CN105908499A - 一种涤纶织物的抗老化改性方法 - Google Patents

一种涤纶织物的抗老化改性方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种涤纶织物的抗老化改性方法，属于纺织整理技术领域。本发明利用传统轧烘焙技术将紫外吸收剂接枝到涤纶织物上，制备得到具有优良紫外吸收性能的涤纶织物，提高了涤纶织物的抗老化性能，HAB的增重率达8.6％，UPF值达197，而且还能使经向和纬向断裂强度都得到提高。本发明得到的接枝改性后的涤纶织物，抗老化效果好，在经过100h、200h、300h的紫外照射后强力保留率分别可以达到82.3％、75.4％、60.5％。此外，本发明的方法简便，易控制。

Description

一种涤纶织物的抗老化改性方法
技术领域
本发明涉及一种涤纶织物的抗老化改性方法，属于纺织整理技术领域。
背景技术
随着社会和科技的进步，环境问题日益严重，空气中的臭氧层受到严重破坏，这就致使紫外线能透过臭氧到达地面。群所周知紫外光和部分可见光可以破坏有机物大分子中的化学键，从而导致有机物的降解缩短使用寿命。而涤纶纤维由于其具有较好的力学和化学性能，被广泛地应用于服装、汽车座椅等民用和工业用纤维制品。这些材料长期暴露在太阳光下，导致使用寿命大大缩短。所以涤纶的抗老化研究非常有必要，近年来已受到了科技工作者的广泛关注。
目前对涤纶织物进行抗老化改性主要是添加二苯甲酮类等光稳定剂，在分散染料的染色过程中将小分子的光稳定剂添加到染料当中，通过染色将稳定剂整理到织物上。可以提高涤纶织物的抗紫外效果。但该方法中由于紫外吸收剂与纤维之间不是以化学键的结合和分子量较小的缘故，使得其耐久性较差。
发明内容
为了解决上述问题，本发明采用具有聚合性能的紫外吸收剂，利用传统轧烘焙接枝的方式将紫外吸收剂接枝到涤纶织物上，并用红外光谱、电镜对改性的涤纶织物进行了表征。
本发明提供了一种涤纶织物的抗老化改性方法，是将2-羟基-4-丙烯酯基二苯甲酮(HAB)通过引发剂的作用下(化学接枝法)将紫外吸收剂接枝到涤纶织物上制备抗老化涤纶织物。
所述2-羟基-4-丙烯酯基二苯甲酮(HAB)具有紫外吸收性能。
在本发明的一种实施方式中，所述方法，是称取一定量的涤纶织物，将其浸泡在含2～15wt％的HAB和0.15-0.3wt％的过氧化苯甲酰的溶液中，然后浸轧，预烘，再在110-125℃焙烘3-7min，然后丙酮洗涤除去表面均聚物，烘干得到抗老化整理涤纶织物。
在本发明的一种实施方式中，所述浸泡，浴比是1:30。
在本发明的一种实施方式中，所述HAB的浓度为8～12wt％。
在本发明的一种实施方式中，过氧化苯甲酰(BPO)的浓度为0.2wt％。
在本发明的一种实施方式中，所述浸泡的时间为10-20min。
在本发明的一种实施方式中，所述浸轧是二浸二轧，轧余率为100％。
在本发明的一种实施方式中，所述预烘是在50℃下预烘5min。
在本发明的一种实施方式中，所述烘干是在60℃下进行。
在本发明的一种实施方式中，所述方法是采用化学接枝法进行抗老化改性，具体是：准确称取一定量的涤纶织物，将其浸泡在含10wt％的HAB和0.2wt％的过氧化苯甲酰溶液中15min，浴比为1:30，二浸二轧，轧余率为100％，在50℃下预烘5min后120℃焙烘5min，处理后的织物经丙酮洗涤除去表面均聚物后60℃烘干。
本发明的有益效果：
(1)采用本发明方法制备得到的抗老化涤纶织物，HAB的增重率达(8.6±0.8)％，UPF值达(197±13)，而且还能使经向和纬向断裂强度都得到提高；
(2)本发明得到的接枝改性后的涤纶织物，抗老化效果好，在经过100h、200h、300h的紫外照射后强力保留率分别可以达到(82.3±2.8)％、(75.4±2.7)％、(60.5±3.6)％；
(3)本发明的方法简便，易控制。
附图说明
图1：引发剂对增重效率的影响；其中A：引发剂的选择；B：引发剂浓度的影响；
图2：单体浓度对增重效率的影响；
图3：不同预烘工艺下对增重效率的影响；
图4：焙烘温度对增重效率的影响；
图5：紫外吸收剂接枝前后涤纶的表面形貌；其中a为原涤纶、b为改性涤纶；
图6：紫外吸收剂接枝前后涤纶的红外吸收光谱；其中a为原涤纶、b为改性涤纶。
具体实施方式
1、实验材料和仪器
涤纶织物，江苏吴江中鹏纺织有限公司；过氧化苯甲酰(BPO)(AR)，国药集团化学试剂有限公司；2,4-二羟基二苯甲酮(UV-0)(AR)，阿拉丁试剂有限公司；丙烯酰氯，百灵威生产有限公司。
