CN104233498A - 一种多孔胶原蛋白改性的超细腈纶的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种多孔胶原蛋白改性的超细腈纶的制备方法，包括：将聚丙烯腈溶解于溶剂中，加入聚乙烯吡咯烷酮，搅拌均匀制备纤维聚合物溶液；在40℃的环境下，向纤维聚合物溶液中加入胶原蛋白溶液，磁力搅拌至均匀，静置，制成蛋白胶原改性纤维聚合物溶液；将SiO2纳米颗粒加入所述蛋白胶原改性纤维聚合物溶液中，磁力搅拌至均匀，作为喷丝溶液；将所述喷丝溶液灌入喷射器中，在附加电场的作用下喷丝，通过控制喷丝时间和移动接受屏，沉积在收集装置中，焙烧；将含SiO2纳米颗粒的腈纶纤维使用HF溶液浸泡并缓慢搅拌，清洗烘干，获得多孔蛋白胶原改性超细腈纶织物。通过本发明的制备方法，不仅可以改善织物的染色性，而且能使腈纶纤维具有手感柔软、滑糯，具有仿蚕丝的效果。

Description

一种多孔胶原蛋白改性的超细腈纶的制备方法
技术领域
本发明涉及一种超细腈纶的制备方法，特别是涉及一种多孔胶原蛋白改性的超细腈纶的制备方法。
背景技术
目前，随着人们生活水平的日益提高，消费观念的不断更新，消费者对腈纶纺织品，对其质量、品种、颜色等的要求越来越高。普遍使用的腈纶是一种合成纤维，因其手感柔软、蓬松、保暖性好，可替代羊毛的特点始终受到市场的青睐。但由于腈纶的分子结构比较规整，而且是合成纤维，属于疏水性纤维，大分子中缺乏亲水性基团，分子链结构紧密，结晶度和取向度均较高，其亲水性较差，传统的化学改性要消耗大量的水和化学药品，不仅操作复杂，而且污染环境。
静电纺丝方法是一种利用静电力生产聚合物细丝的装置，制备的无机纤维结构可通过溶液性质、纺丝参数以及后处理实现形态、结构的可控，在纺织材料领域展现出优异的特性。由于超细腈纶的分子结构比较规整，其亲水性和染色性较差，燃料容易在染物上形成色花、色斑等染疵。
综上所述，目前迫切需要一种胶原蛋白改性的超细腈纶的制备方法，能够改善提高织物的结构可控性，提高其染色性和固色性，使改性的腈纶纤维具有手感柔软、滑糯，具有仿蚕丝的效果。
发明内容
胶原蛋白是哺乳动物体中含量最丰富的蛋白质，具有良好的吸湿性、亲肤性等性能，结合腈纶的化学结构特点，能够有效改善亲水性差，填充纤维表面的沟槽和裂缝，使改性的超细腈纶具有手感柔软、滑糯，具有仿蚕丝的效果。氢氟酸(HF)是一种弱酸，可以专一地与二氧化硅(SiO2)反应，其化学反应方程式为：SiO2+6HF＝H2SIF6+2H2O。使用HF腐蚀SiO2牺牲层，由于腈纶希望和SiO2对HF的反应不同，采用颗粒掺杂再去除的方式，可以达到对腈纶纤维表面制孔的效果，从而使用提供织物比较面积，提高染色性的目的。
为实现上述发明目的，本发明所提供的技术方案是：
一种多孔胶原蛋白改性的超细腈纶的制备方法，包括：
1)将聚丙烯腈溶解于溶剂中，加入聚乙烯吡咯烷酮，搅拌均匀制备纤维聚合物溶液；
2)在40℃的环境下，向纤维聚合物溶液中加入胶原蛋白溶液，磁力搅拌至均匀，静置，制成蛋白胶原改性纤维聚合物溶液；
3)将SiO2纳米颗粒加入所述蛋白胶原改性纤维聚合物溶液中，磁力搅拌至均匀，作为喷丝溶液；
4)将所述喷丝溶液灌入喷射器中，在附加电场的作用下喷丝，通过控制喷丝时间和移动接受屏，沉积在收集装置中，焙烧；
5)将含SiO2纳米颗粒的腈纶纤维使用HF溶液浸泡并缓慢搅拌，清洗烘干，获得多孔蛋白胶原改性超细腈纶织物。
