CN107012524B - 一种基于有机相合成的抗紫外功能纤维制备方法 - Google Patents

一种基于有机相合成的抗紫外功能纤维制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于有机相合成高抗紫外功能纤维制备方法，其包括，通过有机相合成制备紫外线吸收剂、紫外线吸收母粒的制备，以及，将紫外线吸收母粒干燥后与基本树脂切片混合均匀，功能母粒的质量百分比为3％‑20％，进行熔体纺丝，纺丝速度为400～3000m/min，纺丝组件初始压力4～14MPa，得到所述的高抗紫外纤维。本发明纤维可以做成白色，具有永久性抗紫外功能，机械性能可以达到普通纤维的标准，完全满足各种织造的要求，本发明可以扩大纺织品的出口，提升纺织品的附加值。

Description

一种基于有机相合成的抗紫外功能纤维制备方法
技术领域
本发明属于功能纺织材料技术领域，具体涉及一种基于有机相合成的抗紫外功能纤维制备方法。
背景技术
有效的抗紫外功能一直是生产服装和装饰面料产业上想解决的问题，目前从市场调研结果来看，真正有效并且能够满足国内外标准的抗紫外面料非常少，其成本也比较高。一些开发户外运动产品的品牌公司也一直寻找一种能够有效解决紫外线尤其是对人体有致癌作用的远紫外(UVB)吸收功能纤维。目前市场上现有的抗紫外功能面料以后整理方式居多，把具有紫外吸收功能的助剂通过涂覆或者复合的方式添加到面料表面，如遮阳伞等产品，但是此种方式不耐洗涤和摩擦，效果不持久，并不能满足运动品牌尤其是户外运动服装的需求，也有通过添加紫外吸收剂的方式获得具有抗紫外功能的纤维，但是其紫外吸收功能有限，不能达到全棉防止紫外线透射，尤其是远紫外(UVB)的透射，因此对人体的保护能力有限，这对于运动品牌和消费者来说都是难以接受。紫外线在太阳光的含量中约占5％，可以分为以下三种：UVA是近紫外线，UVA辐射会使皮肤产生黑色素沉淀，加速皮肤老化并使皮肤起皱纹；UVB是远紫外线，它的特点是波长更短能量更强，可以造成细胞癌变，具有致癌作用；UVC能量更强但是由于被臭氧层吸收而不能到达地面，因此抗紫外功能纤维指的是对UVA和UVB的吸收，尤其是对UVB的吸收对人体的健康尤为重要。在此需求的基础上开发一种对UVB具有特种吸收的纤维，可以提高纤维及面料的附加值，并对人体的健康起到保护的作用，可以用来开发运动休闲服装、遮阳伞、窗帘、纱巾等功能纺织面料产品，也可以开发一些野外作战服等，减少紫外线对战士的伤害。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有原位聚合复合导电/抗静电纤维制备的技术缺陷，提出了本发明。
因此，本发明其中的一个目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种基于有机相合成的抗紫外功能纤维制备方法，使用紫外线吸收剂通过双螺杆制备的抗紫外功能母粒并进行纺丝，制备具有不同颜色的抗紫外功能纤维，通过不同的织造方式制备抗紫外功能面料。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种基于有机相合成的抗紫外功能纤维制备方法，其包括，通过有机相合成制备紫外线吸收剂：将四氯化钛在乙醇中进行醇解反应并持续搅拌，混合液在反应后逐滴加入蒸馏水中搅拌3～10h，在于10～80％浓度的含有氨基结构的有机物溶液中混合超声分散，在密闭反应釜中进行反应，反应时间24～72h，将产物抽滤烘干得到紫外线吸收剂；紫外线吸收母粒的制备：将所述紫外线吸收剂与树脂粉体按比例混合均匀，其中，紫外吸收剂与树脂按质量比为1:19～1:1，混好的原料经共混造粒，得到紫外线吸收母粒；将紫外线吸收母粒干燥后与基本树脂切片混合均匀，功能母粒的质量百分比为3％-20％，进行熔体纺丝，纺丝速度为400～3000m/min，纺丝组件初始压力4～14MPa，得到所述的抗紫外功能纤维。
