CN113186712A - 一种高透光性面料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高透光性面料及其制备方法，包括改性纤维和调理剂。聚乙烯吡咯烷酮的去除使得纤维体上形成了许多微孔，这些微孔的形成增大了纤维材料的比表面积，并且束缚住大量的空气，在透光的同时增强了聚酯纤维的疏水性能，使得面料始终保持干爽的状态，使得面料的清洗更便捷。游离羟基与聚酯纤维之间可以形成结合力较强的分子间氢键，与邻近的聚酯纤维结合，在纤维之间形成一种韧度高的氢键网格结构，增强了预处理聚酯纤维的机械强度，铂‑碳混料的催化作用使得聚丙烯酰胺分子内的电子以碳原子为中心聚集，增加聚丙烯酰胺分子上的活性位点，增强纤维之间的结合力，使得面料保持一定的稳定性，预防面料后期的变形。
Description
技术领域
本发明涉及高透光性面料技术领域，具体为一种高透光性面料及其制备方法。
背景技术
随着科学技术的发展，各种优良性能纺织材料的出现，纺织织造技术的拓展运用，组织设计的多样化，使面料的种类和功能更加丰富，面料早已不再局限于装饰作用，其光学性能已成为一个重要的评价指标，目前市场上所具有的高透光性面料为了保持面料的透光性，常常对面料纤维进行刻蚀处理，但是刻蚀处理导致纤维的力学性能降低，透风性也受到了影响，面料结合点不稳定容易变形，所以，设计一种在透风透光的同时，具有较为优秀的力学性能、面料结合点稳定不易变形的高透光性面料是很有必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高透光性面料，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种高透光性面料，包括以下重量份数的原料：
30～40份改性纤维、5～10份调理剂。
优选的，所述改性纤维是预改性聚酯纤维在催化剂的催化下经过高温处理制得。
优选的，所述预改性聚酯纤维是预处理聚酯纤维在二甲基亚砜的催化下接枝聚丙烯酰胺制得。
优选的，预处理聚酯纤维是聚酯纤维在和聚乙烯吡咯烷酮共纺后，使用碱性溶液进行刻蚀，然后对聚乙烯吡咯烷酮进行水解制得。
优选的，所述碱性溶液为0.1～0.2mol/L的氢氧化钠溶液、0.1～0.2mol/L的氢氧化钾溶液中的一种。
本发明第二方面提供一种高透光性面料的制备方法，包括以下具体步骤：
(1)预处理聚酯纤维的制备：聚酯纤维在和聚乙烯吡咯烷酮共纺后，使用碱性溶液进行刻蚀，然后对聚乙烯吡咯烷酮进行水解制得预处理聚酯纤维；
(2)预改性聚酯纤维的制备：上述步骤(1)所得的预处理聚酯纤维在二甲基亚砜的催化下接枝聚丙烯酰胺制得预改性聚酯纤维；
(3)改性纤维的制备：上述步骤(2)所得的预改性聚酯纤维在催化剂的催化下经过高温处理制得改性纤维；
(4)高透光性面料的制备：上述步骤(3)所得的改性纤维经过倍捻、纺线、染色、固色、编织后，使用调理剂对面料进行整理，制得克重为200～220g/m2的高透光性面料。
优选的，所述步骤(1)中预处理聚酯纤维的制备方法为：将质量比为8:3的聚酯和聚乙烯吡咯烷酮溶解在质量比为6:4的N,N-二甲基甲酰胺和四氢呋喃的混合溶剂中，配置成纺丝液，室温条件下设置纺丝工艺参数设置为静电电压16kv，流量0.1ml/h，喷嘴与收集装置之间的距离为20cm，隔膜厚度控制在40～80μm，进行静电共纺，纺好后在80℃的条件下热处理12h，然后将制成的共纺纤维0.1～0.2mol/L的氢氧化钠溶液中10min后用清水进行清洗，然后在清水里浸泡2h后制得预处理聚酯纤维。
