CN113152093A - 具有吸色功能的水刺无纺布及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及涉及无纺布领域，更具体地说，它涉及一种具有吸色功能的水刺无纺布及其制备方法。所述水刺无纺布的原料包括改性粘胶纤维，所述改性粘胶纤维由阳离子改性剂改性得到，所述阳离子改性剂按照如下方法制备得到：S101:向阳离子乳化剂的水溶液（对‑乙烯基苄基三甲基氯化铵溶液）中滴加苯乙烯、丙烯酸乙酯与甲基丙烯酸羟乙酯，充分混合，制得预聚物；S102:向预聚物中通入氮气，然后滴加引发剂溶液，滴加完毕后升温至80～90℃，恒温反应2～3h,制得阳离子改性剂。本申请制备得到的吸色无纺布不仅具有优异的吸色性能，且耐久性好，可重复利用率高。

Description

具有吸色功能的水刺无纺布及其制备方法
技术领域
本申请涉及无纺布领域，更具体地说，它涉及一种具有吸色功能的水刺无纺布及其制备方法。
背景技术
随着社会的进步，洗衣机已成为家庭生活不可或缺的家电产品，极大的提高了人们的生活水平。但是，由于染料色牢度的问题，不同种类、颜色的织物采用洗衣机进行混洗时，往往会导致串色现象，导致浅色衣物染上较深的染料，影响衣物的穿着美观度。
目前，市面上出现了针对洗衣串色而开发的吸色无纺布，其与衣物混洗，可快速的吸附织物上脱落的染料，从而缓解串色现象。然而，市面上的吸色无纺布具有吸色功能失效快，耐久性较差，难以重复利用的问题，阻碍了吸色无纺布的推广应用。
申请内容
为了提高吸色无纺布的耐久性与重复利用率，本申请提供一种具有吸色功能的水刺无纺布及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种具有吸色功能的水刺无纺布，采用如下的技术方案：
具有吸色功能的水刺无纺布，所述水刺无纺布的原料包括改性粘胶纤维，所述改性粘胶纤维由阳离子改性剂改性得到，所述阳离子改性剂按照如下方法制备得到：
S101:向阳离子乳化剂的水溶液中滴加苯乙烯、丙烯酸乙酯与甲基丙烯酸羟乙酯，充分混合，制得预聚物；
S102:向预聚物中通入氮气，然后滴加引发剂溶液，滴加完毕后升温至80～90℃，恒温反应2～ 3h,制得阳离子改性剂。
本申请中采用苯乙烯、丙烯酸乙酯与甲基丙烯酸羟乙酯作为单体原料，在阳离子乳化剂于引发剂的作用下，聚合得到的阳离子改性剂中含有大量的胶体粒子，阳离子乳化剂排列在胶体粒子表面，使得胶体粒子带正电，能够吸附在带负电的纤维表面，达到粘胶纤维改性的目的。
当本申请的水刺无纺布与衣物混洗时，无纺布表面的胶体粒子还能够通过静电作用快速吸附织物上脱附的染料，抑制染料粒子在浅色衣物上的附着。
另外，由于本申请的单体原料中添加有甲基丙烯酸羟乙酯,在胶体粒子中引入部分羟基，使得胶体粒子能够与粘胶纤维表面的羟基形成氢键，从而产生较强的化学吸附，有效提高了阳离子改性剂在粘胶纤维表面的附着力，最终，延长了水刺无纺布吸色功能的有效周期，提高了其耐久性与重复利用率。
优选的，所述阳离子乳化剂采用对-乙烯基苄基三甲基氯化铵或甲基丙烯酰氧乙基十六烷基二甲基溴化铵中的一种或其组合物。
通过采用上述技术方案，上述阳离子乳化剂不仅具有乳化作用，促进聚合反应的进行，还能够在胶体粒子表面形成阳离子电层，使得胶体粒子具有吸附染料粒子的作用。
优选的，所述苯乙烯、丙烯酸乙酯与甲基丙烯酸羟乙酯的质量比为(7.9～8.8):(0.5～ 1.1):(0.6～1.3)。
通过采用上述技术方案，在保障单体转化率的前提下，能够在聚合得到的胶体粒子中引入羟基基团，有效地提高胶体粒子与纤维的连接强度，最终提高水刺无纺布的耐久性。
优选的，所述改性粘胶纤维按照如下步骤制得：
