CN111304905A - 一种等离子改性无氟环保防泼溅纤维及其制备方法、应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种等离子改性无氟环保防泼溅纤维及其制备方法、应用。其中，等离子改性无氟环保防泼溅纤维的制备方法，包括以下步骤：S1、对单股纤维分别进行等离子处理和无氟环保防泼溅处理；S2、将经过步骤S1处理后的单股纤维卷绕成型。本发明与普通纤维织成面料，再面料后整理浸泡防泼溅剂的方式比较，本发明通过等离子改性将无氟环保防泼溅剂与纤维直接化学键接枝在一起，结合更加牢固，能够极大地提高纤维的无氟环保防泼溅性能和耐洗耐久性能。采用本发明的纤维和常规纤维织造的双面针织面料，可以实现一面防水一面吸水的特种面料，经测试洗前洗后沾水性都能达到最高级5级；且制备过程中通过新原理、新工艺减少流程，减能耗，降成本。

Description

一种等离子改性无氟环保防泼溅纤维及其制备方法、应用
技术领域
本发明属于纺织工业技术领域，具体涉及一种等离子改性无氟环保防泼溅纤维及其制备方法、应用。
背景技术
面料的防泼水性能，在军事、户外、石油、化工、加油站、环卫等劳保领域和运动领域有着极大的需求。
目前，市场上常用于纺织品“无氟环保防泼溅”整理剂的都是含氟，尤其是C8有机氟化学品含有全氟辛烷磺酸PFOS和全氟辛酸PFOA，对人体存在着生物积累性、不同程度的毒性、持久性和潜在的危害，因此，全氟辛烷磺酸PFOS和全氟辛酸PFOA的使用受到限制。虽然无氟防水剂(只能防泼溅，不能防油也不能防污)完全达不到含氟防水剂的效果，但基于环保要求，部分领域也只能采用无氟防水技术。
目前市面上还没有类似的无氟环保防泼溅特种纤维。而面料都是采用染厂后整理的方式来实现，其防水性和耐洗性还不能达到人们的要求。尤其在T恤、衬衫、卫衣等贴肤服装领域，若要实现一面防水一面吸水的特种性能面料，而后整理技术无法实现，就必须采用纤维技术来织造。
发明内容
基于现有技术中存在的上述不足，本发明提供一种等离子改性无氟环保防泼溅纤维及其制备方法、应用。
为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种等离子改性无氟环保防泼溅纤维的制备方法，包括以下步骤：
S1、对单股纤维分别进行等离子处理和无氟环保防泼溅处理；
S2、将经过步骤S1处理后的单股纤维卷绕成型。
作为优选方案，所述步骤S1具体包括：对单股纤维先进行等离子处理，再将液态无氟环保防泼溅剂覆于单股纤维之上，然后高温反应及烘干；或者，先将液态无氟环保防泼溅剂覆于单股纤维之上，再进行等离子处理，然后高温反应及烘干。其中，先进行等离子处理，一方面，使纤维表面粗糙形成大量凹槽，有利于吸附液态无氟环保防泼溅剂；另一方面，使纤维表面分子链引入活性基团(如-OH、-COOH、-C＝O等)，再将液态无氟环保防泼溅剂覆于纤维之上，然后高温反应及烘干，采用的是气相-液相接枝处理过程。也可以先将液态无氟环保防泼溅剂覆于纤维之上，再通过等离子处理，一方面是使液态无氟环保防泼溅剂和纤维表面分子链同时引入活性基团，另一方面是等离子体的高能粒子成为催化中心直接引发无氟环保防泼溅剂与纤维分子链的反应，然后高温反应及烘干，采用的是直接液相接枝处理过程。
作为优选方案，所述等离子处理的工艺参数包括：等离子为低温等离子，功率为1～100W，压力为大气常压，使用气体为空气，气体流量和处理时间根据纤维通过的速度确定，单股纤维通过的速度为50～6000m/min。
作为优选方案，所述等离子处理使用了单个或多个矩形的低温等离子放电电极，等离子处理区域的有效长度为0.5～10cm，可以对经过的纤维进行瞬时处理。
作为优选方案，所述液态无氟环保防泼溅剂在纤维喷丝冷却过程中或纤维牵伸变形前或纤维牵伸变形后覆于单股纤维之上。
作为优选方案，所述液态无氟环保防泼溅剂通过雾化喷涂或油嘴浇注或油轮滚涂覆于单股纤维之上。
作为优选方案，所述液态无氟环保防泼溅剂包括长链烷烃类防水剂、有机硅防水剂和石蜡类防水剂中的一种或多种组合，再添加交联剂；其中，防水剂有效成分占纤维干重比为1～5wt％，交联剂有效成分占纤维干重比为0.1～2wt％。