优选的，所述步骤(2)中预改性聚酯纤维的制备方法为：将20g预处理聚酯纤维浸泡在20％的乙醇溶液中，升高温度至40℃后加入5g的二甲基亚砜，搅拌均匀后升高温度至75℃，保持温度反应6h后保温静置2h，制得预改性聚酯纤维。
优选的，所述步骤(3)中改性纤维的制备方法为：制备浓度为0.1mol/L的四氢呋喃溶液，量取20ml加入三颈烧瓶中，升高温度至65℃，加入8g的铂-碳混料，使得铂和碳的质量比为7:3，加入10g的预改性聚酯纤维，通入氮气，升温至105℃，高温反应10h后，自然冷却至室温，制得改性纤维。
优选的，所述步骤(4)中高透光性面料的制备方法为：改性纤维在经过倍捻、纺线、染色、固色、编织后，使用调理剂对面料进行处理，制得克重为200～220g/m2的高透光性面料。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
将聚酯纤维与聚乙烯吡咯烷酮制备成纺丝液进行共纺，制得聚酯复合纤维，聚酯纤维具有一定的强度，可以满足面料的韧性，与聚乙烯吡咯烷酮共纺成丝后使用碱性溶液进行刻蚀处理，使得纤维表面形成不规则的孔洞和沟槽，然后再将碱刻蚀过后的复合纤维浸泡在水里，聚乙烯吡咯烷酮在水中溶解，制得预处理聚酯纤维；聚乙烯吡咯烷酮的去除使得纤维体上形成了许多微孔，这些微孔的形成增大了纤维材料的比表面积，并且束缚住大量的空气，在透光的同时增强了聚酯纤维的疏水性能，使得面料始终保持干爽的状态，使得面料的清洗更便捷。
微孔的形成使得聚酯纤维的机械强度有所降低，聚酯纤维中苯环上的邻、对位氢具有较强的反应活性，使用二甲基亚砜作为催化剂，将聚丙烯酰胺接枝到预处理聚酯纤维表面的氢键上，制得预改性聚酯纤维；聚丙烯酰胺具有极强的吸附性，接触预处理聚酯纤维后，先吸附在预处理聚酯纤维的凹槽处，填充在纤维之间，然后在催化剂的催化下进行接枝反应；聚丙烯酰胺接枝在预处理聚酯纤维上之后，活性较强的邻、对位氢键激活了聚丙烯酰胺分子上游离羟基的活性，使得游离羟基与预处理聚酯纤维之间形成结合力较强的分子间氢键，与邻近的预处理聚酯纤维结合，在纤维之间形成一种韧度高的氢键网格结构，增强了预处理聚酯纤维的机械强度，弥补了因为孔洞的形成而流失的力学性能。
以铂-碳混料作为催化剂，在通入氮气的条件下对预改性聚酯纤维进行升温处理，在高热的条件下，铂-碳混料的催化作用使得聚丙烯酰胺分子内的电子以碳原子为中心聚集，制得改性纤维；电子的聚集使得聚丙烯酰胺分子上的活性位点增多，增强纤维之间的结合力，使得面料保持一定的稳定性，预防面料后期的变形。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供技术方案：一种高透光性面料，包括以下重量份数的原料：
30～40份改性纤维、5～10份调理剂。
优选的，所述改性纤维是预改性聚酯纤维在催化剂的催化下经过高温处理制得。
优选的，所述预改性聚酯纤维是预处理聚酯纤维在二甲基亚砜的催化下接枝聚丙烯酰胺制得。
优选的，预处理聚酯纤维是聚酯纤维在和聚乙烯吡咯烷酮共纺后，使用碱性溶液进行刻蚀，然后对聚乙烯吡咯烷酮进行水解制得。
优选的，所述碱性溶液为0.1～0.2mol/L的氢氧化钠溶液、0.1～0.2mol/L的氢氧化钾溶液中的一种。
本发明第二方面提供一种高透光性面料的制备方法，包括以下具体步骤：
(1)预处理聚酯纤维的制备：聚酯纤维在和聚乙烯吡咯烷酮共纺后，使用碱性溶液进行刻蚀，然后对聚乙烯吡咯烷酮进行水解制得预处理聚酯纤维；
