CN107641881A - 一种防紫外线阻燃防静电双b级功能面料的制备方法 - Google Patents

一种防紫外线阻燃防静电双b级功能面料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了本发明公开了一种防紫外线的阻燃防静电双B级功能面料的制备方法，该面料基础组织为一上三下左斜纹，经向嵌织的导电丝包缠纱为三上一下交织结构，其中，以芳纶1313纤维/硅氮系阻燃粘胶纤维的混纺纱为经纬纱，芳纶基炭黑型导电丝包缠纱功能性嵌纱。利用溶胶‑凝胶技术，制备Zn2+‑TiO2溶胶，并对面料进行防紫外线整理。本发明的防紫外线的阻燃防静电双B级功能面料具有优异的阻燃防静电双重功能，能达到双B级标准，且耐久性能良好；经长时间紫外线照射后对其机械性能影响较小，防紫外老化性能较好，可满足军队、消防、石油、冶金等领域对服装面料的特殊功能性要求，符合产业化发展的要求，具有广阔的市场研发前景。

Description

一种防紫外线阻燃防静电双B级功能面料的制备方法
技术领域
本发明涉及功能纺织品技术领域，具体涉及一种防紫外线阻燃防静电双B级功能面料的制备方法。
背景技术
随着社会经济的发展，纺织品种类越来越多，且其应用领域越来越广泛，单一功能的纺织品已然不能再满足市场的需求，亟需开发具有多功能复合的纺织品，而阻燃/防静电织物就是其中重要的一例，这种织物可应用于防护服和装饰用领域，并因其优异的防护作用而受到关注。
普通纺织面料，尤其是化纤类面料，具有很高的绝缘性，在服用过程中易产生静电现象，静电会吸附空气中的粉尘，在易燃易爆场合下会引起火灾甚至发生爆炸，而绝大多数纺织品不具有阻燃自熄功能，因而赋予纺织品阻燃防静电功能对于防范火灾、减少损失具有不可忽视的意义。
目前，国内外研发的阻燃防静电织物主要是纯棉或是纯化纤织物通过后整理的方式实现的，从而导致织物手感粗糙发硬，强力损失严重，阻燃防静电耐久性能差，难以达到相关领域对阻燃防静电的要求。集耐久性、服用性等综合性能于一体的高档耐久阻燃防静电纺织品大多依赖进口。
芳纶1313纤维具有优异的耐热性能和阻燃性能，是迄今世界上耐热性能最佳的高性能纤维之一，且断裂强力高、手感柔软，然而，在紫外光照射下，易老化降解，从而导致其机械性能大大降低。阻燃粘胶纤维能永久阻燃，可纺性好，具有优异的舒适性能。将芳纶纤维和阻燃粘胶纤维混纺得到的织物既能保证良好的阻燃效果，又可改善混纺纱的可纺性和染色性能，且能显著降低原料的成本。有机导电纤维具有良好的导电性能，可制成导电长丝嵌织入织物表面，赋予织物防静电效果。
中国专利《一种防静电阻燃防油拒水的毛涤混纺织物及其制备方法》(专利号：CN104757721 A)解决了现有技术中存在的毛涤织物只具有单一防静电、阻燃、拒水、拒油的问题，但是这些功能是通过后整理方式获得的，耐久性差，服用性能一般，不能满足使用需求。针对上述问题，迫切需要开发一种集阻燃、防静电、防紫外线、服用性、耐久性为一体的多功能性面料，实现特殊功能性与舒适性的统一。
发明内容
本发明的目的是提供一种防紫外线阻燃防静电双B级功能面料的制备方法，解决了现有技术中特殊功能耐久性差、不适宜穿着的问题。
为了达到以上目的，本发明采用以下技术方案予以实现。
一种防紫外线阻燃防静电双B级功能面料的制备方法，采用以下步骤制备而成：