将粘胶纤维浸泡于阳离子改性剂中，于60～80℃下进行超声分散30～50min,然后取出置于 100～120℃下干燥1～1.5h。
通过超声分散，促使阳离子改性剂充分附着于粘胶纤维表面，并形成均匀的阳离子改性剂层，从而起到较好的染料粒子吸附作用。
优选的，所述粘胶纤维在浸泡阳离子改性剂前，采用预处理溶液对粘胶纤维进行浸泡处理，所述预处理溶液包含有羟乙基纤维素的水溶液。
通过采用上述技术方案，一方面，羟乙基纤维素与粘胶纤维具有相似的结构，两种具有较强的分子间作用力，在经过水洗后，羟乙基纤维素依然能够附着在粘胶纤维表面；同时，羟乙基纤维素在水中能够电离出阴离子，使得纤维表面的电荷密度提高，增强阳离子改性剂与纤维的静电吸附作用，且羟乙基纤维素表面也具有羟基基团，能够与胶体粒子的羟基键合形成化学吸附。
综上所述，羟乙基纤维素具有媒介作用，提高阳离子改性剂与粘胶纤维的连接强度，最终，提高吸色无纺布的耐久性。
优选的，所述预处理溶液还包括有介孔二氧化硅。
通过采用上述技术方案，由于介孔二氧化硅具有多孔结构，能够为阳离子改性剂与染料分子的附着提供更多的空间，从而增强无纺布的吸色效果。且介孔二氧化硅为白色粉末，不影响无纺布的外观性能。
优选的，浸泡前，向阳离子改性剂中添加pH调节剂，使阳离子改性剂的pH值为4～5。
通过采用上述技术方案，在酸性环境下，氢离子增加，有利于羟乙基纤维素电离产生更多的阴离子，从而提增加羟乙基纤维素对胶体粒子的吸附量，最终，提高无纺布的吸色效果。
优选的，所述水刺无纺布的原料还包括有ES纤维，所述ES纤维采用PE/PET皮芯复合纤维。
PE/PET皮芯复合纤维，其芯层PET涤纶，表层为PE聚乙烯，聚乙烯熔点比较低，采用适宜的烘干温度，能够使表层的聚乙烯熔融，促使无纺布的原料纤维之间相互黏连，从而提高无纺布的强度性能，具有更为优异的耐水洗性能。
第二方面，本申请提供一种具有吸色功能的水刺无纺布的制备方法，采用如下的技术方案：
具有吸色功能的水刺无纺布的制备方法，包括如下步骤：
S201:将改性粘胶纤维与ES纤维经进行开松，混棉，梳理，铺网、牵伸处理，然后进行水刺处理，水刺压力为80～100bar，得到无纺布半成品；
S202:将无纺布半成品置于85～100℃下烘干,制得水刺无纺布。
水刺工艺中，采用上述压力，在促使纤维相互缠绕，保障无纺布强度的前提下，能够尽可能的减少纤维表面阳离子改性剂的脱落。烘干工艺中，采用上述温度，能够使ES纤维表面的聚乙烯充分熔融，以促进纤维间的粘连。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请将阳离子改性剂牢固的附着在粘胶纤维表面，在提高无纺布吸色性能的同时，有效的提高了吸色无纺布的耐水洗性能，具有更为优异的重复使用率。
2、本申请中优选采用羟乙基纤维素作为粘胶纤维与阳离子改性剂的中间媒介，极大的增强了阳离子改性剂的附着力，从而增强了吸色无纺布的耐水性性能。
3、本申请中通过采用介孔二氧化硅，其能够提高阳离子改性剂与染料分子的负载率，从而提高吸色效果。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
下述实施例中的粘胶纤维与ES纤维均购买自江苏江南高纤股份有限公司，粘胶纤维的尺寸为1.56dtex*38mm；涤纶短纤购买自赛得利(福建)纤维有限公司，涤纶短纤的尺寸为1.56dtex*40mm。
制备例
制备例A，一种阳离子改性剂，各原料组分的选择及其用量如表1所示，且按照如下步骤制备得到：
S101:在500rpm的搅拌条件下，将0.8g对-乙烯基苄基三甲基氯化铵溶于1L水中，然后滴加苯乙烯、丙烯酸乙酯与甲基丙烯酸羟乙酯的混合物，在1h内滴加完毕，继续搅拌30min，制得预聚物；