(2)预改性聚酯纤维的制备：上述步骤(1)所得的预处理聚酯纤维在二甲基亚砜的催化下接枝聚丙烯酰胺制得预改性聚酯纤维；
(3)改性纤维的制备：上述步骤(2)所得的预改性聚酯纤维在催化剂的催化下经过高温处理制得改性纤维；
(4)高透光性面料的制备：上述步骤(3)所得的改性纤维经过倍捻、纺线、染色、固色、编织后，使用调理剂对面料进行整理，制得克重为200～220g/m2的高透光性面料。
优选的，所述步骤(1)中预处理聚酯纤维的制备方法为：将质量比为8:3的聚酯和聚乙烯吡咯烷酮溶解在质量比为6:4的N,N-二甲基甲酰胺和四氢呋喃的混合溶剂中，配置成纺丝液，室温条件下设置纺丝工艺参数设置为静电电压16kv，流量0.1ml/h，喷嘴与收集装置之间的距离为20cm，隔膜厚度控制在40～80μm，进行静电共纺，纺好后在80℃的条件下热处理12h，然后将制成的共纺纤维0.1～0.2mol/L的氢氧化钠溶液中10min后用清水进行清洗，然后在清水里浸泡2h后制得预处理聚酯纤维。
优选的，所述步骤(2)中预改性聚酯纤维的制备方法为：将20g预处理聚酯纤维浸泡在20％的乙醇溶液中，升高温度至40℃后加入5g的二甲基亚砜，搅拌均匀后升高温度至75℃，保持温度反应6h后保温静置2h，制得预改性聚酯纤维。
优选的，所述步骤(3)中改性纤维的制备方法为：制备浓度为0.1mol/L的四氢呋喃溶液，量取20ml加入三颈烧瓶中，升高温度至65℃，加入8g的铂-碳混料，使得铂和碳的质量比为7:3，加入10g的预改性聚酯纤维，通入氮气，升温至105℃，高温反应10h后，自然冷却至室温，制得改性纤维。
优选的，所述步骤(4)中高透光性面料的制备方法为：改性纤维在经过倍捻、纺线、染色、固色、编织后，使用调理剂对面料进行处理，制得克重为200～220g/m2的高透光性面料。
实施例1：一种高透光性面料一：
一种高透光性面料，该面料组分以重量份数计：
33份改性纤维、7份调理剂。
该面料的制备方法如下：
(1)预处理聚酯纤维的制备：聚酯纤维在和聚乙烯吡咯烷酮共纺后，使用碱性溶液进行刻蚀，然后对聚乙烯吡咯烷酮进行水解制得预处理聚酯纤维；
(2)预改性聚酯纤维的制备：上述步骤(1)所得的预处理聚酯纤维在二甲基亚砜的催化下接枝聚丙烯酰胺制得预改性聚酯纤维；
(3)改性纤维的制备：上述步骤(2)所得的预改性聚酯纤维在催化剂的催化下经过高温处理制得改性纤维；
(4)高透光性面料的制备：上述步骤(3)所得的改性纤维经过倍捻、纺线、染色、固色、编织后，使用调理剂对面料进行整理，制得克重为200～220g/m2的高透光性面料。
优选的，所述步骤(1)中预处理聚酯纤维的制备方法为：将质量比为8:3的聚酯和聚乙烯吡咯烷酮溶解在质量比为6:4的N,N-二甲基甲酰胺和四氢呋喃的混合溶剂中，配置成纺丝液，室温条件下设置纺丝工艺参数设置为静电电压16kv，流量0.1ml/h，喷嘴与收集装置之间的距离为20cm，隔膜厚度控制在40μm，进行静电共纺，纺好后在80℃的条件下热处理12h，然后将制成的共纺纤维浸泡在0.1mol/L的氢氧化钠溶液中10min后用清水进行清洗，然后在清水里浸泡2h后制得预处理聚酯纤维。
优选的，所述步骤(2)中预改性聚酯纤维的制备方法为：将20g预处理聚酯纤维浸泡在20％的乙醇溶液中，升高温度至40℃后加入5g的二甲基亚砜，搅拌均匀后升高温度至75℃，保持温度反应6h后保温静置2h，制得预改性聚酯纤维。