1)混纺纱制备：制备阻燃粘胶纤维，将阻燃剂配置成溶液加到粘胶纺丝液中，然后经硫酸凝固浴纺丝成型，最后再经过二次交联得阻燃粘胶纤维，并将其与芳纶1313纤维按照不同混纺比进行混纺，并捻后获得芳粘混纺股线；
2)导电丝包缠纱制备：制备导电长丝，将导电性材料加入到纺丝液中，采用共混纺丝方式制得导电长丝。并将其与步骤1)纺制的芳粘混纺股线进行包缠处理，获得导电丝包缠纱；
3)织造：将步骤1)制备的芳粘混防股线作为经纬纱进行织造，并将步骤2)制备的导电丝包缠纱以一定比例嵌入织物经纬向；
4)预处理：将步骤3)所述的织物进行等离子体预处理；
5)TiO2溶胶制备：将步骤4)所述经过预处理后的织物进行抗紫外线后整理，具体过程为：将TiCl4和一定量的Zn(NO3)2逐滴加入冰乙酸和水的混合溶液中，用磁力搅拌器搅拌3h至均匀，并用NH3·H2O调节pH值为7后，将得到的混合溶液滴加到HCl溶液中，50℃搅拌1h后即可得到均匀透明的Zn2+-TiO2溶胶。
6)试样处理：将步骤4)预处理得到的织物在步骤5)制备的溶胶中进行二浸二轧处理，经预烘、焙烘后即得所需织物。
具体的，在本发明中：
步骤1)中，所述的阻燃剂为硅氮系阻燃剂，主成分为有机硅，支链为焦磷酸盐，阻燃剂占粘胶纤维质量的比重为25％。
步骤1)中，所述的芳纶1313纤维/阻燃粘胶纤维混纺比为70％/30％～40％/60％，混纺纱支数为40s/2。
步骤2)中，所述的导电性材料为炭黑微粒，且炭黑微粒含量为35％，制得的导电长丝截面为三点式。导电长丝与芳粘混纺股线的包缠比例为4％。
步骤3)中，所述织物的基础组织为一上三下左斜纹，经向嵌织的导电丝包缠纱为三上一下右斜纹组织，经向嵌织的导电丝包缠纱以正面镶嵌的形式浮于织物表面，并与纬向导电丝包缠纱形成方格布面效应。
步骤3)中，所述的织物，经向芳粘混纺纱：导电丝包缠纱＝10:1～40:1，纬向芳粘混纺纱：导电丝包缠纱＝10:1～20:1。
步骤4)中，所述的等离子体预处理工序能改变纤维表面状态，增加活性位点，提高界面结合力，具体工艺为：处理功率220W、气体流量80sccm、时间120s。
步骤5)中，所述的防紫外线整理过程以TiCl4为前驱体，Zn2+为掺杂离子，水为溶剂，冰乙酸为稳定剂，且Zn(NO3)2对TiO2的摩尔质量分数为1％～5％。
步骤6)中，所述的二浸二轧工艺轧余率为85％，80℃预烘2min，140℃焙烘4min。
与现有技术相比，本发明的优点及有益效果是：
(1)本发明的芳粘混纺面料具有阻燃、防静电、防紫外线多重功能，改善了面料性能单一的缺陷，且面料的阻燃、防静电性能分别能达到GB/T 8965.1-2009《防护服装阻燃防护第1部分：阻燃服》和GB12014-2009《防静电服》B级标准，性能优异，能满足市场需求。
(2)本发明的芳粘混纺面料以芳纶/阻燃粘胶混防股线、炭黑型导电丝包缠纱为原料，可赋予面料耐久阻燃和永久防静电性能，且经防紫外老化整理后，面料的经纬向强力保留率能达到60％以上，远优于未经防紫外老化整理后织物的断裂强力。
(3)本发明的芳粘混纺面料具有较高的强力和染色牢度，良好的透气性能及耐磨性，优异的耐日晒性和水洗牢度，平整不易折皱，集特殊功能性与舒适服用性于一体，具有广阔的发展前景。
附图说明
图1为防紫外线阻燃防静电双B级面料的组织图。