作为优选方案，所述高温反应及烘干的温度为80～300℃。
作为优选方案，所述单股纤维选自聚酯、聚酰胺、聚丙烯、纤维素纤维或复合纤维。
本发明还提供一种等离子改性无氟环保防泼溅纤维，由如上任一方案所述的制备方法制得。
本发明还提供一种纺织品，由如上方案所述的等离子改性无氟环保防泼溅纤维织造而成。
本发明与现有技术相比，有益效果是：
(1)与普通纤维织成面料，再面料后整理的方式比较，本发明通过等离子改性将无氟环保防泼溅剂与纤维直接化学键接枝在一起，结合更加牢固，能够极大地提高纤维的无氟环保防泼溅性能和耐洗耐久性能。
(2)本发明的制备工艺，绿色环保无污染，流程简单，降低生产成本和人工成本。
(3)本发明的等离子改性无氟环保防泼溅纤维与常规纤维织造的双面针织面料，可以实现一面防水一面吸水的特种面料，经测试洗前洗后沾水性都能达到最高级5级；而且在制备过程中通过新原理、新工艺减少流程，减能耗，降成本，具有国际先进性。
附图说明
图1是本发明等离子改性无氟环保防泼溅纤维制备生产线的示意图一；
图中：纤维1、等离子处理装置2、无氟环保防泼溅剂加入装置3、高温装置4。
图2是本发明等离子改性无氟环保防泼溅纤维制备生产线的示意图二；
图中：纤维1、无氟环保防泼溅剂加入装置3、等离子处理装置2、高温装置4。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，以下所描述的实施例是本发明的部分实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，都属于本发明的保护范围。
除非另作定义，本发明所公开所使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域人员所理解的通常意义。
本发明的一种等离子改性无氟环保防泼溅纤维的制备生产线，如图1所示，纤维1依次通过等离子处理装置2、无氟环保防泼溅剂加入装置3、高温装置4，即纤维先进行等离子处理再进行无氟环保防泼溅处理；本发明的另一种等离子改性无氟环保防泼溅纤维的制备生产线，如图2所示，纤维1依次通过无氟环保防泼溅剂加入装置3、等离子处理装置2、高温装置4，即纤维先进行无氟环保防泼溅剂涂覆再等离子处理及接枝反应。其中，等离子处理使用了单个或多个矩形的低温等离子放电电极，等离子处理区域的有效长度为0.5～10cm，可以对经过的纤维进行瞬时处理。
实施例一：
本实施例的等离子改性无氟环保防泼溅纤维的制备方法，包括以下步骤：
S1、对单股纤维分别进行等离子处理和无氟环保防泼溅处理；
本实施例的单股纤维选用聚酯长纤，产品为无氟环保防泼溅聚酯DTY，具体的生产线如图1所示，聚酯POY长纤1先通过等离子处理装置2的等离子处理，再进入无氟环保防泼溅剂加入装置3进行无氟环保防泼溅处理，即气相-液相接枝处理过程，最后经过高温装置4进行高温反应及烘干。
具体地，聚酯POY长纤在加弹机的假捻变形后，先进入等离子处理装置进行低温等离子处理，采用高频高压放电方式激发，频率50Hz～30KHz，电压在-30KV～+30KV，功率在2～15W，纤维通过的速度在750m/min；再进入无氟环保防泼溅剂加入装置，采用雾化喷涂的方式，无氟环保防泼溅剂为长链烷烃类防水剂，再添加封端异氰酸酯交联剂组成；其中，防水剂有效成分占纤维干重比为2wt％，封端异氰酸酯交联剂有效成分占纤维干重比为1wt％；然后再进入热箱反应及烘干，温度为150～210℃。
S2、将经过步骤S1处理后的单股纤维卷绕成型，得到无氟环保防泼溅聚酯DTY。
用本实施例的无氟环保防泼溅聚酯DTY和普通聚酯织造的双面针织面料，按GB/T8629-2017中程序4N，采用标准洗涤剂3，洗涤5次后，经测试洗前洗后拒水面：沾水性5级；吸水面：滴水扩散时间<0.8秒，透湿量>8000g/m2·d；完全满足单面防水单面吸水的高性能面料；而且成本低、性能持久，适合T恤、衬衫、卫衣等领域的应用。
实施例二：
本实施例的等离子改性无氟环保防泼溅纤维的制备方法，包括以下步骤：
S1、对单股纤维分别进行等离子处理和无氟环保防泼溅处理；