进一步地，所述溶剂为二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺中的一种。
进一步地，所述胶原蛋白溶液中胶原蛋白的质量分数为3％-7％。
进一步地，在步骤1)中，聚苯烯腈与溶剂的质量比为1:9-1:5，聚乙烯吡咯烷酮的质量分数为10％；在步骤2)中，纤维聚合物溶液和胶原蛋白溶液的质量比为5:1-3:1，静置时间为1-2h；在步骤3)中，SiO2纳米颗粒的质量分数为5-13％，在步骤4)中，所述附加电场场强为0.2kv/cm-2kv/cm，接受屏距离喷丝口10-45cm，焙烧温度为400-650℃，在步骤5)中，所述HF溶液质量分数为25-55％，所述浸泡并缓慢搅拌的时间为8-16h。
进一步地，在步骤1)中，聚苯烯腈与溶剂的质量比为1:7，聚乙烯吡咯烷酮的质量分数为10％；在步骤2)中，纤维聚合物溶液和胶原蛋白溶液的质量比为4:1，静置时间为1h；在步骤3)中，SiO2纳米颗粒的质量分数为8％，在步骤4)中，所述附加电场场强为1kv/cm，接受屏距离喷丝口25cm，焙烧温度为550℃，在步骤5)中，所述HF溶液质量分数为45％，所述浸泡并缓慢搅拌的时间为10h。
进一步地，所述多孔超细腈纶纤维的直径为100-300nm。
采用上述技术方案，本发明的有益效果有：
在本发明中使用胶原蛋白改性超细腈纶，由于胶原蛋白具有良好的吸湿性、亲肤性等性能，结合腈纶的化学结构特点，能够有效改善亲水性差，填充纤维表面的沟槽和裂缝，使改性的超细腈纶具有手感柔软、滑糯，具有仿蚕丝的效果。
在本发明中使用HF腐蚀SiO2牺牲层，由于超细腈纶和SiO2对HF的反应不同，采用颗粒掺杂再去除的方式，可以达到对超细腈纶制孔的效果，介孔和微孔结构共存其中，能够改善提高织物的比表面积、结构可控性，增强表面粗糙程度，实现对对纳米材料制孔，从而提高其染色性。
具体实施方式
实施例1
将聚丙烯腈溶解于溶剂中，质量比为1:9，加入10％的聚乙烯吡咯烷酮，搅拌均匀后制备纤维聚合物溶液；溶剂为二甲基乙酰胺。
在40℃的环境下，向纤维聚合物溶液中加入3％的胶原蛋白溶液，纤维聚合物溶液和胶原蛋白溶液质量比的5:1，磁力搅拌至均匀，静置1h后作为制成蛋白胶原改性纤维聚合物溶液。
将5％的SiO2纳米颗粒加入所述蛋白胶原改性纤维聚合物溶液中，磁力搅拌至均匀，作为喷丝溶液。
将喷丝溶液加入至静电纺丝机中，进行静电纺丝，附加电场场强为0.2kv/cm，接受屏距离喷丝口10cm，焙烧温度为400℃。
将含SiO2纳米颗粒的超细腈纶纤维使用25％的HF溶液浸泡并缓慢搅拌8h，清洗烘干，制得多孔的胶原蛋白改性超细纤维。
实施例2
将聚丙烯腈溶解于溶剂中，质量比为1:5，加入10％的聚乙烯吡咯烷酮，搅拌均匀后制备纤维聚合物溶液；溶剂为二甲基甲酰胺。
在40℃的环境下，向纤维聚合物溶液中加入7％的胶原蛋白溶液，纤维聚合物溶液和胶原蛋白溶液质量比的3:1，磁力搅拌至均匀，静置2h。
将13％的SiO2纳米颗粒加入所述蛋白胶原改性纤维聚合物溶液中，磁力搅拌至均匀，作为喷丝溶液。
将喷丝溶液加入至静电纺丝机中，进行静电纺丝，附加电场场强为2kv/cm，接受屏距离喷丝口45cm，焙烧温度为650℃。
将含SiO2纳米颗粒的腈纶纤维使用55％的HF溶液浸泡并缓慢搅拌16h，清洗烘干，获得多孔超细腈纶纤维织物，制得含SiO2纳米颗粒的胶原蛋白改性超细纤维。