其中，第1～n根为芳粘混纺股线，第n+1根为导电丝包缠纱
图2为防紫外线阻燃防静电双B级面料的结构示意图。
其中，经向导电丝包缠纱浮于织物表面，纬向导电丝包缠纱隐藏于普通纬纱中。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，但本发明并不仅限于这些实施例。
实施例1
(1)混纺纱制备：将25％硅氮阻燃剂添加至粘胶纺丝液中纺丝，得到的硅氮系阻燃粘胶纤维与芳纶1313纤维以70/30混纺比进行混纺，并捻后制备芳粘混纺股线。
(2)导电丝包缠纱制备：将35％含量的炭黑导电微粒与芳纶共混纺丝制备芳纶基炭黑型导电长丝，并以4％的比例与芳粘混纺股线进行包缠处理。
(3)织造：以一上三下左斜纹为基础组织，经向嵌织的导电丝包缠纱为三上一下右斜纹组织，经向芳粘混纺纱：导电丝包缠纱＝10:1，纬向芳粘混纺纱：导电丝包缠纱＝10:1，织造得阻燃防静电织物。
(4)预处理：利用等离子体处理仪对织物进行预处理，具体工艺为：处理功率220W、气体流量80sccm、时间120s。
(5)防紫外老化整理：将TiCl4与2％的Zn(NO3)2逐滴加入冰乙酸和水的混合溶液中，用磁力搅拌器搅拌3h至均匀，并用NH3·H2O调节pH值为7后，将得到的混合溶液滴加到HCl溶液中，50℃搅拌1h后即可得到均匀透明的Zn2+-TiO2水溶胶。将预处理后的织物浸入水溶胶1h后，进行二浸二轧处理，轧余率为85％，而后80℃预烘2min，140℃焙烘4min。
实施例2
(1)混纺纱制备：将25％硅氮阻燃剂添加至粘胶纺丝液中纺丝，得到的硅氮系阻燃粘胶纤维与芳纶1313纤维以60/40混纺比进行混纺，并捻后制备芳粘混纺股线。
(2)导电丝包缠纱制备：将35％含量的炭黑导电微粒与芳纶共混纺丝制备芳纶基炭黑型导电长丝，并以4％的比例与芳粘混纺股线进行包缠处理。
(3)织造：以一上三下左斜纹为基础组织，经向嵌织的导电丝包缠纱为三上一下右斜纹组织，经向芳粘混纺纱：导电丝包缠纱＝30:1，纬向芳粘混纺纱：导电丝包缠纱＝10:1，织造得阻燃防静电织物。
(4)预处理：利用等离子体处理仪对织物进行预处理，具体工艺为：处理功率220W、气体流量80sccm、时间120s。
(5)防紫外老化整理：将TiCl4与3％的Zn(NO3)2逐滴加入冰乙酸和水的混合溶液中，用磁力搅拌器搅拌3h至均匀，并用NH3·H2O调节pH值为7后，将得到的混合溶液滴加到HCl溶液中，50℃搅拌1h后即可得到均匀透明的Zn2+-TiO2水溶胶。将预处理后的织物浸入水溶胶1h后，进行二浸二轧处理，轧余率为85％，而后80℃预烘2min，140℃焙烘4min。
实施例3
(1)混纺纱制备：将25％硅氮阻燃剂添加至粘胶纺丝液中纺丝，得到的硅氮系阻燃粘胶纤维与芳纶1313纤维以55/45混纺比进行混纺，并捻后制备芳粘混纺股线。
(2)导电丝包缠纱制备：将35％含量的炭黑导电微粒与芳纶共混纺丝制备芳纶基炭黑型导电长丝，并以4％的比例与芳粘混纺股线进行包缠处理。
(3)织造：以一上三下左斜纹为基础组织，经向嵌织的导电丝包缠纱为三上一下右斜纹组织，经向芳粘混纺纱：导电丝包缠纱＝20:1，纬向芳粘混纺纱：导电丝包缠纱＝10:1，织造得阻燃防静电织物。
(4)预处理：利用等离子体处理仪对织物进行预处理，具体工艺为：处理功率220W、气体流量80sccm、时间120s。
