CN110042666A - 一种疏水服装面料纤维的接枝改性方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种疏水服装面料纤维的接枝改性方法，向预处理麻纤维中加入柔软剂溶液，进行改性处理后，取出、挤去溶液，真空烘干得柔软改性的麻纤维；向所得柔软改性的麻纤维中加入漆酶、没食子酸月桂酯、乙醇、缓冲溶液，混匀后在水浴中反应，过滤、水洗、烘干，用丙酮抽提，得到没食子酸月桂酯接枝的麻纤维；将所得没食子酸月桂酯接枝的麻纤维浸渍在接枝溶液中，轧液，用紫外线照射进行接枝聚合，用沸水洗涤、再用去离子水冲净，烘干得紫外光接枝改性的麻纤维；利用喷壶将修饰的碳纳米管悬浮液喷涂至所得紫外光接枝改性的麻纤维上，室温晾置后，进行下一次喷涂，最后将麻纤维烘干处理，得到碳纳米管处理的麻纤维。

Description

一种疏水服装面料纤维的接枝改性方法
技术领域
本发明属于服装面料纤维方面，具体涉及一种疏水服装面料纤维的接枝改性方法。
背景技术
麻是一种野生植物，生长适应性强，其纤维具有多种的特点，吸湿性好，强度高，可作为优质的纺纱原料。麻纤维强度高，伸长低，刚性大，弹性差，柔软性差，纤维间抱合力差，纺纱时纤维的成网成条性差，纺纱过程中纤维间及纤维与机械间摩擦产生毛羽，织物产生较大的刺痒感。为了改善麻纤维的可纺性、疏水性和力学性能，本发明采用柔软、接枝的方法对麻纤维进行可纺性、疏水性和力学性能进行改性，通过降低纤维刚性，提高柔软性的方法，解决麻纤维纺纱难的问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种疏水服装面料纤维的接枝改性方法，依照该方法制备的服装面料纤维具有优异的力学性能、疏水性能和低回潮率。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种疏水服装面料纤维的接枝改性方法，其特征在于，包括如下步骤，下述原料按重量份计：
（1）麻纤维的柔软改性方法：
向30-50份预处理麻纤维中按浴比1:20加入柔软剂溶液，在25-35℃下进行改性处理30-40min后，取出、挤去溶液，在40-45℃下真空烘干，得到柔软改性的麻纤维；
经过柔软剂改性后的麻纤维表面光滑，光泽较好，纵向粗细均匀，柔软剂改性后纤维的晶体结构未发生改变，晶面距离增大，纤维结晶度降低，意味着纤维刚性下降，可纺性能得到改善；
（2）没食子酸月桂酯接枝麻纤维的制备：
向（1）中所得柔软改性的麻纤维中加入3-5份漆酶、10-20份没食子酸月桂酯、240-400份乙醇、1200-2000份缓冲溶液，混匀后在50-55℃水浴中反应3-4h，过滤、水洗3-5次、烘干，在75-80℃下用丙酮抽提10-12h，得到没食子酸月桂酯接枝的麻纤维；
利用漆酶催化氧化酚羟基产生自由基进而耦合交联的特性，将没食子酸月桂酯接枝到麻纤维中的木质素上，赋予麻纤维表面疏水性；含酚羟基基团的没食子酸月桂酯在漆酶的催化作用下接枝到麻纤维上，使麻纤维的疏水性提高；
（3）紫外光接枝改性麻纤维的方法：
将10-20份甲基丙烯酸甲酯加入16-34份无水乙醇中混合，再加入0.4-0.8份三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦配成接枝溶液，将（2）中所得没食子酸月桂酯接枝的麻纤维浸渍其中30-40min，轧液，用紫外线照射进行接枝聚合4-5min，用沸水洗涤、再用去离子水冲净，烘干得紫外光接枝改性的麻纤维；
通过紫外光在麻纤维表面接枝甲基丙烯酸甲酯，光引发剂三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦可以短时间内在剑麻纤维表面产生大量的自由基，这些自由基使甲基丙烯酸甲酯中的-C=O-键打开，与麻纤维发生接枝聚合，使麻纤维的分子极性发生改变；
（4）麻纤维的碳纳米管处理方法：
利用喷壶将修饰的碳纳米管悬浮液喷涂至（3）中所得紫外光接枝改性的麻纤维上，室温晾置30-35min后，进行下一次喷涂，最后将麻纤维置于105-115℃烘箱中烘干处理1-2h，得到碳纳米管处理的麻纤维；
