表面，不影响材料的整体性能。但是这种方法需要特殊的设备和技术，成套设备价格较高，距离工业化还有一段距离。

碱减量加工是指利用浓碱液对织物中的大分子酯键进行水解、腐蚀,促使纤维织物组织松弛减轻织物重量,从而达到织物真丝感的过程。此概念也可以用于玻璃纤维，利用浓碱液在玻璃纤维表面进行化学反应，可以形成一些凹陷或微孔，因为碱与SiO₂生成可溶的硅酸盐。待玻璃纤维与基体进行复合时,一些高聚物的链段或其它基质材料进入到空穴中,起到类似锚固作用,增加了玻纤与聚合物界面之间的结合力。

中国申请专利201110279490.X中，公开了一种碱减量法制备仿棉面料的方法，制备的产品手感蓬松，光泽柔和，布料透气性好，然而，项目处理过程繁杂，实施时间过长，处理温度过高，而且效率较低，碱液的利用程度小。

发明内容

本发明提出一种碱减量处理纤维或织物的方法，以克服现有技术的上述问题。

本发明涉及一种碱减量处理纤维或织物的方法，包括以下步骤：配制碱溶液，溶液中含有以下各重量份的组分：碱0.5~18份，优选5~10份，水75~98份，优选85~95份，水解促进剂0.1~5份，优选1~3份，醇1~20份，优选5~15份；将纤维或织物放入配制好的碱溶液中，浴比为1：2~1：100，优选1：5~1：30，在60~100℃的条件下，处理5~60分钟，处理过后，洗涤样品，所述洗涤样品为直接用水洗涤，或将样品置于水蒸气上，以蒸汽洗涤样品，检测最后洗涤出的水的Ph值，当Ph值呈弱碱性或中性时终止洗涤，晾干或烘干纤维或织物。

所述碱溶液的碱选用氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾或碳酸氢钾中的一种或一种以上混合物。

碱加入0.5~18份，优选5~10份，用量多少取决于使用碱减量法处理的目的。腐蚀程度的大小与腐蚀的快慢与所使用的碱处理温度有关，一般地碱性越强，腐蚀或酯解速度越快；在同样的碱用量下处理温度越高，腐蚀或酯解速度越快。

在样品制作过程中发现使用氢氧化钾处理过后的纤维或制品，手感更蓬松，舒适，而用氢氧化钠处理过的样品发粘、发滑，因而，更优选氢氧化钾。由于乙醇钠的碱性过强，在系统中使用会使纤维或织物损失过大，腐蚀程度难于控制，所以在本体系中不选择此类强碱。

所述碱溶液中的水解促进剂选用盐酸氨、硝酸铵、硫酸铵、碳酸铵、磷酸铵、三甲胺、三乙胺、三乙醇胺、2-溴乙基三甲基溴化铵、3-溴丙基三甲基溴化铵、氯化苄基三乙基铵、八烷基三甲基氯化铵、八烷基三甲基溴化铵、十烷基三甲基氯化铵、十烷基三甲基溴化铵、双十烷基二甲基溴化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十二烷基二甲基乙基溴化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、双十二烷基二甲基溴化铵、十四烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十四烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基二甲基乙基溴化铵、N-十六烷基亚丙基二胺双氯化铵、双十六烷基二甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基溴化铵、二甲基十八烷基[3-三甲氧基硅丙基]氯化铵中的一种或一种以上混合物。

所述碱溶液中的水解促进剂加入0.1~5份，优选1~3份。

所述碱溶液中的醇选用甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇、二乙二醇、丙二醇、丙三醇、丁醇、丁二醇、戊醇或己醇中的一种或一种以上混合物。加入醇可以促使酯更快的水解。

所述碱溶液中的醇加入1~20份，优选5~15份。

所述纤维与织物与碱溶液浴比为1：2~1：100，优选1：5~1：30。

所述碱减量处理纤维或织物的方法的处理温度为60~100℃，处理温度越高，腐蚀速度越快，温度的选择取决于纤维或织物的处理目的，也与所选用碱的碱性有关。

所述碱减量处理纤维或织物的方法的处理时间为5~60分钟，时间的选择取决于纤维或织物的处理目的，也与处理温度和所选用碱的碱性有关，如果所选碱性较强、温度较高，则时间选择宜短。