电子加速器(EB/20-250S1型)，湖北久瑞核技术股份有限公司；傅里叶红外变换光谱仪(NICOLETS10型)，赛默飞世尔科技(中国)有限公司；扫描电子显微镜(SU-1510型)，日本HITACHI公司；纺织品紫外线防护因子测定仪(CARY50)，上海罗中纺织科技有限公司；多功能电子织物强力仪(HD026N)南通宏大实验仪器有限公司；紫外可见光分光光度计(UV-2450)岛津(中国)有限公司；纺织品紫外光加速老化试验机(QUV/SPRAY)美国Q-LAB公司。
2、增重率测定
分别准确测量接枝前后织物的干重量，按式(1)计算增重率(G)。
G＝(W2_W1)/W1×100％ (1)
式中：W1为整理前的织物质量，W2为整理后的织物质量
以增重率来衡量涤纶织物上接枝紫外吸收剂的量，增重率越大，表示接枝到织物上的紫外吸收剂越多，且织物的紫外吸收性能越好。
3、织物的表征
红外光谱：采用全反射红外测试，仪器扫描范围4000～1500cm-1。
扫描电镜：采用扫描电子显微镜进行形貌表征，测试前将样品喷金处理。用加速电压5.00kV，放大倍数50.0k倍观察整理前后织物表面形貌。采用扫描电子显微镜观察涤纶织物、经辐射后的涤纶织物、轧烘焙涤纶织物的形态结构，放大倍数5000倍。
加速老化试验：将涤纶织物平放于老化试验机样品盘中，且处于松弛状态，参数设定为温度50±3℃，光照强度0.89W/m2，分别设置照射时间24h、100h、200h、300h。光照1h相当于夏季正午的太阳光照射24h。
断裂强力：涤纶织物拉伸断裂强度测试参照GB/T3923-1997《织物拉伸性能断裂强力和断裂伸长率的测定条样法》。织物按照测试标准裁剪，取平行于经向和纬向织物试样各5块，长约20cm，裁剪成宽6cm，扯纱边成5cm。
实施例1：
准确称取一定量的涤纶织物，将其浸泡在一定浓度的HAB和一定浓度的过氧化苯甲酰溶液中15min，二浸二轧，轧余率为100％，浴比为1:30，在50℃预烘5min后120℃焙烘5min，处理后的织物经丙酮洗涤除去表面均聚物，在60℃烘干。
分别用过硫酸钾、过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈三种引发剂引发反应。其中，当紫外吸收剂(HAB)浓度为10wt％，引发剂浓度为0.2wt％时，整理结果如图1A所示。由图可知过氧化苯甲酰的引发效果最好，增重率可以达到8％左右。这可能是不溶于水的引发剂和疏水性涤纶纺织材料有更高的亲和力，可以更好的扩散至分子内部，接枝将会更加高效。所以在试验过程中选用过氧化苯甲酰作为引发剂。当HBA浓度为10wt％时，改变过氧化苯甲酰(BPO)浓度，紫外吸收剂对涤纶的增重效果如图1B所示。结果显示，在引发剂浓度0.2wt％之前，织物的增重率随着浓度的增大而增大，最大增重率达到(8.6±0.8)％。当BPO浓度超过0.2wt％后，增重率快速降低。
其中，在优化的引发剂(BPO)和引发剂浓度(0.2wt％)时，不同HBA浓度对涤纶织物增重效果的影响如图2所示。织物的增重率随着单体浓度的增加而不断上升，当单体浓度达到10wt％时，增重率达到了(8.6±0.8)％。
实施例2：工艺对增重效果的影响
(1)预烘工艺对增重率的影响
图3为不同预烘工艺对增重率的影响变化图。预烘工艺分别为50℃下烘干5min、在空气中自然晾干和没有烘干三种方式。其中，50℃下烘干5min的预烘工艺最好，增重率最大，达到了(8.6±0.8)％。而在空气中晾干和没有烘干的情况下增重率只有6％左右，这可能是由于温度的提高增加了单体和引发剂从织物表面扩散到无定形区域的速度，且自由基产生的几率增大，使得接枝反应相对更容易进行。
(2)焙烘温度对增重效果的影响
如图4所示，焙烘温度为120℃时，增重率最大，随着温度的上升，增重率反而下降，这可能是因为，随着温度的上升，更多的单体发生了自聚，导致了增重率的下降。
实施例3：
准确称取一定量的涤纶织物，将其浸泡在含2-10wt％的HAB和0.2wt％的过氧化苯甲酰溶液中15min，二浸二轧，轧余率为100％，浴比为1:30，在50℃下预烘5min后120℃焙烘5min，丙酮洗涤除去表面均聚物，在60℃烘干，称重，计算增重率。
其中，HAB单体浓度为2wt％、4wt％、10wt％时得到的抗老化织物的增重率分别为(1.7±0.6)％、(3.4±0.4)％、(8.6±0.4)％，如表1所示。