将通过聚乙烯吡咯烷酮与硅烷偶联剂共同作用的碳纳米管悬浮液，喷涂至麻纤维表面，碳纳米管仍能保持良好的分散效果；采用碳纳米管悬浮液喷涂接枝方法可以实现碳纳米管在麻纤维表面的均匀接枝，碳纳米管与麻纤维表面通过硅烷偶联剂的分子桥作用，实现共价键接枝；
进一步的，步骤（1）中麻纤维预处理：将30-50份麻纤维脱胶后用2:1混合的苯-乙醇溶液索氏抽提10-12h，放入蒸馏水中煮沸3-4h，充分水洗，在100-110℃烘箱中烘干，得到预处理麻纤维。
进一步的，步骤（1）中柔软剂溶液是由8-10mL/L的氨基硅油、1-2g/L的渗透剂JFC、1-2g/L的MOA-3乳化剂组成的。
进一步的，步骤（2）中没食子酸月桂酯浓度为4-6mmol/L，缓冲溶液是0.2mol/L、pH为4的醋酸盐缓冲溶液。
进一步的，步骤（3）中轧液率为100%。
进一步的，步骤（4）中碳纳米管悬浮液的修饰方法：向400-600份质量分数为90%的乙醇水溶液中加入8-12份硅烷偶联剂KH550，磁力搅拌20-30min，加入2-3份羟基化多壁碳纳米管搅拌10-20min，添加2-3份分散剂聚乙烯吡咯烷酮，继续磁力搅拌10-20min，在60-65℃下处理3-4h，得到修饰的碳纳米管悬浮液；
麻纤维表面单次喷涂碳纳米管的含量为1-2g/m2，喷涂次数为3-5次。
本发明相比现有技术具有以下优点：
（1）经过柔软剂改性后的麻纤维表面光滑，光泽较好，纵向粗细均匀，柔软剂改性后纤维的晶体结构未发生改变，晶面距离增大，纤维结晶度降低，意味着纤维刚性下降，可纺性能得到改善；麻纤维经柔软剂改性后，麻纤维白度、可挠度增加，断裂强度和断裂伸长率增大，回潮率降低。
（2）利用漆酶催化氧化酚羟基产生自由基进而耦合交联的特性，将没食子酸月桂酯接枝到麻纤维中的木质素上，赋予麻纤维表面疏水性；含酚羟基基团的没食子酸月桂酯在漆酶的催化作用下接枝到麻纤维上，使麻纤维的疏水性提高；麻纤维表面接触角增大，平衡吸湿率降低。
（3）通过紫外光在麻纤维表面接枝甲基丙烯酸甲酯，光引发剂三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦可以短时间内在剑麻纤维表面产生大量的自由基，这些自由基使甲基丙烯酸甲酯中的-C=O-键打开，与麻纤维发生接枝聚合，使麻纤维的分子极性发生改变；改性后的麻纤维拉伸强度、弯曲强度和冲击强度优。
（4）聚乙烯吡咯烷酮对碳纳米管的表面包覆作用与硅烷偶联剂的修饰作用，可以有效提高碳纳米管在悬浮液内的分散性，聚乙烯吡咯烷酮能更为有效地提升碳纳米管在悬浮液中的分散稳定性，大分子长链状的聚乙烯吡咯烷酮包覆在碳纳米管表面，提高了碳纳米管的空间位阻作用，有效防止碳纳米管的团聚，实现碳纳米管在悬浮液中的稳定分散；经硅烷偶联剂修饰的碳纳米管在悬浮液内实现了单根分散，硅烷偶联剂对碳纳米管表面修饰提升了碳纳米管的亲油性能，与聚乙烯吡咯烷酮的共同作用下，碳纳米管分散程度提高；
将通过聚乙烯吡咯烷酮与硅烷偶联剂共同作用的碳纳米管悬浮液，喷涂至麻纤维表面，碳纳米管仍能保持良好的分散效果；采用碳纳米管悬浮液喷涂接枝方法可以实现碳纳米管在麻纤维表面的均匀接枝，硅烷偶联剂在麻纤维表面与碳纳米管间形成分子桥键，碳纳米管-麻纤维表面形成共价键接枝；碳纳米管处理麻纤维的界面剪切强度、弯曲强度、弯曲模量得到提升。
具体实施方式
实施例1
一种疏水服装面料纤维的接枝改性方法，其特征在于，包括如下步骤，下述原料按重量份计：
（1）麻纤维的柔软改性方法：
向30份预处理麻纤维中按浴比1:20加入柔软剂溶液，在25℃下进行改性处理40min后，取出、挤去溶液，在40℃下真空烘干，得到柔软改性的麻纤维；
其中，麻纤维预处理：将30份麻纤维脱胶后用2:1混合的苯-乙醇溶液索氏抽提10h，放入蒸馏水中煮沸3h，充分水洗，在100℃烘箱中烘干，得到预处理麻纤维；
柔软剂溶液是由8mL/L的氨基硅油、1g/L的渗透剂JFC、1g/L的MOA-3乳化剂组成的；
