CN111826763B - 一种花灰效果纱线或面料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用阳离子改性棉及纳米纤维实现花灰纺纱效果的制备方法，包括：在棉条梳棉过程中，采用共混法和静电纺丝工序对棉进行阳离子改性，经纺纱和上染工序即可生产出一种具有花灰效果的纱线或面料。本发明极大缩短了花灰纱生产时间，降低了成本，提高了生产效率。

Description

一种花灰效果纱线或面料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于花灰纱线或面料领域，特别涉及一种用阳离子改性棉及纳米纤维实现花灰纺纱效果的制备方法。
背景技术
目前纺织领域常用的纱线分为本色纱和染色纱两大类，本色纱是由纤维经开清棉、梳棉、精梳、并条、粗纱、细纱工序纺制而成，染色纱是由本色纱经过染整工序制成不同颜色的纱线，混色纱是由不同颜色、不同性质的纤维混纺而成，具有本色纱及染色后不具备的性能和颜色。花灰纱是混色纱的一种，广义上是指单色混色纱，狭义上是由染黑的纤维与本色纤维混纺而成，是目前最常见的混色纱之一。
狭义上的纳米纤维是指直径在1-100nm范围内的纤维状物质，后来直径在亚微米尺度的纤维也统称纳米纤维。纳米纤维由于其直径在亚微米甚至纳尺度范围，使得其具有小尺寸效应以及包面与界面效应等多种特性，纳米纤维比表面积大、膜结构的孔隙率高、表面能高，被广泛地应用于过滤、生物组织工程、抗菌缓释、传感检测、催化、能源等诸多领域。而作为一种能够连续、快速、批量化制备纳米纤维的方式，静电纺丝技术已受到了来自学术界和工业界的青睐和广泛关注，但由于细度极低带来的低强度问题严重限制了其工业化大规模生产应用的领域。传统的纺纱织造技术解决了国内外亿万人群的穿衣问题，而且在产业用领域也扮演着不可或缺的角色，是国家赖以发展的支柱产业。但近年来，随着人们生活水平的提高和国家的蓬勃发展，纺织品功能多样化逐渐成为了社会聚焦的热点，提高纺织品的功能性以提升传统纺织品的附加值和应用领域成为了科学研究和技术发展的重要方向之一。
棉纤维在与染液接触时，在纤维表面通常会带有一定量的电荷，在中性或碱性条件下，纤维由于羧基、磺酸基等或纤维氧化生成的羧基发生电离以及纤维在染液中吸附带负电的粒子，表面一般带负电荷，而绝大多数用于染纤维素纤维(如活性染料、直接染料、还原染料等)在染浴中也带负电荷。由于让染料与纤维之间的静电互斥，染料的上染受到阻碍以致上染率降低。传统解决这个问题的方法是在染浴中添加大量的中性电解质以提高上染率，但相对会给环境带来巨大压力。对纤维素纤维进行阳离子改性，即通过与纤维上的羟基发生化学反应形成共价结合使纤维带上正电荷，或者通过物理吸附的方式使纤维呈正电性，从而促进带负电荷的染料分子上染到纤维上，提高了染料在织物上的上染率，同时也减少了染色废水的产生。
CN 110144658 A公开了一种具有花灰效果的复合纱线的生产方法，但经准确控制实验参数进行实验后发现，存在静电纺丝成膜附着在棉纤维表面，棉纤维与染料结合不均匀的现象，得到的花灰纱效果不明显，因此，本发明利用静电纺丝工序对棉进行阳离子改性，再增强阳离子改性效果，最后对纱线进行上染得到花灰纱线或面料，不仅降低污染，节省原料，而且提升了花灰纱效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用阳离子改性棉及纳米纤维实现花灰纺纱效果的制备方法，克服现有技术存在静电纺丝成膜附着在棉纤维表面，棉纤维与染料结合不均匀的现象，花灰纱效果不明显的缺陷，本发明中在棉条梳棉过程中，采用共混法和静电纺丝工序对棉进行阳离子改性，经纺纱和上染工序即可生产出一种具有花灰效果的纱线或面料。
本发明的一种花灰效果纱线或面料的制备方法，包括：
(1)开清棉得到的棉束在梳棉过程中，同时将纺丝液进行静电纺丝，使得纳米纤维与棉网混合，得到混合棉条，然后混合棉条依次经过精梳、并条、粗纱、细纱制成纱线或者依次经过精梳、并条、粗纱、细纱、织造制成面料；
其中所述纺丝液组分包括：阳离子改性剂、聚丙烯腈和溶剂；纳米纤维为阳离子改性纳米纤维；
(2)将上述细纱或面料进行改性处理后，上染，得到花灰效果的纱线或面料。
上述制备方法的优选方式如下：
所述步骤(1)中开清棉得到的棉束为：将棉纤维开清棉，除去杂质。
所述步骤(1)中阳离子改性剂为2,3-环氧丙基三甲基氯化铵；聚丙烯腈的重均分子量为 80000～90000；溶剂为N,N-二甲基甲酰胺。
所述步骤(1)中纺丝液中聚丙烯腈浓度为8～12wt％，阳离子改性剂的质量百分比为2％～ 5％。