作为本发明所述的基于有机相合成的抗紫外功能纤维制备方法的一种优选方案，其中：所述含有氨基结构的有机物为氨水，乙二胺、三乙醇胺中的一种或几种。
作为本发明所述的基于有机相合成的抗紫外功能纤维制备方法的一种优选方案，其中：所述将所述紫外线吸收剂与树脂粉体按比例混合均匀，其中，所述紫外线吸收剂的质量百分比为10～40％。
作为本发明所述的基于有机相合成的抗紫外功能纤维制备方法的一种优选方案，其中：所述树脂粉体为PET粉体和/或尼龙6粉体。
作为本发明所述的基于有机相合成的抗紫外功能纤维制备方法的一种优选方案，其中：所述的抗紫外功能纤维的单丝纤度为0.2～5D，丝束为10～150D。
本发明其中的另一个目的也是提供一种基于有机相合成的抗紫外功能纤维制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种基于有机相合成的抗紫外功能纤维制备方法，其包括，通过有机相合成制备紫外线吸收剂：将四氯化钛在分散于有机相的丙酮中，加入水水解，混合液在反应后逐滴加入蒸馏水中搅拌3～10h，在于10～80％浓度的含有氨基结构的有机物溶液中混合超声分散，在密闭反应釜中进行反应，反应时间24～72h，将产物抽滤烘干得到紫外线吸收剂；紫外线吸收母粒的制备：将所述紫外线吸收剂与树脂粉体按比例混合均匀，其中，紫外吸收剂与树脂按质量比为1:19～1:1，混好的原料经共混造粒，得到紫外线吸收母粒；将紫外线吸收母粒干燥后与基本树脂切片混合均匀，功能母粒的质量百分比为3％-20％，进行熔体纺丝，纺丝速度为400～3000m/min，纺丝组件初始压力4～14MPa，得到所述的抗紫外功能纤维。
作为本发明所述的基于有机相合成的抗紫外功能纤维制备方法的一种优选方案，其中：所述有机相为乙醇、乙醚、丙酮、苯、苯乙醚或石油醚中的一种或几种。
作为本发明所述的基于有机相合成的抗紫外功能纤维制备方法的一种优选方案，其中：所述含有氨基结构的有机物为氨水，乙二胺、三乙醇胺中的一种或几种。
作为本发明所述的基于有机相合成的抗紫外功能纤维制备方法的一种优选方案，其中：所述将所述紫外线吸收剂与树脂粉体按比例混合均匀，其中，所述紫外线吸收剂的质量百分比为10～40％。
作为本发明所述的基于有机相合成的抗紫外功能纤维制备方法的一种优选方案，其中：所述树脂粉体为PET粉体和/或尼龙6粉体。
作为本发明所述的基于有机相合成的抗紫外功能纤维制备方法的一种优选方案，其中：所述的抗紫外功能纤维的单丝纤度为0.2～5D，丝束为10～150D。
本发明的有益效果：本发明纤维可以做成白色，具有永久性抗紫外功能，机械性能可以达到普通纤维的标准，完全满足各种织造的要求，本发明可以扩大纺织品的出口，提升纺织品的附加值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明得到的抗紫外功能纤维的SEM图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例1：
(1)将四氯化钛在乙醇中醇解反应并持续搅拌，混合液在反应后逐滴加入蒸馏水中搅拌5h，在于15％浓度的氨水溶液中混合超声分散，在密闭反应釜中进行反应，反应时间36h，将产物抽滤烘干得到紫外线吸收剂；
(2)紫外线吸收母粒的制备：将经步骤(1)的改性紫外线吸收剂与树脂粉体按比例混合均匀，其中改性紫外吸收剂与树脂按质量比为2:8；混好的原料经双螺杆挤出共混造粒挤出，得到紫外线吸收母粒；