（2）没食子酸月桂酯接枝麻纤维的制备：
向（1）中所得柔软改性的麻纤维中加入3份漆酶、10份没食子酸月桂酯、240份乙醇、1200份缓冲溶液，混匀后在50℃水浴中反应4h，过滤、水洗3次、烘干，在75℃下用丙酮抽提12h，得到没食子酸月桂酯接枝的麻纤维；
其中，没食子酸月桂酯浓度为4mmol/L，缓冲溶液是0.2mol/L、pH为4的醋酸盐缓冲溶液；
（3）紫外光接枝改性麻纤维的方法：
将10份甲基丙烯酸甲酯加入16份无水乙醇中混合，再加入0.4份三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦配成接枝溶液，将（2）中所得没食子酸月桂酯接枝的麻纤维浸渍其中30min，轧液，用紫外线照射进行接枝聚合4min，用沸水洗涤、再用去离子水冲净，烘干得紫外光接枝改性的麻纤维；
其中，轧液率为100%；
（4）麻纤维的碳纳米管处理方法：
利用喷壶将修饰的碳纳米管悬浮液喷涂至（3）中所得紫外光接枝改性的麻纤维上，室温晾置30min后，进行下一次喷涂，最后将麻纤维置于105℃烘箱中烘干处理2h，得到碳纳米管处理的麻纤维。
其中，碳纳米管悬浮液的修饰方法：向400份质量分数为90%的乙醇水溶液中加入8份硅烷偶联剂KH550，磁力搅拌20min，加入2份羟基化多壁碳纳米管搅拌10min，添加2份分散剂聚乙烯吡咯烷酮，继续磁力搅拌10min，在60℃下处理4h，得到修饰的碳纳米管悬浮液；
麻纤维表面单次喷涂碳纳米管的含量为1g/m2，喷涂次数为5次。
实施例2
一种疏水服装面料纤维的接枝改性方法，其特征在于，包括如下步骤，下述原料按重量份计：
（1）麻纤维的柔软改性方法：
向50份预处理麻纤维中按浴比1:20加入柔软剂溶液，在35℃下进行改性处理30min后，取出、挤去溶液，在45℃下真空烘干，得到柔软改性的麻纤维；
其中，麻纤维预处理：将50份麻纤维脱胶后用2:1混合的苯-乙醇溶液索氏抽提12h，放入蒸馏水中煮沸4h，充分水洗，在110℃烘箱中烘干，得到预处理麻纤维；
柔软剂溶液是由10mL/L的氨基硅油、2g/L的渗透剂JFC、2g/L的MOA-3乳化剂组成的；
（2）没食子酸月桂酯接枝麻纤维的制备：
向（1）中所得柔软改性的麻纤维中加入5份漆酶、20份没食子酸月桂酯、400份乙醇、2000份缓冲溶液，混匀后在55℃水浴中反应3h，过滤、水洗3次、烘干，在80℃下用丙酮抽提10h，得到没食子酸月桂酯接枝的麻纤维；
其中，没食子酸月桂酯浓度为6mmol/L，缓冲溶液是0.2mol/L、pH为4的醋酸盐缓冲溶液；
（3）紫外光接枝改性麻纤维的方法：
将20份甲基丙烯酸甲酯加入34份无水乙醇中混合，再加入0.8份三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦配成接枝溶液，将（2）中所得没食子酸月桂酯接枝的麻纤维浸渍其中40min，轧液，用紫外线照射进行接枝聚合5min，用沸水洗涤、再用去离子水冲净，烘干得紫外光接枝改性的麻纤维；
其中，轧液率为100%；
（4）麻纤维的碳纳米管处理方法：
利用喷壶将修饰的碳纳米管悬浮液喷涂至（3）中所得紫外光接枝改性的麻纤维上，室温晾置35min后，进行下一次喷涂，最后将麻纤维置于115℃烘箱中烘干处理1h，得到碳纳米管处理的麻纤维。
其中，碳纳米管悬浮液的修饰方法：向600份质量分数为90%的乙醇水溶液中加入12份硅烷偶联剂KH550，磁力搅拌30min，加入3份羟基化多壁碳纳米管搅拌20min，添加3份分散剂聚乙烯吡咯烷酮，继续磁力搅拌20min，在65℃下处理3h，得到修饰的碳纳米管悬浮液；
麻纤维表面单次喷涂碳纳米管的含量为2g/m2，喷涂次数为3次。
对比实施例1
本对比实施例1与实施例1相比，在步骤（1）中未添加使用氨基硅油，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例2
本对比实施例2与实施例2相比，在步骤（2）中未添加使用没食子酸月桂酯，除此外的方法步骤均相同。
