CN109468728B - 一种竹纤维面料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种竹纤维面料，是由竹纤维和棉纤维以1：0.32‑0.35的比例在开松机上开松混合后形成混合纤维，并将混合纤维经过改性后纺织成纱线，同时将纱线通过处理后编织成面料。本发明的竹纤维面料经过竹纤维和棉纤维混合后制备，其中竹纤维和棉纤维混合后的纱线直接加入聚酰胺制备过程中的单体中，使得单体浸渍在纤维和纤维表面，单体在与纤维内部和纤维表面与乙二胺进行交联聚合，制得竹纤维和棉纤维的表面均包覆一层聚酰胺材料，由于聚酰胺材料具有较高的韧性和弹性，进而增强了竹纤维和棉纤维的韧性和强度。

Description

一种竹纤维面料
技术领域
本发明属于面料制备领域，涉及一种竹纤维面料。
背景技术
竹纤维面料是指是竹子为原料经特殊工艺制成竹纤维，经纺织而成的新型面料，具有柔滑软暖、抑菌抗菌、吸湿透气、绿色环保、抗紫外线、天然保健、舒适美观等特点，由于竹纤维本身具有较高的抗菌吸湿性能，进而使得面料的保暖和抗菌能力较高，但是竹纤维韧性低，质地较脆，直接使用竹纤维制备面料容易断裂，并且不柔软，通常为了提高面料的韧性，将竹纤维与棉纤维混合纺织，但是竹纤维和棉纤维混合后的纱线中含有大部分的竹纤维，导致纱线的强度和韧性与纯棉纤维相比降低，进而使得制备的面料在长期洗涤下容易破损，同时竹纤维和棉纤维均没有阻燃性能，现有面料通常是直接浸渍在阻燃剂中，长期洗涤情况下导致阻燃效果降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种竹纤维面料，该面料经过竹纤维和棉纤维混合后制备，其中竹纤维和棉纤维混合后的纱线直接加入聚酰胺制备过程中的单体中，使得单体浸渍在纤维和纤维表面，单体在与纤维内部和纤维表面与乙二胺进行交联聚合，制得竹纤维和棉纤维的表面均包覆一层聚酰胺材料，由于聚酰胺材料具有较高的韧性和弹性，进而增强了竹纤维和棉纤维的韧性和强度，由于制备的聚氨酯单体上含有酚羟基，能够与硼砂中的硼氧键之间进行交联，进而实现对聚氨酯的固定，使得纱线经过多次清洗后聚氨酯单体仍能够包覆在纤维表面，同时由于纱线内部和表面浸渍有复合阻燃剂，通过硼砂交联后使得纱线内部的纤维之间形成网状空间结构，使得制备的纱线强度和韧性进一步增强，解决了现有竹纤维面料制备过程中为了提高面料的韧性，将竹纤维与棉纤维混合纺织，但是竹纤维和棉纤维混合后的纱线中含有大部分的竹纤维，导致纱线的强度和韧性与纯棉纤维相比降低，进而使得制备的面料在长期洗涤下容易破损的问题。
本发明通过将改性后的混合纤维浸泡在复合阻燃剂中，由于复合阻燃剂是由甲基膦酸二甲酯和红磷复配制备，与现有的阻燃剂加入溶剂中制备相比，该阻燃剂中不含有溶剂，改性后的混合纤维在浸渍过程中不会浸入溶剂占用空间，进而使得纤维中完全浸渍复合阻燃剂，由于阻燃剂中磷的含量较高，浸渍后的纱线中含有较高含量的磷，进而实现较高的阻燃性能。
本发明将改性后的混合纤维浸渍阻燃剂后，加入硼砂中，由于制备的聚氨酯单体上含有酚羟基，能够与硼砂中的硼氧键之间进行交联，进而实现对聚氨酯的固定，使得纱线经过多次清洗后聚氨酯单体仍能够包覆在纤维表面，同时由于纱线内部和表面浸渍有复合阻燃剂，通过硼砂交联后使得纱线内部的纤维之间形成网状空间结构，将复合阻燃剂包裹其中，使得复合阻燃剂固定牢固，使得面料的阻燃性能不会由于清洗而降低，同时硼砂本身具有一定的阻燃性能，经过硼砂交联穿插在纱线内部和纱线表面，能够提高纱线的阻燃能力，解决了现有面料通常是直接浸渍在阻燃剂中，长期洗涤情况下导致阻燃效果降低的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种竹纤维面料，是由竹纤维和棉纤维以1：0.32-0.35的比例在开松机上开松混合后形成混合纤维，并将混合纤维经过改性后纺织成纱线，同时将纱线通过处理后编织成面料；