(3)将紫外线吸收母粒干燥后与基本树脂切片混合均匀，功能母粒的质量百分比为8％，喂入纺丝机的喂料器进行熔体纺丝，纺丝速度为2900m/min，纺丝组件初始压力12MPa，得到所述的抗紫外功能纤维；
(4)使用步骤(3)制备的抗紫外功能纤维通过织造手段制备具有的抗紫外功能面料，采用机织方式，抗紫外功能纤维在纬向使用，其含量按质量比为35％。
实施例1得到的抗紫外功能纤维的力学性能经测试为：强度为2.33cn/dtex，断裂伸长率为17％，满足各种织造方式的要求，单纤的直径为1D(7微米)，可以开发平布、绒类等各种面料，制备的面料经过抗紫外测试UPF值50+，实际紫外透过率为0.8％，远超国标要求。
实施例2：
(1)将四氯化钛在乙醇中醇解反应并持续搅拌，混合液在反应后逐滴加入蒸馏水中搅拌5h，在于15％浓度的乙二胺溶液中混合超声分散，在密闭反应釜中进行反应，反应时间36h，将产物抽滤烘干得到紫外线吸收剂；
(2)紫外线吸收母粒的制备：将经步骤(1)的改性紫外线吸收剂与树脂粉体按比例混合均匀，其中改性紫外吸收剂与树脂按质量比为2:8；混好的原料经双螺杆挤出共混造粒挤出，得到紫外线吸收母粒；
(3)将紫外线吸收母粒干燥后与基本树脂切片混合均匀，功能母粒的质量百分比为8％，喂入纺丝机的喂料器进行熔体纺丝，纺丝速度为2900m/min，纺丝组件初始压力12MPa，得到所述的抗紫外功能纤维；
(4)使用步骤(3)制备的抗紫外功能纤维通过织造手段制备具有的抗紫外功能面料，采用机织方式，抗紫外功能纤维在纬向使用，其含量按质量比为35％。
实施例2得到的抗紫外功能纤维的力学性能经测试为：强度为2.37cn/dtex，断裂伸长率为19％，满足各种织造方式的要求，单纤的直径为1D(7微米)，可以开发平布、绒类等各种面料，制备的面料经过抗紫外测试UPF值50+，实际紫外透过率为0.6％，远超国标要求。
实施例3：
(1)将四氯化钛在乙醇中醇解反应并持续搅拌，混合液在反应后逐滴加入蒸馏水中搅拌5h，在于15％浓度的三乙醇胺溶液中混合超声分散，在密闭反应釜中进行反应，反应时间36h，将产物抽滤烘干得到紫外线吸收剂；
(2)紫外线吸收母粒的制备：将经步骤(1)的改性紫外线吸收剂与树脂粉体按比例混合均匀，其中改性紫外吸收剂与树脂按质量比为2:8；混好的原料经双螺杆挤出共混造粒挤出，得到紫外线吸收母粒；
(3)将紫外线吸收母粒干燥后与基本树脂切片混合均匀，功能母粒的质量百分比为8％，喂入纺丝机的喂料器进行熔体纺丝，纺丝速度为2900m/min，纺丝组件初始压力12MPa，得到所述的抗紫外功能纤维；
(4)使用步骤(3)制备的抗紫外功能纤维通过织造手段制备具有抗紫外功能面料，采用机织方式，抗紫外功能纤维在纬向使用，其含量按质量比为35％。
实施例3得到的抗紫外功能纤维的力学性能经测试为：强度为2.41cn/dtex，断裂伸长率为18％，满足各种织造方式的要求，单纤的直径为1D(7微米)，可以开发平布、绒类等各种面料，制备的面料经过抗紫外测试UPF值50+，实际紫外透过率为0.3％，远超国标要求。
参见图1，图1为实施例3得到的抗紫外功能纤维的扫描电镜图片，从图片上可以看到粒径小于100纳米的抗紫外吸收剂在纤维表面形成了均匀分布，而在纤维内部抗紫外颗粒也呈均匀分布状态，这些均匀分布颗粒又可以有效的吸收紫外线，起到了很好的抗紫外效果。
实施例4：
(1)将四氯化钛在乙醇中醇解反应并持续搅拌，混合液在反应后逐滴加入蒸馏水中搅拌5h，在于15％浓度的乙二胺溶液中混合超声分散，在密闭反应釜中进行反应，反应时间36h，将产物抽滤烘干得到紫外线吸收剂；