(5)防紫外老化整理：将TiCl4与5％的Zn(NO3)2逐滴加入冰乙酸和水的混合溶液中，用磁力搅拌器搅拌3h至均匀，并用NH3·H2O调节pH值为7后，将得到的混合溶液滴加到HCl溶液中，50℃搅拌1h后即可得到均匀透明的Zn2+-TiO2水溶胶。将预处理后的织物浸入水溶胶1h后，进行二浸二轧处理，轧余率为85％，而后80℃预烘2min，140℃焙烘4min。
实施例4
(1)混纺纱制备：将25％硅氮阻燃剂添加至粘胶纺丝液中纺丝，得到的硅氮系阻燃粘胶纤维与芳纶1313纤维以45/55混纺比进行混纺，并捻后制备芳粘混纺股线。
(2)导电丝包缠纱制备：将35％含量的炭黑导电微粒与芳纶共混纺丝制备芳纶基炭黑型导电长丝，并以4％的比例与芳粘混纺股线进行包缠处理。
(3)织造：以一上三下左斜纹为基础组织，经向嵌织的导电丝包缠纱为三上一下右斜纹组织，经向芳粘混纺纱：导电丝包缠纱＝30:1，纬向芳粘混纺纱：导电丝包缠纱＝20:1，织造得阻燃防静电织物。
(4)预处理：利用等离子体处理仪对织物进行预处理，具体工艺为：处理功率220W、气体流量80sccm、时间120s。
(5)防紫外老化整理：将TiCl4与1％的Zn(NO3)2逐滴加入冰乙酸和水的混合溶液中，用磁力搅拌器搅拌3h至均匀，并用NH3·H2O调节pH值为7后，将得到的混合溶液滴加到HCl溶液中，50℃搅拌1h后即可得到均匀透明的Zn2+-TiO2水溶胶。将预处理后的织物浸入水溶胶1h后，进行二浸二轧处理，轧余率为85％，而后80℃预烘2min，140℃焙烘4min。
实施例5
(1)混纺纱制备：将25％硅氮阻燃剂添加至粘胶纺丝液中纺丝，得到的硅氮系阻燃粘胶纤维与芳纶1313纤维以40/60混纺比进行混纺，并捻后制备芳粘混纺股线。
(2)导电丝包缠纱制备：将35％含量的炭黑导电微粒与芳纶共混纺丝制备芳纶基炭黑型导电长丝，并以4％的比例与芳粘混纺股线进行包缠处理。
(3)织造：以一上三下左斜纹为基础组织，经向嵌织的导电丝包缠纱为三上一下右斜纹组织，经向芳粘混纺纱：导电丝包缠纱＝40:1，纬向芳粘混纺纱：导电丝包缠纱＝10:1，织造得阻燃防静电织物。
(4)预处理：利用等离子体处理仪对织物进行预处理，具体工艺为：处理功率220W、气体流量80sccm、时间120s。
(5)防紫外老化整理：将TiCl4与4％的Zn(NO3)2逐滴加入冰乙酸和水的混合溶液中，用磁力搅拌器搅拌3h至均匀，并用NH3·H2O调节pH值为7后，将得到的混合溶液滴加到HCl溶液中，50℃搅拌1h后即可得到均匀透明的Zn2+-TiO2水溶胶。将预处理后的织物浸入水溶胶1h后，进行二浸二轧处理，轧余率为85％，而后80℃预烘2min，140℃焙烘4min。
性能测试：
阻燃性能：参照GB/T 8965.1-2009《防护服装阻燃防护第1部分：阻燃服》标准
防静电性能：参照GB12014-2009《防静电服》标准
防紫外老化性能：在280～350nm、400W功率紫外灯下照射100h后，测定试样的强力及强力保留率。
注：未经防紫外老化整理的织物在经相同紫外光源照射100h后，其经纬向强力保留率分别为25.4％、27.5％。

Claims (9)

1.一种防紫外线阻燃防静电双B级功能面料的制备方法，其特征在于：采用以下步骤制备而成：