其中改性混合纤维的制备过程如下：
步骤1：将5-甲氧基异酞酸和二氯亚砜加入二甲基亚砜中，升温至80℃回流反应8-10h，然后将产物在90℃下蒸发除去未反应的二氯亚砜，得到5-甲氧基异酞酰氯；5-甲氧基异酞酸和二氯亚砜以1：1.2的比例混合；
步骤2：将步骤1中制备的5-甲氧基异酞酰氯加入二氯甲烷中，升温至130℃回流，然后向反应容器中加入氢碘酸，恒温回流反应5-6h后用饱和食盐水洗涤分液，将得到的有机层进行减压蒸馏，得到产物A；每克5-甲氧基异酞酰氯中加入氢碘酸0.16-0.17g；
步骤3：将产物A溶于二甲基亚砜中，形成产物A溶液，然后将混合纤维浸泡在产物A溶液中，升温至80℃，然后向反应容器中逐滴加入乙二胺，边滴加边剧烈搅拌，滴加完全后恒温反应15-18h，然后过滤洗涤干燥，得到改性混合纤维，反应结构式如图1所示；由于产物A浸渍在混合纤维内部和表面，乙二胺加入后在混合纤维的表面和内部能够与产物A进行聚合，形成的聚酰胺包覆在混合纤维的表面，由于聚酰胺具有较高的韧性，进而能够提高混合纤维的韧性和弹性；其中产物A溶液的质量分数为12.5-12.7％，每千克产物A溶液中加入混合纤维150-160g，加入乙二胺36-38g；
一种竹纤维面料的制备方法，具体制备过程如下：
第一步，将竹纤维和棉纤维以1：0.32-0.35的比例在开松机上开松混合后形成混合纤维，混合纤维经过改性处理后纺织成纱线；
第二步，将第一步中纺织成的纱线在复合阻燃剂中浸泡30-50min，然后将纱线捞出后烘干；此时复合阻燃剂浸渍在纱线中和纱线表面；其中每克复合阻燃剂中加入纱线320-330g；
第三步，将硼砂溶于水中配置成浓度为10％的硼砂溶液，然后将第二步中烘干后的纱线浸入硼砂溶液中，加热至60℃超声反应8-10h，然后捞出纱线在清水中浸泡5-10min，除去未反应的硼砂，接着将纱线在烘干室中烘干，然后制备成面料；由于改性复合纤维的表面包覆一层聚酰胺，由于制备的聚氨酯单体上含有酚羟基，能够与硼砂中的硼氧键之间进行交联，进而实现对聚氨酯的固定，使得纱线经过多次清洗后聚氨酯单体仍能够包覆在纤维表面，同时由于纱线内部和表面浸渍有复合阻燃剂，通过硼砂交联后使得纱线内部的纤维之间形成网状空间结构，不仅使得制备的纱线强度和韧性增强，同时将复合阻燃剂包裹其中，使得复合阻燃剂固定牢固，使得面料的阻燃性能不会由于清洗而降低，同时硼砂本身具有一定的阻燃性能，经过硼砂交联穿插在纱线内部和纱线表面，能够提高纱线的阻燃能力，其中每升硼砂溶液中加入100-110g纱线；
其中复合阻燃剂是将一定量的红磷加入甲基膦酸二甲酯中混合均匀，其中每克甲基膦酸二甲酯中加入红磷0.13-0.14g。
本发明的有益效果：
本发明的面料经过竹纤维和棉纤维混合后制备，其中竹纤维和棉纤维混合后的纱线直接加入聚酰胺制备过程中的单体中，使得单体浸渍在纤维和纤维表面，单体在与纤维内部和纤维表面与乙二胺进行交联聚合，制得竹纤维和棉纤维的表面均包覆一层聚酰胺材料，由于聚酰胺材料具有较高的韧性和弹性，进而增强了竹纤维和棉纤维的韧性和强度，由于制备的聚氨酯单体上含有酚羟基，能够与硼砂中的硼氧键之间进行交联，进而实现对聚氨酯的固定，使得纱线经过多次清洗后聚氨酯单体仍能够包覆在纤维表面，同时由于纱线内部和表面浸渍有复合阻燃剂，通过硼砂交联后使得纱线内部的纤维之间形成网状空间结构，使得制备的纱线强度和韧性进一步增强，解决了现有竹纤维面料制备过程中为了提高面料的韧性，将竹纤维与棉纤维混合纺织，但是竹纤维和棉纤维混合后的纱线中含有大部分的竹纤维，导致纱线的强度和韧性与纯棉纤维相比降低，进而使得制备的面料在长期洗涤下容易破损的问题。