S102:将3g偶氮二异丁腈(引发剂)溶于0.5L水中，制得引发剂溶液，向预聚物中通入氮气， 10min后，将引发剂溶液于30min内滴加至预聚物中，滴加完毕后升温至85℃，恒温反应3h, 制得阳离子改性剂。
制备例B，一种阳离子改性剂，各原料组分的选择及其用量如表1所示，且按照如下步骤制备得到：
S101:在500rpm的搅拌条件下，将1g甲基丙烯酰氧乙基十六烷基二甲基溴化铵溶于1L水中，然后滴加苯乙烯、丙烯酸乙酯与甲基丙烯酸羟乙酯的混合物，在1h内滴加完毕，继续搅拌 30min，制得预聚物；
S102:将4.2g偶氮二异丁腈(引发剂)溶于1L水中，制得引发剂溶液，向预聚物中通入氮气， 10min后，将引发剂溶液于30min内滴加至预聚物中，滴加完毕后升温至80℃，恒温反应2h, 制得阳离子改性剂。
制备例C～F，一种阳离子改性剂，与制备例1的区别在于，各原料组分的选择及其用量如表1所示。
表1制备例A与制备例C～F原料的选用及相应用量(㎏)
Figure RE-GDA0003111477950000041
制备例1，一种改性粘胶纤维，按照如下步骤改性得到：
步骤1：按照表2所示的配比，混合得到预处理溶液，再将粘胶纤维于预处理溶液中浸泡1h, 然后于室温环境(23℃)晾干24h，得到预处理纤维；
步骤2：向制备例A制得的阳离子改性剂中加入柠檬酸，调节其pH值为4，并升温至68℃，然后将预处理纤维浸泡于该阳离子改性剂中，浸泡的同时进行超声分散，超声频率为30KHz, 超声时长与浸泡时长均为30min,然后取出置于110℃下干燥1h，得到改性粘胶纤维。
制备例2，一种改性粘胶纤维，与制备例1的区别在于，采用制备例B制得的阳离子改性剂替代制备例1制得的阳离子改性剂。
制备例3，一种改性粘胶纤维，与制备例1的区别在于，采用制备例C制得的阳离子改性剂替代制备例1制得的阳离子改性剂。
制备例4，一种改性粘胶纤维，与制备例1的区别在于，采用制备例D制得的阳离子改性剂替代制备例1制得的阳离子改性剂。
制备例5，一种改性粘胶纤维，与制备例1的区别在于，采用制备例E制得的阳离子改性剂替代制备例1制得的阳离子改性剂。
制备例6～8，一种改性粘胶纤维，与制备例1的区别在于，预处理溶液的原料选用及其配比如表2所示。
表2制备例1与制备例6～8原料的选用及相应用量(㎏)
Figure RE-GDA0003111477950000051
制备例9，一种改性粘胶纤维，与制备例1的区别在于，采用等量的羟乙基纤维素替代羧甲基纤维素。
制备例10，一种改性粘胶纤维，与制备例1的区别在于，不进行步骤1，直接进行步骤2。
制备例11，一种改性粘胶纤维，与制备例1的区别在于，步骤2中，不加入柠檬酸。
制备例12，一种改性粘胶纤维，与制备例1的区别在于，采用制备例F制得的阳离子改性剂替代制备例1制得的阳离子改性剂。
实施例
实施例1，具有吸色功能的水刺无纺布，按照如下步骤制备得到：
S201:将制备例1制得的改性粘胶纤维与ES纤维按照60:40的质量比进行开松，混棉，梳理，铺网、牵伸处理，再进行水刺处理，水刺压力为80bar，得到无纺布半成品；
S202:将无纺布半成品置于95℃下烘干,制得水刺无纺布。
实施例2，具有吸色功能的水刺无纺布，与实施例1的区别在于，步骤S201中，采用制备例2制得的改性粘胶纤维。
实施例3，具有吸色功能的水刺无纺布，与实施例1的区别在于，步骤S201中，采用制备例3制得的改性粘胶纤维。
实施例4，具有吸色功能的水刺无纺布，与实施例1的区别在于，步骤S201中，采用制备例5制得的改性粘胶纤维。
实施例5，具有吸色功能的水刺无纺布，与实施例1的区别在于，步骤S201中，采用制备例6制得的改性粘胶纤维。
实施例7，具有吸色功能的水刺无纺布，与实施例1的区别在于，步骤S201中，采用制备例7制得的改性粘胶纤维。