1)混纺纱制备：制备阻燃粘胶纤维，将阻燃剂配置成溶液加到粘胶纺丝液中，然后经硫酸凝固浴纺丝成型，最后再经过二次交联得阻燃粘胶纤维，并将其与芳纶1313纤维按照不同混纺比进行混纺，并捻后获得芳粘混纺股线；
2)导电丝包缠纱制备：制备导电长丝，将导电性材料加入到纺丝液中，采用共混纺丝方式制得导电长丝；并将其与步骤1)纺制的芳粘混纺股线进行包缠处理，获得导电丝包缠纱；
3)织造：将步骤1)制备的芳粘混防股线作为经纬纱进行织造，并将步骤2)制备的导电丝包缠纱以一定比例嵌入织物经纬向；
4)预处理：将步骤3)所述的织物进行等离子体预处理；
5)TiO2溶胶制备：将步骤4)所述经过预处理后的织物进行抗紫外线后整理，具体过程为：将TiCl4和一定量的Zn(NO3)2逐滴加入冰乙酸和水的混合溶液中，用磁力搅拌器搅拌3h至均匀，并用NH3·H2O调节pH值为7后，将得到的混合溶液滴加到HCl溶液中，50℃搅拌1h后即可得到均匀透明的Zn2+-TiO2溶胶；
6)试样处理：将步骤4)预处理得到的织物在步骤5)制备的溶胶中进行二浸二轧处理，经预烘、焙烘后即得所需织物。
2.根据权利要求1所述的一种防紫外线阻燃防静电双B级功能面料的制备方法，其特征在于：步骤1)中，所述的阻燃剂为硅氮系阻燃剂，主成分为有机硅，支链为焦磷酸盐，阻燃剂占粘胶纤维质量的比重为25％。
3.根据权利要求1所述的一种防紫外线阻燃防静电双B级功能面料的制备方法，其特征在于：步骤1)中，所述的芳纶1313纤维/阻燃粘胶纤维混纺比为70％/30％～40％/60％，混纺纱支数为40s/2。
4.根据权利要求1所述的一种防紫外线阻燃防静电双B级功能面料的制备方法，其特征在于：步骤2)中，所述的导电性材料为炭黑微粒，且炭黑微粒含量为35％，制得的导电长丝截面为三点式。导电长丝与芳粘混纺股线的包缠比例为4％。
5.根据权利要求1所述的一种防紫外线阻燃防静电双B级功能面料的制备方法，其特征在于：步骤3)中，所述织物的基础组织为一上三下左斜纹，经向嵌织的导电丝包缠纱为三上一下右斜纹组织，经向嵌织的导电丝包缠纱以正面镶嵌的形式浮于织物表面，并与纬向导电丝包缠纱形成方格布面效应。
6.根据权利要求1所述的一种防紫外线阻燃防静电双B级功能面料的制备方法，其特征在于：步骤3)中，所述的织物，经向芳粘混纺纱：导电丝包缠纱＝10:1～40:1，纬向芳粘混纺纱：导电丝包缠纱＝10:1～20:1。
7.根据权利要求1所述的一种防紫外线阻燃防静电双B级功能面料的制备方法，其特征在于：步骤4)中，所述的等离子体预处理工序能改变纤维表面状态，增加活性位点，提高界面结合力，具体工艺为：处理功率220W、气体流量80sccm、时间120s。
8.根据权利要求1所述的一种防紫外线阻燃防静电双B级功能面料的制备方法，其特征在于：步骤5)中，所述的防紫外线整理过程以TiCl4为前驱体，Zn2+为掺杂离子，水为溶剂，冰乙酸为稳定剂，且Zn(NO3)2对TiO2的摩尔质量分数为1％～5％。
9.根据权利要求1所述的一种防紫外线阻燃防静电双B级功能面料的制备方法，其特征在于：步骤6)中，所述的二浸二轧工艺轧余率为85％，80℃预烘2min，140℃焙烘4min。
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