本实施例的单股纤维选用聚酰胺长纤，产品为无氟环保防泼溅锦纶FDY，生产线如图2所示，聚酰胺长纤1先进入无氟环保防泼溅剂加入装置3进行无氟环保防泼溅处理，再通过等离子处理装置2的等离子处理，即直接液相接枝处理过程，最后经过高温装置4进行高温反应及烘干。
具体地，在锦纶从喷丝口喷出冷却成型时，先进入无氟环保防泼溅剂加入装置，采用油嘴浇注的方式，无氟环保防泼溅剂为有机硅防水剂，再添加封端异氰酸酯交联剂组成；其中，防水剂有效成分占纤维干重比为3wt％，封端异氰酸酯交联剂有效成分占纤维干重比为1.5wt％；再进入等离子处理装置进行低温等离子处理，采用高频高压放电方式激发，频率500Hz～50KHz，电压在-30KV～+30KV，功率在40～90W，纤维通过的速度在4000～5500m/min；然后再进入热箱反应，温度为200～300℃。
S2、将经过步骤S1处理后的单股纤维卷绕成型，得到无氟环保防泼溅锦纶FDY。
用本实施例的无氟环保防泼溅锦纶FDY织造成雨伞面料，按GB/T8629-2017中程序4N，采用标准洗涤剂3，洗涤10次后，经测试洗前洗后：沾水性5级；比后整理处理的性能要稳定很多，尤其是洗涤后，无氟环保防泼溅性能基本不降低，完全能代替现有雨伞面料的生产方式。
实施例三：
本实施例的等离子改性无氟环保防泼溅纤维的制备方法，包括以下步骤：
S1、对单股纤维分别进行等离子处理和无氟环保防泼溅处理；
本实施例的单股纤维选用聚丙烯长纤，产品为无氟环保防泼溅丙纶DTY，生产线如图1所示，聚丙烯长纤1先通过等离子处理装置2的等离子处理，再进入无氟环保防泼溅剂加入装置3进行无氟环保防泼溅处理，即气相-液相接枝处理过程，最后经过高温装置4进行高温反应及烘干。
具体地，丙纶POY长纤在加弹机的假捻变形后，先进入等离子处理装置进行低温等离子处理，采用高频高压放电方式激发，频率50Hz～40KHz，电压在-30KV～+30KV，功率在2～10W，纤维通过的速度在450m/min；再进入无氟环保防泼溅剂加入装置，采用油轮滚涂的方式，无氟环保防泼溅剂为石蜡类防水剂，再添加封端异氰酸酯交联剂组成；其中，防水剂有效成分占纤维干重比为1wt％，封端异氰酸酯交联剂有效成分占纤维干重比为0.2wt％；然后再进入热箱反应及烘干，温度为100～180℃。
S2、将经过步骤S1处理后的单股纤维卷绕成型，得到超细旦无氟环保防泼溅丙纶DTY。
用本实施例的无氟环保防泼溅丙纶DTY织造的帐篷面料，按GB/T8629-2017中程序4N，采用标准洗涤剂3，洗涤10次后，经测试洗前洗后：沾水性5级；比后整理处理的方式性能更好，耐久性也更好，更有利于帐篷面料领域的升级换代。
实施例四：
本实施例的等离子改性无氟环保防泼溅纤维的制备方法，包括以下步骤：
S1、对单股纤维分别进行等离子处理和无氟环保防泼溅处理；
本实施例的单股纤维选用纤维素纤维，产品为无氟环保防泼溅棉纱，生产线如图2所示，纤维素纤维1先进入无氟环保防泼溅剂加入装置3进行无氟环保防泼溅处理，再通过等离子处理装置2的等离子处理，即直接液相接枝处理过程，最后经过高温装置4进行高温反应及烘干。
已经纺好小管子的纱在络筒成型时，先进入无氟环保防泼溅剂加入装置，采用油轮滚涂的方式，无氟环保防泼溅剂为长链烷烃类防水剂、有机硅防水剂和石蜡类防水剂三种以1：1：1组合，再添加封端异氰酸酯交联剂组成；其中防水剂有效成分占纤维干重比为4wt％，封端异氰酸酯交联剂有效成分占纤维干重比为1wt％；再进入等离子处理装置进行低温等离子处理，采用高频高压放电方式激发，频率50Hz～40KHz，电压在-30KV～+30KV，功率在10～30W，纤维通过的速度在500m/min；然后再进入热箱反应，温度为150～200℃。
S2、将经过步骤S1处理后的单股纤维卷绕成型，得到无氟环保防泼溅莫代尔。
用本实施例的无氟环保防泼溅纤维纱织造的沙发面料，按GB/T8629-2017中程序4N，采用标准洗涤剂3，洗涤10次后，经测试洗前洗后：沾水性5级；比后整理处理的方式性能更好，耐久性也更好，更有利于沙发面料领域的升级换代。