实施例8，具有吸色功能的水刺无纺布，与实施例1的区别在于，步骤S201中，采用制备例8制得的改性粘胶纤维。
实施例9，具有吸色功能的水刺无纺布，与实施例1的区别在于，步骤S201中，采用制备例9制得的改性粘胶纤维。
实施例10，具有吸色功能的水刺无纺布，与实施例1的区别在于，步骤S201中，采用制备例10制得的改性粘胶纤维。
实施例11，具有吸色功能的水刺无纺布，与实施例1的区别在于，步骤S201中，采用制备例11制得的改性粘胶纤维。
实施例12，具有吸色功能的水刺无纺布，与实施例1的区别在于，步骤S201中，采用涤纶短纤替代ES纤维。
对比例
对比例1，具有吸色功能的水刺无纺布，与实施例1的区别在于，步骤S201中，采用制备例 12制得的改性粘胶纤维。
对比例2，市购白猫牌洗衣吸色布。
对比例3，市购泉立方洗衣吸色布。
性能检测试验
试验1：无纺布吸色性能测试
试样制备：从实施例1～12与对比例1～3中的吸色无纺布上剪取3块尺寸为8cm*8cm的小样作为试样。
试验方法：模拟洗衣机洗衣过程，将试样置于活性染料溶液中，用UV1102紫外分光光度计在最大吸收波长处测定其吸光度(A0)，然后再放入试样，以50rpm的速度断翻动试样， 10min后将试样滤出，测量吸色后的残液的吸光度(A1)，按照(1-A1/A0)*100％测得初始吸色率，初始吸色率越大，则吸色性能越高。每组试样测3次，取其平均值作为测试结果，且测试结果如表3所示。
活性染料溶液配制：采用购买自佛山市奥特隆化工贸易有限公司的活性染料TP-RV艳蓝染料，将其溶于水中，得到质量浓度为0.2％的活性染料溶液。
试验2：无纺布耐久性测试
按照试验1中的方法，将试样放入活性染料溶液中模拟洗衣机洗衣过程，洗涤结束后将试样取出，用清水冲洗2次，然后将试样再次放入新配制的活性染料中进行再次模拟，测量第三次模拟洗涤结束后，试样的吸色率。每组试样测3次，取其平均值作为测试结果，且测试结果如表3所示。
表3无纺布吸色性能与耐久性测试结果
Figure RE-GDA0003111477950000071
试验结果分析：
(1)结合实施例1～12与对比例1～3并结合表3可以看出，实施例1～12为由本申请中改性粘胶纤维制得的具有吸色功能的无纺布，对比例2～3为市购吸色无纺布，由表3可知，本申请水刺无纺布不仅具有更佳的吸色性能，还具有更为优异的耐久性能，重复利用性好。其原因可能在于，本申请的阳离子改性纤维表面吸附有胶体粒子，该胶体粒子表面排列有季铵盐阳离子，一方面，使得胶体粒子能够吸附在带负电的粘胶纤维表面，另一方面，胶体粒子还能够吸附阴离子染料粒子，从而起到防止洗衣机洗涤串色的作用。
由于在阳离子改性剂的单体原料中添加有甲基丙烯酸羟乙酯，在制得的胶体粒子中引入羟基基团，促使胶体粒子能够与粘胶纤维表面的羟基、等活性基团键合形成氢键，产生化学吸附，进一步地增强阳离子改性剂与粘胶纤维得连接强度，使其在水洗过程中不易脱落，从而增加吸色无纺布的可重复使用次数，提高其耐久性。
(2)结合实施例1与对比例1并结合表3可以看出，对比例1的阳离子改性剂的制备单体中未添加甲基丙烯酸羟乙酯，最终，制得的水刺无纺布的耐久性较实施例1更差。其原因可能在于，采用甲基丙烯酸羟乙酯可在聚合过程中引入羟基基团，使制得的胶体粒子能够在静电吸附的基础上，与粘胶纤维形成化学连接，极大地提高了阳离子改性剂的附着力，降低了阳离子改性剂脱落的概率。
(3)结合实施例1与实施例8～10并结合表3可以看出，在制备改性粘胶纤维前，采用羟乙基纤维素与介孔二氧化硅对粘胶纤维进行浸泡预处理，有助于提高吸色无纺布的吸色性能与耐久性。其原因可能在于，相比粘胶纤维，羟乙基纤维素分子链中含有大量的活性基团，一方面，能够牢固的粘附在粘胶纤维表面，另一方面，能够通过静电吸附作用与化学连接作用吸附更多的阳离子改性剂，且吸附更为牢固，最终，增强吸收无纺布对阴离子染料粒子的吸附效果，提高无纺布的耐久性。