本发明通过将改性后的混合纤维浸泡在复合阻燃剂中，由于复合阻燃剂是由甲基膦酸二甲酯和红磷复配制备，与现有的阻燃剂加入溶剂中制备相比，该阻燃剂中不含有溶剂，改性后的混合纤维在浸渍过程中不会浸入溶剂占用空间，进而使得纤维中完全浸渍复合阻燃剂，由于阻燃剂中磷的含量较高，浸渍后的纱线中含有较高含量的磷，进而实现较高的阻燃性能。
本发明将改性后的混合纤维浸渍阻燃剂后，加入硼砂中，由于制备的聚氨酯单体上含有酚羟基，能够与硼砂中的硼氧键之间进行交联，进而实现对聚氨酯的固定，使得纱线经过多次清洗后聚氨酯单体仍能够包覆在纤维表面，同时由于纱线内部和表面浸渍有复合阻燃剂，通过硼砂交联后使得纱线内部的纤维之间形成网状空间结构，将复合阻燃剂包裹其中，使得复合阻燃剂固定牢固，使得面料的阻燃性能不会由于清洗而降低，同时硼砂本身具有一定的阻燃性能，经过硼砂交联穿插在纱线内部和纱线表面，能够提高纱线的阻燃能力，解决了现有面料通常是直接浸渍在阻燃剂中，长期洗涤情况下导致阻燃效果降低的问题。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明改性混合纤维制备过程中的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1结合如下实施例进行详细说明：
实施例1：
改性混合纤维的制备过程如下：
步骤1：将5-甲氧基异酞酸和二氯亚砜以摩尔比为1：1.2的比例混合后加入二甲基亚砜中，升温至80℃回流反应8-10h，然后将产物在90℃下蒸发除去未反应的二氯亚砜，得到5-甲氧基异酞酰氯；
步骤2：将1kg步骤1中制备的5-甲氧基异酞酰氯加入二氯甲烷中，升温至130℃回流，然后向反应容器中加入160g氢碘酸，恒温回流反应5-6h后用饱和食盐水洗涤分液，将得到的有机层进行减压蒸馏，得到产物A；
步骤3：将产物A溶于二甲基亚砜中，形成质量分数为12.5-12.7％的产物A溶液，然后将1.5kg混合纤维浸泡在10kg产物A溶液中，升温至80℃，然后向反应容器中逐滴加入360g乙二胺，边滴加边剧烈搅拌，滴加完全后恒温反应15-18h，然后过滤洗涤干燥，得到改性混合纤维。
实施例2：
改性混合纤维的制备过程如下：
步骤1：将5-甲氧基异酞酸和二氯亚砜以摩尔比为1：1.2的比例混合后加入二甲基亚砜中，升温至80℃回流反应8-10h，然后将产物在90℃下蒸发除去未反应的二氯亚砜，得到5-甲氧基异酞酰氯；
步骤2：将1kg步骤1中制备的5-甲氧基异酞酰氯加入二氯甲烷中，升温至130℃回流，然后向反应容器中加入160g氢碘酸，恒温回流反应5-6h后用饱和食盐水洗涤分液，将得到的有机层进行减压蒸馏，得到产物A；
步骤3：将产物A溶于二甲基亚砜中，形成质量分数为12.5-12.7％的产物A溶液，然后将1.8kg混合纤维浸泡在10kg产物A溶液中，升温至80℃，然后向反应容器中逐滴加入360g乙二胺，边滴加边剧烈搅拌，滴加完全后恒温反应15-18h，然后过滤洗涤干燥，得到改性混合纤维。
实施例3：
一种竹纤维面料的制备方法，具体制备过程如下：
第一步，将实施例1中制备的改性混合纤维纺织成纱线；
第二步，将3.2kg第一步中纺织成的纱线在10kg复合阻燃剂中浸泡30-50min，然后将纱线捞出后烘干；其中复合阻燃剂是将0.13-0.14g的红磷加入1g甲基膦酸二甲酯中混合均匀；
第三步，将硼砂溶于水中配置成浓度为10％的硼砂溶液，然后将1kg第二步中烘干后的纱线浸入10L硼砂溶液中，加热至60℃超声反应8-10h，然后捞出纱线在清水中浸泡5-10min，除去未反应的硼砂，接着将纱线在烘干室中烘干，然后制备成面料。
实施例4：
一种竹纤维面料的制备方法，具体制备过程如下：