所述碱减量处理后的纤维或织物的洗涤方法优选是将样品置于水蒸气上，直到用试纸检测滴出的水Ph值为弱碱性或中性。蒸汽可以直接选用工业用蒸汽，也可以选用碱液本身所产生的蒸汽，蒸汽对纤维或织物的透过性好，洗涤快，效果好，而且洗下的碱类物质不会形成再次污染，如果选用碱液本身所产生的蒸汽，则既可以利用所产生的蒸汽，又可以将所洗下的碱补充碱减量处理所消耗的碱，增大碱溶液的浓度，是一种绿色环保、节约能源的办法。

本发明利用碱溶液处理纤维或织物的表面，处理过程简单，操作方便，不需要复杂的仪器设备，碱减量处理后使得纤维表面的粗糙度增加，亲水性液体在纤维上的接触角明显减小，表面活性能有很大程度的提高，尤其是提高了织物与粘合剂的粘合性能。

具体实施方式：

以下结合实施案例说明本发明的具体实施方式。

实施例１.液碱处理聚酯涤纶纤维布

45公斤40%的液碱，其中氢氧化钠含量为18公斤，水27公斤，再加入水48公斤，5公斤水解促进剂十六烷基二甲基苄基氯化铵，2公斤乙醇，搅拌配制成碱溶液，搅拌加热至60℃，将50公斤的聚酯涤纶纤维布浸入上述热碱溶液中，浴比为1：2，浸泡5分钟，取出后用工业用水蒸汽冲洗，用Ph值试纸监测滴出的水Ph值，10分钟后，滴出的水Ph值约为7，继续用水蒸汽冲洗5分钟，以确保洗净，然后烘干，随机取经过碱减量处理和没有经过碱减量处理的各3小块约1mm²的样布，用高倍扫描电子显微镜观察，经过碱减量处理的纤维上有较多的缺陷或孔洞，不光滑，但未见明显断裂，而未经碱减量处理的聚酯涤纶纤维布表面光滑。上述处理过的涤纶纤维布与钢板用环氧树脂粘结，测量粘结强度，样品粘结强度平均值为4.17 MPa，同样条件下，未经处理的涤纶纤维布与钢板的粘结强度为2.98 MPa，经碱减量处理的聚酯涤纶纤维布，其粘结性能有了很大提高，是未经处理的1.4倍。

实施例2.氢氧化钠溶液处理玻璃纤维布

10公斤氢氧化钠中放入80公斤水，再加入0.1公斤三乙胺和10公斤乙醇，搅拌加热至100℃，将一卷幅宽为1.5米、长10米、质量约10千克的玻璃纤维布放入上述热碱液中，浴比为1：10，浸泡60分钟后，取出玻璃纤维布，架在上述碱液上面，距离液面约10cm进行熏蒸，洗涤。用Ph值试纸监测滴出的水Ph值，30分钟后，滴出的水Ph值约为8，继续用此水蒸汽洗涤约10分钟，以确保洗净玻璃纤维吸附的氢氧化钠，然后烘干，随机取经过此方法处理和没有经过碱溶液处理的各3小块约1mm²的玻璃纤维布，用高倍扫描电子显微镜观察，经过碱溶液处理的纤维上有较多的缺陷或孔洞，平均直径下降了约5%，玻璃纤维表面不光滑，而未经碱溶液处理的玻璃纤维布表面光滑。上述处理过的玻璃纤维布与钢板用环氧树脂粘结，测量粘结强度，样品粘结强度平均值为8.15 MPa，同样条件下，未经处理的玻璃纤维布与钢板的粘结强度为6.37 MPa，经碱减量处理的聚酯涤纶纤维布，其粘结性能有了很大提高，是未经处理的1.3倍。