另外，介孔二氧化硅具有多孔结构，其附着于粘胶纤维表面，能够为阳离子改性剂与染料粒子的吸附提供更多的空间，起到提高吸色性能的作用。
(4)采用柠檬酸将阳离子改性剂的pH值调节至酸性，有利于增强无纺布的吸色性能。其原因可能在于，在酸性环境下，阳离子改性剂中含有较多的氢离子，有利于促进粘胶纤维表面的羟乙基纤维素电离出更多的阴离子，从而增强对阳离子改性剂的静电吸附作用，最终，提高其吸色性能。
(5)结合实施例1与实施例12并结合表3可以看出，实施例1采用PE/PET皮芯复合纤维与改性粘胶纤维混纺制得的水刺无纺布具有更佳的耐久性能；而实施例12在多次使用的试验过程中，观察到试样出现大量脱丝，破裂的现象，导致纤维表面的阳离子改性剂大量流失。其原因可能在于，PE/PET皮芯复合纤维的表层为聚乙烯，其在85～110℃下熔融，从而在无纺布的纤维原料间形成黏连结构，使得纤维之间的连接更为牢固，在水洗过程中，无纺布不易发生纤维脱丝甚至破裂的现象。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利的保护。

Claims (9)

1.具有吸色功能的水刺无纺布，其特征在于，所述水刺无纺布的原料包括改性粘胶纤维，所述改性粘胶纤维由阳离子改性剂改性得到，所述阳离子改性剂按照如下方法制备得到：
S101:向阳离子乳化剂的水溶液中滴加苯乙烯、丙烯酸乙酯与甲基丙烯酸羟乙酯，充分混合，制得预聚物；
S102:向预聚物中通入氮气，然后滴加引发剂溶液，滴加完毕后升温至80～90℃，恒温反应2～3h,制得阳离子改性剂。
2.根据权利要求1所述的具有吸色功能的水刺无纺布，其特征在于，所述阳离子乳化剂采用对-乙烯基苄基三甲基氯化铵或甲基丙烯酰氧乙基十六烷基二甲基溴化铵中的一种或其组合物。
3.根据权利要求1所述的具有吸色功能的水刺无纺布，其特征在于，所述苯乙烯、丙烯酸乙酯与甲基丙烯酸羟乙酯的质量比为(7.9～8.8):(0.5～1.1):(0.6～1.3)。
4.根据权利要求1所述的具有吸色功能的水刺无纺布，其特征在于，所述改性粘胶纤维按照如下步骤制得：
将粘胶纤维浸泡于阳离子改性剂中，于60～80℃下进行超声分散30～50min,然后取出置于100～120℃下干燥1～1.5h。
5.根据权利要求4所述的具有吸色功能的水刺无纺布，其特征在于，所述粘胶纤维在浸泡阳离子改性剂前，采用预处理溶液对粘胶纤维进行浸泡处理，所述预处理溶液包含有羟乙基纤维素的水溶液。
6.根据权利要求5所述的具有吸色功能的水刺无纺布，其特征在于，所述预处理溶液还包括有介孔二氧化硅。
7.根据权利要求5所述的具有吸色功能的水刺无纺布，其特征在于，浸泡前，向阳离子改性剂中添加pH调节剂，使阳离子改性剂的pH值为4～5。
8.根据权利要求1所述的具有吸色功能的水刺无纺布，其特征在于，所述水刺无纺布的原料还包括有ES纤维，所述ES纤维采用PE/PET皮芯复合纤维。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的具有吸色功能的水刺无纺布的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S201:将改性粘胶纤维与ES纤维经进行开松，混棉，梳理，铺网、牵伸处理，然后进行水刺处理，水刺压力为80～100bar，得到无纺布半成品；
S202:将无纺布半成品置于85～100℃下烘干,制得水刺无纺布。
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