第一步，将实施例2中制备的改性混合纤维纺织成纱线；
第二步，将3.2kg第一步中纺织成的纱线在10kg复合阻燃剂中浸泡30-50min，然后将纱线捞出后烘干；
第三步，将硼砂溶于水中配置成浓度为10％的硼砂溶液，然后将1kg第二步中烘干后的纱线浸入10L硼砂溶液中，加热至60℃超声反应8-10h，然后捞出纱线在清水中浸泡5-10min，除去未反应的硼砂，接着将纱线在烘干室中烘干，然后制备成面料。
实施例5：
一种竹纤维面料的制备方法，具体制备过程如下：
第一步，将实施例1中制备的改性混合纤维纺织成纱线；
第二步，将3.7kg第一步中纺织成的纱线在10kg复合阻燃剂中浸泡30-50min，然后将纱线捞出后烘干；
第三步，将硼砂溶于水中配置成浓度为10％的硼砂溶液，然后将1kg第二步中烘干后的纱线浸入10L硼砂溶液中，加热至60℃超声反应8-10h，然后捞出纱线在清水中浸泡5-10min，除去未反应的硼砂，接着将纱线在烘干室中烘干，然后制备成面料。
实施例6：
一种竹纤维面料的制备方法，具体制备过程如下：
第一步，将实施例1中制备的改性混合纤维纺织成纱线；
第二步，将3.2kg第一步中纺织成的纱线在10kg复合阻燃剂中浸泡30-50min，然后将纱线捞出后烘干；
第三步，将硼砂溶于水中配置成浓度为10％的硼砂溶液，然后将1.5kg第二步中烘干后的纱线浸入10L硼砂溶液中，加热至60℃超声反应8-10h，然后捞出纱线在清水中浸泡5-10min，除去未反应的硼砂，接着将纱线在烘干室中烘干，然后制备成面料。
实施例7：
一种竹纤维面料的制备方法，具体制备过程如下：
第一步，将实施例1中制备的改性混合纤维纺织成纱线；
第二步，将3.2kg第一步中纺织成的纱线在10kg复合阻燃剂中浸泡30-50min，然后将纱线捞出后烘干，然后制备成面料。
实施例8：
一种竹纤维面料的制备方法，具体制备过程如下：
第一步，将竹纤维和棉纤维以1：0.32-0.35的比例在开松机上开松混合后形成混合纤维，同时将混合纤维纺织成纱线；
第二步，将3.2kg第一步中纺织成的纱线在10kg复合阻燃剂中浸泡30-50min，然后将纱线捞出后烘干；其中复合阻燃剂是将0.13-0.14g的红磷加入1g甲基膦酸二甲酯中混合均匀；
第三步，将硼砂溶于水中配置成浓度为10％的硼砂溶液，然后将1kg第二步中烘干后的纱线浸入10L硼砂溶液中，加热至60℃超声反应8-10h，然后捞出纱线在清水中浸泡5-10min，除去未反应的硼砂，接着将纱线在烘干室中烘干，然后制备成面料。
实施例9：
将实施例3-8中第二步中处理后制备面料前的纱线进行力学性能测定，具体测定结果如表1所示。
表1实施例3-8中制备的纱线性能测定结果
Figure BDA0001922610540000091
由表1可知，实施例3中通过将聚酰胺单体浸渍在混合纤维内部和表面，乙二胺加入后在混合纤维的表面和内部能够与聚酰胺单体进行聚合，形成的聚酰胺包覆在混合纤维的表面，由于聚酰胺具有较高的韧性，进而能够提高混合纤维的韧性和弹性，进而使得制备的纱线断裂强度和断裂伸长率均增加，而实施例4中当单体中混合纤维的加入量增加时，纤维中浸渍的单体含量减少，进而使得改性混合纤维表面和内部包覆的聚酰胺减少，同时导致改性后的混合纤维强度和韧性降低；而实施例6和7中改性混合纤维加入硼砂中后，由于制备的聚氨酯单体上含有酚羟基，能够与硼砂中的硼氧键之间进行交联，进而实现对聚氨酯的固定，使得纱线经过多次清洗后聚氨酯单体仍能够包覆在纤维表面，同时由于纱线内部和表面浸渍有复合阻燃剂，通过硼砂交联后使得纱线内部的纤维之间形成网状空间结构，使得制备的纱线强度和韧性增强，当浸入硼砂中的纤维含量增加和不添加硼砂时，造成纤维之间的分子间交联作用降低，进而使得制备的纱线强度和韧性均降低；而实施例10中混合纤维外部不包覆聚酰胺时，竹纤维的韧性较差，同时混合纤维的表面没有与硼砂作用的基团，进而降低了纤维之间的作用力，使得制备的纱线强度和韧性均降低。