(2)紫外线吸收母粒的制备：将经步骤(1)的改性紫外线吸收剂与树脂粉体按比例混合均匀，其中改性紫外吸收剂与树脂按质量比为2:8；混好的原料经双螺杆挤出共混造粒挤出，得到紫外线吸收母粒；
(3)将紫外线吸收母粒干燥后与基本树脂切片混合均匀，功能母粒的质量百分比为8％，喂入纺丝机的喂料器进行熔体纺丝，纺丝速度为2900m/min，纺丝组件初始压力12MPa，得到所述的抗紫外功能纤维；
(4)使用步骤(3)制备的抗紫外功能纤维通过织造手段制备具有抗紫外功能面料，采用机织方式，抗紫外功能纤维在纬向使用，其含量按质量比为20％。
实施例4得到的抗紫外功能纤维的力学性能经测试为：强度为2.37cn/dtex，断裂伸长率为19％，满足各种织造方式的要求，单纤的直径为1D(7微米)，可以开发平布、绒类等各种面料，制备的面料经过抗紫外测试UPF值位10，实际紫外透过率为12％，没有达到国标要求，原因为抗紫外面料中抗紫外功能纤维没有在布面形成有效覆盖，从而使得紫外线从没有抗紫外线纤维分布的地方透过，使得抗紫外效果大大下降。
实施例5：
(1)在分散于有机相的丙酮中，加入水水解，混合液在反应后逐滴加入蒸馏水中搅拌10h，在于20％浓度的氨水溶液中混合超声分散，在密闭反应釜中进行反应，反应时间36h，将产物抽滤烘干得到紫外线吸收剂；
(2)紫外线吸收母粒的制备：将经步骤(1)的改性紫外线吸收剂与树脂粉体按比例混合均匀，其中改性紫外吸收剂与树脂按质量比为2:8；混好的原料经双螺杆挤出共混造粒挤出，得到紫外线吸收母粒；
(3)将紫外线吸收母粒干燥后与基本树脂切片混合均匀，功能母粒的质量百分比为8％，喂入纺丝机的喂料器进行熔体纺丝，纺丝速度为2900m/min，纺丝组件初始压力12MPa，得到所述的抗紫外功能纤维；
(4)使用步骤(3)制备的抗紫外功能纤维通过织造手段制备具有的抗紫外功能面料，采用机织方式，抗紫外功能纤维在纬向使用，其含量按质量比为35％。
实施例5得到的抗紫外功能纤维的力学性能经测试为：强度为2.32cn/dtex，断裂伸长率为16％，满足各种织造方式的要求，单纤的直径为1D(7微米)，可以开发平布、绒类等各种面料，制备的面料经过抗紫外测试UPF值50+，实际紫外透过率为0.8％，远超国标要求。
本发明研究证明：紫外线的吸收跟最终制备材料的特征性能有关，有机材料需要最大吸收特征峰在紫外部分，也就是在300nm左右有最大吸收峰，这样吸收峰范围可以跨在200～400nm之间，具有很好的抗紫外效果，而对于无机材料而言，需要材料本身具备空导带，这样吸收光子之后光能可以通过电子跃迁或者振动的方式将能量转移，从而达到吸收紫外线的效果。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.一种基于有机相合成的抗紫外功能纤维制备方法，其特征在于：包括，
(1)将四氯化钛在乙醇中醇解反应并持续搅拌，混合液在反应后逐滴加入蒸馏水中搅拌5h，在于15％浓度的三乙醇胺溶液中混合超声分散，在密闭反应釜中进行反应，反应时间36h，将产物抽滤烘干得到紫外线吸收剂；
(2)紫外线吸收母粒的制备：将经步骤(1)的改性紫外线吸收剂与树脂粉体按比例混合均匀，其中改性紫外吸收剂与树脂按质量比为2:8；混好的原料经双螺杆挤出共混造粒挤出，得到紫外线吸收母粒；
(3)将紫外线吸收母粒干燥后与基本树脂切片混合均匀，功能母粒的质量百分比为8％，喂入纺丝机的喂料器进行熔体纺丝，纺丝速度为2900m/min，纺丝组件初始压力12MPa，得到所述的抗紫外功能纤维。
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