综上，本发明使无氟环保防泼溅剂和纤维的分子链通过化学键的方式结合形成一个整体，不但解决了耐洗性、耐久性、耐用性等问题，还解决了成本问题和环保问题。
在上述实施例及其替换方案中，等离子处理的工艺参数还可以在以下范围内根据实际需求进行确定。具体地，功率为1～100W，压力为大气常压，使用气体为空气，气体流量和处理时间根据纤维通过的速度确定，单股纤维通过的速度为50～6000m/min。
在上述实施例及其替换方案中，液态无氟环保防泼溅剂可以在纤维喷丝冷却过程中或纤维牵伸变形前或纤维牵伸变形后或已经成型的单股纤维再进行二次加工覆于单股纤维之上，根据实际需求进行设计。
在上述实施例及其替换方案中，液态无氟环保防泼溅剂可以通过雾化喷涂或油嘴浇注或油轮滚涂覆于单股纤维之上，根据实际需求进行设计。
在上述实施例及其替换方案中，液态无氟环保防泼溅剂包括长链烷烃类防水剂、有机硅防水剂和石蜡类防水剂中的一种或多种组合，再添加交联剂；其中，防水剂有效成分占纤维干重比为1～5wt％，交联剂有效成分占纤维干重比为0.1～2wt％，根据实际需求自由搭配。
在上述实施例及其替换方案中，单股纤维可以选自聚酯、聚酰胺、聚丙烯、纤维素纤维或复合纤维，根据实际需求进行选择。
在上述实施例及其替换方案中，热箱中的高温反应及烘干的温度在80～300℃之间根据实际需求进行设计。
以上所述仅是对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种等离子改性无氟环保防泼溅纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、对单股纤维分别进行等离子处理和无氟环保防泼溅处理；
S2、将经过步骤S1处理后的单股纤维卷绕成型。
2.根据权利要求1所述的一种等离子改性无氟环保防泼溅纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：对单股纤维先进行等离子处理，再将液态无氟环保防泼溅剂覆于单股纤维之上，然后高温反应及烘干；或者，先将液态无氟环保防泼溅剂覆于单股纤维之上，再进行等离子处理，然后高温反应及烘干。
3.根据权利要求2所述的一种等离子改性无氟环保防泼溅纤维的制备方法，其特征在于，所述等离子处理的工艺参数包括：等离子为低温等离子，功率为1～100W，压力为大气常压，使用气体为空气，气体流量和处理时间根据纤维通过的速度确定，单股纤维通过的速度为50～6000m/min。
4.根据权利要求2所述的一种等离子改性无氟环保防泼溅纤维的制备方法，其特征在于，所述液态无氟环保防泼溅剂在纤维喷丝冷却过程中或纤维牵伸变形前或纤维牵伸变形后覆于单股纤维之上。
5.根据权利要求2所述的一种等离子改性无氟环保防泼溅纤维的制备方法，其特征在于，所述液态无氟环保防泼溅剂通过雾化喷涂或油嘴浇注或油轮滚涂覆于单股纤维之上。
6.根据权利要求2所述的一种等离子改性无氟环保防泼溅纤维的制备方法，其特征在于，所述液态无氟环保防泼溅剂包括长链烷烃类防水剂、有机硅防水剂和石蜡类防水剂中的一种或多种组合，再添加交联剂；其中，防水剂有效成分占纤维干重比为1～5wt％，交联剂有效成分占纤维干重比为0.1～2wt％。
7.根据权利要求2所述的一种等离子改性无氟环保防泼溅纤维的制备方法，其特征在于，所述高温反应及烘干的温度为80～300℃。
8.根据权利要求1所述的一种等离子改性无氟环保防泼溅纤维的制备方法，其特征在于，所述单股纤维选自聚酯、聚酰胺、聚丙烯、纤维素纤维或复合纤维。
9.一种等离子改性无氟环保防泼溅纤维，其特征在于，由如权利要求1-8任一项所述的制备方法制得。
10.一种纺织品，其特征在于，由如权利要求9所述的等离子改性无氟环保防泼溅纤维织造而成。
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CN113308871A (zh) * 2021-05-31 2021-08-27 青岛大学 基于清洁技术的单向导湿防污织物的制备方法

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