实施例10：
将实施例3-8中制备的面料用洗衣机分别清洗5次、20次、50次后，测定面料的阻燃性能，具体测定结果如表1所示：
Figure BDA0001922610540000101
由表2可知，实施例3中制备的面料阴燃时间和续燃时间在清洗若干次后仍为0，同时损毁长度小于200mm，具有较高的阻燃性能，而实施例4中在改性混合纤维过程中，混合纤维加入聚酰胺单体中的量增加，使得混合纤维包覆的聚酰胺量降低，造成在与硼砂交联时交联程度降低，进而对于阻燃剂的固定能力降低，同时硼砂交联量降低，进而造成面料的损毁长度随着清洗时间的增加而变大，而实施例5中在浸泡纱线时纱线含量增多，使得纱线中浸渍的阻燃剂含量减少，进而使得织物的阻燃能力降低，但是长期清洗过程中由于硼砂的交联固定作用，使得阻燃性能保持不变，实施例6和7中硼砂含量降低时，不仅造成阻燃性能减低，通过纱线中阻燃剂没有硼砂的交联固定，导致阻燃剂含量随着清洗次数的增多而降低，并且实施例8中不包覆聚酰胺时，复合纤维表面没有与硼砂交联的功能基团，进而使得面料中的阻燃剂随着清洗次数的增多而减少，导致面料的阻燃性能降低。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.一种竹纤维面料，其特征在于，是由竹纤维和棉纤维以1：0.32-0.35的比例在开松机上开松混合后形成混合纤维，并将混合纤维经过改性后纺成纱线，同时将纱线通过处理后编织成面料；
其中改性混合纤维的制备过程如下：
步骤1：将5-甲氧基异酞酸和二氯亚砜加入二甲基亚砜中，升温至80℃回流反应8-10h，然后将产物在90℃下蒸发除去未反应的二氯亚砜，得到5-甲氧基异酞酰氯；
步骤2：将步骤1中制备的5-甲氧基异酞酰氯加入二氯甲烷中，升温至130℃回流，然后向反应容器中加入氢碘酸，恒温回流反应5-6h后用饱和食盐水洗涤分液，将得到的有机层进行减压蒸馏，得到产物A；
步骤3：将产物A溶于二甲基亚砜中，形成产物A溶液，然后将混合纤维浸泡在产物A溶液中，升温至80℃，然后向反应容器中逐滴加入乙二胺，边滴加边剧烈搅拌，滴加完全后恒温反应15-18h，然后过滤洗涤干燥，得到改性混合纤维。
2.根据权利要求1所述的一种竹纤维面料，其特征在于，步骤3中产物A溶液的质量分数为12.5-12.7%，每千克产物A溶液中加入混合纤维150-160g，加入乙二胺36-38g。
3.根据权利要求1所述的一种竹纤维面料，其特征在于，该竹纤维面料的具体制备过程如下：
第一步，将竹纤维和棉纤维以1：0.32-0.35的比例在开松机上开松混合后形成混合纤维，混合纤维经过改性处理后纺成纱线；
第二步，将第一步中纺成的纱线在复合阻燃剂中浸泡30-50min，然后将纱线捞出后烘干；
第三步，将硼砂溶于水中配置成浓度为10%的硼砂溶液，然后将第二步中烘干后的纱线浸入硼砂溶液中，加热至60℃超声反应8-10h，然后捞出纱线在清水中浸泡5-10min，除去未反应的硼砂，接着将纱线在烘干室中烘干，然后制备成面料。
4.根据权利要求3所述的一种竹纤维面料，其特征在于，第二步中每千克复合阻燃剂中加入纱线320-330g。
5.根据权利要求3所述的一种竹纤维面料，其特征在于，复合阻燃剂是将0.13-0.14g的红磷加入甲基膦酸二甲酯中混合均匀制备。
6.根据权利要求3所述的一种竹纤维面料，其特征在于，第三步中每升硼砂溶液中加入100-110g纱线。
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