在催化剂作用下紫外吸收剂接枝改性织物的紫外吸收性能和强力变化见表1。从表中可以看出随着增重率的增大，织物的UPF值在不断的增大，当增重率达到(8.6±0.8)％时，UPF值达到了197±13。即使增重率仅为(1.7±0.6)％的织物的紫外吸收性能(UPF值)也较原织物提高了1倍以上。这说明了整理后的织物具有优良的紫外吸收性能。而整理后的织物相对于原织物在整理后断裂强力没有发生下降而却略微的增加。这可能是在焙烘的过程中由于涤纶纤维上接枝了HAB单体导致织物的结晶度和结晶的完整性会有所提高，这就使得整理后的织物断裂强力有所增强。
表1 改性涤纶织物的性能测试
本发明还比较了通过化学接枝法制备的抗紫外织物与改性前的织物的结构和抗老化性能。
(1)改性涤纶织物的结构表征
A扫描电镜表征
如图5所示，整理织物和原织物的电镜扫描图，放大倍数均为5000倍。从图中可以看出原涤纶表面较为光滑，而经过改性处理后的织物表面凹凸不平，明显有整理剂接枝于涤纶表面，处理效果较好。
B红外光谱
如图6所示，比较紫外吸收剂整理涤纶织物和原样的红外谱图，可以发现在3419cm-1、2922cm-1、2849cm-1，两种工艺均出现了新的吸收峰。3419cm-1处的吸收峰可能是紫外吸收剂分子中芳环2位上的—OH和—C＝O形成了氢键，所以形成的峰宽而钝，在2922cm-1、2849cm-1的吸收峰属于—CH2—的吸收，是因为接枝了HAB，导致了聚酯纤维上的—CH2—CH2—的结构比例明显增加，从而出现了新的吸收。由此可以进一步确认2-羟基-4丙烯酯基二苯甲酮已经成功接枝到聚酯纤维上。
(2)织物的抗老化性能
表2 不同老化时间后织物的强力保留率能
选择最优整理工艺条件下制得的改性涤纶织物，试验了模拟太阳光照射下织物的强力损伤情况，并与原织物比较。结果如表2所示，可以看出在随着老化时间的延长，没有经过任何处理的涤纶布样强力的保留率仅为(38.7±1.1)％，而经过接枝改性后的涤纶织物在经过300h的紫外照射后强力保留率可以达到(60.5±3.6)％。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种涤纶织物的抗老化改性方法，其特征在于，所述方法是将2-羟基-4-丙烯酯基二苯甲酮通过引发剂的作用将紫外吸收剂接枝到涤纶织物上制备抗老化涤纶织物。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法，是称取一定量的涤纶织物，将其浸泡在含2～15wt％的HAB和0.15-0.3wt％的过氧化苯甲酰的溶液中，然后浸轧，预烘，再在110-125℃焙烘3-7min，然后丙酮洗涤除去表面均聚物，烘干得到抗老化整理涤纶织物。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述HAB的浓度为8～12wt％。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，过氧化苯甲酰(BPO)的浓度为0.2wt％。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预烘是在50℃下预烘5min。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述浸泡，浴比是1:30。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述浸泡的时间为10-20min。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述烘干是在60℃下进行。
9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法是采用化学接枝法进行抗老化改性，具体是：准确称取一定量的涤纶织物，将其浸泡在含10wt％的HAB和0.2wt％的过氧化苯甲酰溶液中15min，浴比为1:30，二浸二轧，轧余率为100％，在50℃下预烘5min后120℃焙烘5min，处理后的织物经丙酮洗涤除去表面均聚物后60℃烘干。
10.根据权利要求1-9任一所述方法得到的涤纶织物。
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