所述纺丝液具体为：先将聚丙烯腈溶于溶剂中，得到聚丙烯腈溶液，之后向所述聚丙烯腈溶液中加入阳离子改性剂，得到混合纺丝溶液。
进一步，所述聚丙烯腈溶液中加入的阳离子改性剂2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，浓度为 50g/L；加入阳离子改性剂后搅拌溶解，得到混合纺丝溶液。
所述搅拌溶解的温度为40℃～60℃，搅拌转速为1000～2000r/h，搅拌时间为8～12h。
所述步骤(1)中静电纺丝具体为：静电纺丝的施加电压为15～20kV，所述静电纺丝喷头距棉网的距离为20～30cm，静电纺丝的环境温度为20～30℃，湿度为50％～60％，所述静电纺丝的单喷头出丝量为60～100g/h；所述梳棉的车速为10～40m/min。
所述步骤(1)中阳离子改性纳米纤维的质量占复合棉条质量的3％～6％。
所述步骤(1)中并条经过2-3道。
所述步骤(2)中将所述细纱或者面料设定改性温度和时间，增强阳离子改性效果。
所述步骤(2)中进行改性处理具体为：以2,3-环氧丙基三甲基氯化铵为阳离子改性剂配置改性处理液，浴比1：30，然后在45-70℃条件下浸渍30-45min，焙烘，水洗，烘干。
所述步骤(1)中上染采用的染料为阴离子染料，上染采用浸染工艺，一浴两步法进行上染。
所述阴离子染料为酸性活性染料黄RC-3R，浓度为50g/L。
本发明的一种所述方法制备的花灰效果纱线或面料。
本发明的一种所述花灰效果纱线或面料的应用。
本发明以棉纤维为原料，首先将棉纤维开清棉，除去杂质，并且将阳离子改性液、聚丙烯腈和溶剂混合，得到混合纺丝溶液；然后在梳棉过程中，将混合纺丝溶液进行静电纺丝，得到混合棉条；再得到的复合棉条依次经过精梳、并条、粗纱、细纱或者制成面料；最后，将所述细纱或者面料设定改性温度和时间，增强阳离子改性效果，再用阴离子染料上染，即可得到具有花灰效果的纱线或面料。
本发明在棉条梳棉过程中，采用共混法和静电纺丝工序对棉进行阳离子改性，再经纺纱和上染工序可生产出一种具有花灰效果的纱线或面料，缩短了花灰纱生产时间，降低了成本，提高了生产效率。本发明生产得到的纱线或面料具有花灰的颜色效果和良好的手感，并且在色牢度等方面能达到国家标准。
有益效果
本发明通过对棉进行阳离子改性，相较于普通棉直接上染，减少了染色废水的产生。利用静电纺丝产生阳离子改性纳米纤维，工艺简便，可操作性强。同时生产出的花灰纱线或面料生产周期短，节能环保，这对行业具有重要的意义。通过实验可知，随着对棉纤维进行阳离子改性处理，棉吸收染料的质量有所提升，后续改性处理十分重要，奠定了改性棉纤维的上染率的提升上限，而棉的上染率越高，则原料的利用效率越高，产生的染色废水越少。
附图说明
图1为本发明实施例提供具有花灰效果的纱线或面料的生产工艺流程图；
图2为本发明实施例1制备的复合纱线的扫描电镜图；
图3为本发明实施例1制备的复合纱线的实物照片。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实验中采用的棉纤维为市售，型号为L233A的短纤维，静电纺丝液中的聚丙烯腈(分子量为 85000)和N,N—二甲基甲酰胺、2,3-环氧丙基三甲基氯化铵为国药集团化学试剂有限公司提供，酸性活性染料黄RC-3R规格为2％(OWF)，由上海易势化工有限公司提供。
实施例1
在本实施例中纺纱原料采用市售棉短纤，优选长度在30mm以上的原棉，型号为L233A，静电纺丝液的聚合物选择聚丙烯腈(分子量为85000)，溶剂为N,N—二甲基甲酰胺(DMF)，阳离子改性剂为2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，染色剂采用酸性活性染料黄RC-3R2％(OWF)。
本实施例中阳离子改性棉及纳米纤维实现花灰纺纱效果的工艺方法，它通过正常的纺纱和染整工序结合静电纺丝过程来获得花灰纱线以及面料，其具体步骤如下：
步骤1：将原棉短纤维配棉，之后进行开清棉工序，制成均匀的棉卷。开清棉后棉卷含杂率控制在1％以下，棉卷不均匀率控制在1％以下。
将聚丙烯腈(规格Mw＝85000)溶于N,N-二甲基甲酰胺中，室温下搅拌均匀，得到聚丙烯腈溶液；其中，聚丙烯腈溶液浓度为10wt％；搅拌的过程中，向所述聚丙烯腈溶液中加入阳离子改性剂2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，浓度为50g/L，阳离子改性剂的质量百分比为3％在避光和温度为40℃条件下搅拌溶解，搅拌转速为2000r/h，搅拌时间为10h，得到混合纺丝溶液。