实施例3
将聚丙烯腈溶解于溶剂中，质量比为1:6，加入10％的聚乙烯吡咯烷酮，搅拌均匀后制备纤维聚合物溶液；溶剂为二甲基甲酰胺。
在40℃的环境下，向纤维聚合物溶液中加入5％的胶原蛋白溶液，纤维聚合物溶液和胶原蛋白溶液质量比的4:1，磁力搅拌至均匀，静置1h。
将8％的SiO2纳米颗粒加入腈纶纤维聚合物溶液中，磁力搅拌至均匀，作为喷丝溶液。
将喷丝溶液加入至静电纺丝机中，进行静电纺丝，附加电场场强为1kv/cm，接受屏距离喷丝口25cm，焙烧温度为550℃。
将含SiO2纳米颗粒的超细腈纶纤维使用45％的HF溶液浸泡并缓慢搅拌10h，清洗烘干，制得多孔的胶原蛋白改性超细腈纶纤维。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种多孔胶原蛋白改性的超细腈纶的制备方法，其特征在于，包括：
1)将聚丙烯腈溶解于溶剂中，加入聚乙烯吡咯烷酮，搅拌均匀制备纤维聚合物溶液；
2)在40℃的环境下，向纤维聚合物溶液中加入胶原蛋白溶液，磁力搅拌至均匀，静置，制成蛋白胶原改性纤维聚合物溶液；
3)将SiO2纳米颗粒加入所述蛋白胶原改性纤维聚合物溶液中，磁力搅拌至均匀，作为喷丝溶液；
4)将所述喷丝溶液灌入喷射器中，在附加电场的作用下喷丝，通过控制喷丝时间和移动接受屏，沉积在收集装置中，焙烧；
5)将含SiO2纳米颗粒的腈纶纤维使用HF溶液浸泡并缓慢搅拌，清洗烘干，获得多孔蛋白胶原改性超细腈纶织物。
2.根据权利要求1所述的多孔胶原蛋白改性的超细腈纶的制备方法，其特征在于，所述溶剂为二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺中的一种。
3.根据权利要求1所述的多孔胶原蛋白改性的超细腈纶的制备方法，其特征在于，所述胶原蛋白溶液中胶原蛋白的质量分数为3％-7％。
4.根据权利要求1所述的多孔胶原蛋白改性的超细腈纶的制备方法，其特征在于，在步骤1)中，聚苯烯腈与溶剂的质量比为1:9-1:5，聚乙烯吡咯烷酮的质量分数为10％；在步骤2)中，纤维聚合物溶液和胶原蛋白溶液的质量比为5:1-3:1，静置时间为1-2h；在步骤3)中，SiO2纳米颗粒的质量分数为5-13％，在步骤4)中，所述附加电场场强为0.2kv/cm-2kv/cm，接受屏距离喷丝口10-45cm，焙烧温度为400-650℃，在步骤5)中，所述HF溶液质量分数为25-55％，所述浸泡并缓慢搅拌的时间为8-16h。
5.根据权利要求4所述的多孔胶原蛋白改性的超细腈纶的制备方法，其特征在于，在步骤1)中，聚苯烯腈与溶剂的质量比为1:7，聚乙烯吡咯烷酮的质量分数为10％；在步骤2)中，纤维聚合物溶液和胶原蛋白溶液的质量比为4:1，静置时间为1h；在步骤3)中，SiO2纳米颗粒的质量分数为8％，在步骤4)中，所述附加电场场强为1kv/cm，接受屏距离喷丝口25cm，焙烧温度为550℃，在步骤5)中，所述HF溶液质量分数为45％，所述浸泡并缓慢搅拌的时间为10h。
6.根据权利要求1-5任一项所述的多孔胶原蛋白改性的超细腈纶的制备方法，其特征在于，所述多孔超细腈纶纤维的直径为100-300nm。
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