对照组 未经任何改性处理的空白黄麻纤维
本申请所述麻纤维包括了黄麻纤维、苎麻纤维、亚麻纤维、剑麻纤维、荨麻纤维等，本实施例选择了黄麻纤维进行研究；
为了对比本发明实施例制备的服装面料纤维的性能，对上述实施例1、实施例2、对比实施例1、对比实施例2方法对应制得的服装面料纤维，以及对照组对应的未经任何改性处理的空白黄麻纤维，按照行业标准对涂料膜进行性能检测，具体对比数据如下表1所示：
表1
按照本发明方法制备的服装面料纤维具有优异的力学性能、疏水性能和低回潮率，改性黄麻纤维相比于对照组的空白黄麻纤维拉伸强度提高了38%、弯曲强度提高了39%、冲击强度提高了80%、界面剪切强度提升了37%；
在对比实施例1中未添加使用氨基硅油，导致服装面料纤维的回潮率增大，但是仍然低于对照组空白黄麻纤维的回潮率；在对比实施例2中未添加使用没食子酸月桂酯，导致服装面料纤维的接触角降低、平均水滴润湿时间减小，但是仍然优于对照组空白黄麻纤维的疏水性能。

Claims (6)

1.一种疏水服装面料纤维的接枝改性方法，其特征在于，包括如下步骤，下述原料按重量份计：
（1）麻纤维的柔软改性方法：
向30-50份预处理麻纤维中按浴比1:20加入柔软剂溶液，在25-35℃下进行改性处理30-40min后，取出、挤去溶液，在40-45℃下真空烘干，得到柔软改性的麻纤维；
（2）没食子酸月桂酯接枝麻纤维的制备：
向（1）中所得柔软改性的麻纤维中加入3-5份漆酶、10-20份没食子酸月桂酯、240-400份乙醇、1200-2000份缓冲溶液，混匀后在50-55℃水浴中反应3-4h，过滤、水洗3-5次、烘干，在75-80℃下用丙酮抽提10-12h，得到没食子酸月桂酯接枝的麻纤维；
（3）紫外光接枝改性麻纤维的方法：
将10-20份甲基丙烯酸甲酯加入16-34份无水乙醇中混合，再加入0.4-0.8份三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦配成接枝溶液，将（2）中所得没食子酸月桂酯接枝的麻纤维浸渍其中30-40min，轧液，用紫外线照射进行接枝聚合4-5min，用沸水洗涤、再用去离子水冲净，烘干得紫外光接枝改性的麻纤维；
（4）麻纤维的碳纳米管处理方法：
利用喷壶将修饰的碳纳米管悬浮液喷涂至（3）中所得紫外光接枝改性的麻纤维上，室温晾置30-35min后，进行下一次喷涂，最后将麻纤维置于105-115℃烘箱中烘干处理1-2h，得到碳纳米管处理的麻纤维。
2.根据权利要求1所述的一种疏水服装面料纤维的接枝改性方法，其特征在于，步骤（1）中麻纤维预处理：将30-50份麻纤维脱胶后用2:1混合的苯-乙醇溶液索氏抽提10-12h，放入蒸馏水中煮沸3-4h，充分水洗，在100-110℃烘箱中烘干，得到预处理麻纤维。
3.根据权利要求1所述的一种疏水服装面料纤维的接枝改性方法，其特征在于，步骤（1）中柔软剂溶液是由8-10mL/L的氨基硅油、1-2g/L的渗透剂JFC、1-2g/L的MOA-3乳化剂组成的。
4.根据权利要求1所述的一种疏水服装面料纤维的接枝改性方法，其特征在于，步骤（2）中没食子酸月桂酯浓度为4-6mmol/L，缓冲溶液是0.2mol/L、pH为4的醋酸盐缓冲溶液。
5.根据权利要求1所述的一种疏水服装面料纤维的接枝改性方法，其特征在于，步骤（3）中轧液率为100%。
6.根据权利要求1所述的一种疏水服装面料纤维的接枝改性方法，其特征在于，步骤（4）中碳纳米管悬浮液的修饰方法：向400-600份质量分数为90%的乙醇水溶液中加入8-12份硅烷偶联剂KH550，磁力搅拌20-30min，加入2-3份羟基化多壁碳纳米管搅拌10-20min，添加2-3份分散剂聚乙烯吡咯烷酮，继续磁力搅拌10-20min，在60-65℃下处理3-4h，得到修饰的碳纳米管悬浮液；
麻纤维表面单次喷涂碳纳米管的含量为1-2g/m2，喷涂次数为3-5次。
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