步骤2：将上述开清棉工序得到的棉束进行梳棉(采用盖板梳理机)，在原棉梳棉的同时，进行混合纺丝溶液的静电纺丝。将制备的纺丝液加入到静电纺丝发生器的储液器中，再将静电纺丝喷头置于梳棉机下，所述的静电纺丝设备为无针头静电纺丝设备，其中，静电纺丝施加电压为20kV，纺丝环境温度为25℃，纺丝环境湿度为60％；在高压静电作用下，受到电场力的纺丝液克服自身的表面张力，形成静电纺丝射流，空白棉网在梳棉机运行的过程中，喷头离棉网距离25cm，单喷头出丝量为80g/h，梳棉机的运行速度为30m/min，静电纺丝喷头自下而上将带有阳离子改性剂的纳米纤维与白色棉网复合，制成复合棉条，使得阳离子改性纳米纤维的质量占复合棉条质量的5％。
步骤3：将得到的复合棉条再经过精梳、2～3道并条、粗纱、细纱工序制成纱线。
步骤4：在室温下以2,3-环氧丙基三甲基氯化铵配置改性处理液(pH值8，浴比1:8)，然后棉纱线在45℃温度条件下浸渍45min，接着在120℃条件下焙烘2min，最后用冷水洗，烘干。
步骤5：将棉纱室温入染(酸性活性染料黄RC-3R 2％(OWF)，浴比1:15)→以1℃/min速度升温至95℃，保温60min→降温至65℃，加入固色剂WS 2％(OWF)，固色30min→水洗→皂洗 (皂片2g/L，95℃，15min，浴比1：10)→水洗→烘干。
测定棉纱的染色牢度，其测试方法、标准和结果见表1。
Figure GDA0003179040650000051
由以上实施例可知，本发明在梳棉过程中，直接将静电纺丝生产出的阳离子改性纳米纤维混入原色棉网中，再经纺纱、染整工序即可生产出一种具有花灰效果的纱线或面料。本发明能够缩短生产花灰纱线或面料的各工序流程，降低了成本，适合工业上大规模的应用。
将CN 110144658 A作为对比例，与本发明的色牢度进行比较，测试方法、标准以及结果如表2所示。
Figure GDA0003179040650000052
由数据对比可知，采用本发明方法得到的花灰纱效果不比通过CN 110144658 A发明方法得到的差，且原料消耗少，对环境污染小，适合工业上大规模的应用。

Claims (10)

1.一种花灰效果纱线或面料的制备方法，包括：
(1)开清棉得到的棉束在梳棉过程中，同时将纺丝液进行静电纺丝，使得纳米纤维与棉网混合，得到混合棉条，然后混合棉条依次经过精梳、并条、粗纱、细纱制成纱线或者依次经过精梳、并条、粗纱、细纱、织造制成面料；
其中所述纺丝液组分包括：阳离子改性剂、聚丙烯腈和溶剂；纳米纤维为阳离子改性纳米纤维；其中纺丝液中阳离子改性剂的质量百分比为2％～5％；
(2)将上述细纱或面料进行改性处理后，上染，得到花灰效果的纱线或面料；其中改性处理采用阳离子改性剂配置改性处理液，浴比为1：30或1:8。
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中阳离子改性剂为2,3-环氧丙基三甲基氯化铵；聚丙烯腈的重均分子量为80000～90000；溶剂为N,N-二甲基甲酰胺。
3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中纺丝液中聚丙烯腈浓度为8～12wt％。
4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中静电纺丝具体为：静电纺丝的施加电压为15～20kV，所述静电纺丝喷头距棉网的距离为20～30cm，静电纺丝的环境温度为20～30℃，湿度为50％～60％，所述静电纺丝的单喷头出丝量为60～100g/h；所述梳棉的车速为10～40m/min。
5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中阳离子改性纳米纤维的质量占复合棉条质量的3％～6％。
6.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中进行改性处理具体为：以2,3-环氧丙基三甲基氯化铵为阳离子改性剂配置改性处理液，然后在45-70℃条件下浸渍30-45min，焙烘，水洗，烘干。
7.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中上染采用的染料为阴离子染料，上染采用浸染工艺，一浴两步法进行上染。
8.根据权利要求7所述制备方法，其特征在于，所述阴离子染料为酸性活性染料黄RC-3R，限定浓度为50g/L。
9.一种权利要求1所述方法制备的花灰效果纱线或面料。
10.一种权利要求9所述花灰效果纱线或面料的应用。
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