实施例3. 氢氧化钾溶液处理尼龙布

500克氢氧化钾放入20公斤乙醇中，加入75公斤水后，再加入3公斤硫酸铵和2公斤双十六烷基二甲基溴化铵，搅拌加热至80℃，将1公斤尼龙布放入上述热碱液中，浴比为1：100，浸泡30分钟后，取出尼龙布，取出后用工业用水蒸汽冲洗，用Ph值试纸监测滴出的水Ph值，5分钟后，滴出的水Ph值约为7，继续用水蒸汽冲洗5分钟，以确保洗净，然后烘干。上述处理过的尼龙布与未经处理的尼龙布相比，手感更蓬松，舒适，与水性染料具有更好的染色性。上述处理过的尼龙布与钢板用环氧树脂粘结，测量粘结强度，样品粘结强度平均值为3.87 MPa，同样条件下，未经处理的涤纶纤维布与钢板的粘结强度为3.18 MPa，经碱减量处理的聚酯涤纶纤维布，其粘结性能有了很大提高，是未经处理的1.2倍。

实施例4.氢氧化钠处理聚丙烯腈纤维布

0.5公斤氢氧化钠中加入98公斤水，再加入0.1公斤三乙胺、1.4公斤乙二醇搅拌加热至100℃，将5公斤聚丙烯腈纤维布放入配制好的碱溶液中，浴比为5：100，处理60分钟，处理过后，将样品置于碱溶液所产生的水蒸气上，以蒸汽洗涤样品，30分钟后，洗涤过后产生的液体Ph值为7.5，停止洗涤，将聚丙烯腈纤维布烘干。利用原子力显微镜成像，将碱减量处理前后的聚丙烯腈纤维布所产生的AFM图像进行对比，在外观上可以看出处理后的纤维表面更为粗糙。通过测量碱减量处理前后的聚丙烯腈纤维布与水的接触角，发现处理后的接触角明显减小。

Claims (10)

1.一种碱减量处理纤维或织物的方法，其特征在于：配制碱溶液，溶液中含有以下各重量份的组分：0.5~18份碱，75~98份水，0.1~5份水解促进剂，1~20份醇；将纤维或织物放入配制好的碱溶液中，浴比为1：2~1：100，在60~100℃的条件下，处理5~60分钟，处理过后，洗涤样品，检测最后洗涤出的水的Ph值，当Ph值呈弱碱性或中性时终止洗涤，晾干或烘干纤维或织物。

2.如权利要求1所述碱减量处理纤维或织物的方法，特征在于所述碱溶液中的碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾或碳酸氢钾中的一种或一种以上的混合物。

3.如权利要求1所述的碱减量处理纤维或织物的方法，特征在于所述碱的用量为5~10份。

4.如权利要求1所述的碱减量处理纤维或织物的方法，特征在于所述水的用量为85~95份。

5.如权利要求1所述的碱减量处理纤维或织物的方法，特征在于所述碱溶液中的水解促进剂选自盐酸氨、硝酸铵、硫酸铵、碳酸铵、磷酸铵、三甲胺、三乙胺、三乙醇胺、2-溴乙基三甲基溴化铵、3-溴丙基三甲基溴化铵、氯化苄基三乙基铵、八烷基三甲基氯化铵、八烷基三甲基溴化铵、十烷基三甲基氯化铵、十烷基三甲基溴化铵、双十烷基二甲基溴化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十二烷基二甲基乙基溴化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、双十二烷基二甲基溴化铵、十四烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十四烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基二甲基乙基溴化铵、N-十六烷基亚丙基二胺双氯化铵、双十六烷基二甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基溴化铵、二甲基十八烷基[3-三甲氧基硅丙基]氯化铵中的一种或一种以上混合物。

6.如权利要求1所述的碱减量处理纤维或织物的方法，特征在于所述水解促进剂的用量为1~3份。

7.如权利要求1所述碱减量处理纤维或织物的方法，特征在于所述碱溶液中的醇选自甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇、二乙二醇、丙二醇、丙三醇、丁醇、丁二醇、戊醇或己醇中的一种或一种以上的混合物。

8.如权利要求1所述碱减量处理纤维或织物的方法，特征在于所述醇的用量为5~15份。

9.如权利要求1所述碱减量处理纤维或织物的方法，特征在于所述纤维或织物与配制好的碱溶液的浴比为1：5~1：30。

10.权利要求1所述碱减量处理纤维或织物的方法，特征在于所述样品洗涤采用水蒸汽。