优选的，所述步骤(3)中改性纤维的制备方法为：制备浓度为0.1mol/L的四氢呋喃溶液，量取20ml加入三颈烧瓶中，升高温度至65℃，加入8g的铂-碳混料，使得铂和碳的质量比为7:3，加入10g的预改性聚酯纤维，通入氮气，升温至105℃，高温反应10h后，自然冷却至室温，制得改性纤维。
优选的，所述步骤(4)中高透光性面料的制备方法为：改性纤维在经过倍捻、纺线、染色、固色、编织后，使用调理剂对面料进行处理，制得克重为200g/m2的高透光性面料。
实施例2：一种高透光性面料二：
一种高透光性面料，该面料组分以重量份数计：
38份改性纤维、8份调理剂。
该面料的制备方法如下：
(1)预处理聚酯纤维的制备：聚酯纤维在和聚乙烯吡咯烷酮共纺后，使用碱性溶液进行刻蚀，然后对聚乙烯吡咯烷酮进行水解制得预处理聚酯纤维；
(2)预改性聚酯纤维的制备：上述步骤(1)所得的预处理聚酯纤维在二甲基亚砜的催化下接枝聚丙烯酰胺制得预改性聚酯纤维；
(3)改性纤维的制备：上述步骤(2)所得的预改性聚酯纤维在催化剂的催化下经过高温处理制得改性纤维；
(4)高透光性面料的制备：上述步骤(3)所得的改性纤维经过倍捻、纺线、染色、固色、编织后，使用调理剂对面料进行整理，制得克重为220g/m2的高透光性面料。
优选的，所述步骤(1)中预处理聚酯纤维的制备方法为：将质量比为8:3的聚酯和聚乙烯吡咯烷酮溶解在质量比为6:4的N,N-二甲基甲酰胺和四氢呋喃的混合溶剂中，配置成纺丝液，室温条件下设置纺丝工艺参数设置为静电电压16kv，流量0.1ml/h，喷嘴与收集装置之间的距离为20cm，隔膜厚度控制在64μm，进行静电共纺，纺好后在80℃的条件下热处理12h，然后将制成的共纺纤维浸泡在0.2mol/L的氢氧化钠溶液中10min后用清水进行清洗，然后在清水里浸泡2h后制得预处理聚酯纤维。
优选的，所述步骤(2)中预改性聚酯纤维的制备方法为：将20g预处理聚酯纤维浸泡在20％的乙醇溶液中，升高温度至40℃后加入5g的二甲基亚砜，搅拌均匀后升高温度至75℃，保持温度反应6h后保温静置2h，制得预改性聚酯纤维。
优选的，所述步骤(3)中改性纤维的制备方法为：制备浓度为0.1mol/L的四氢呋喃溶液，量取20ml加入三颈烧瓶中，升高温度至65℃，加入8g的铂-碳混料，使得铂和碳的质量比为7:3，加入10g的预改性聚酯纤维，通入氮气，升温至105℃，高温反应10h后，自然冷却至室温，制得改性纤维。
优选的，所述步骤(4)中高透光性面料的制备方法为：改性纤维在经过倍捻、纺线、染色、固色、编织后，使用调理剂对面料进行处理，制得克重为220g/m2的高透光性面料。
对比例1：
对比例1的处方组成同实施例1。该高透光性面料的制备方法与实施例1的区别仅在于不进行步骤(1)的处理，其余制备步骤同实施例1。
对比例2：
对比例2的处方组成同实施例1。该高透光性面料的制备方法与实施例1的区别仅在于不进行步骤(2)的处理，其余制备步骤同实施例1。
对比例3：
对比例3的处方组成同实施例1。该高透光性面料的制备方法与实施例1的区别仅在于不进行步骤(3)的制备，其余制备步骤同实施例1。
试验例1：
将实施例1、实施例2、对比例2进行面料力学性能实验，试验步骤如下：
预加张力0.1N，调整夹持长度为l00mm-l50mm，夹持器移动的恒定速度为l00mm/min，精确度为±2％。
试样处理：实际尺寸为50mmx200mm(其中上下5cm的量为夹持量)，有效尺寸为50mmxl00mm，将试样放置在恒温恒湿室里进行调温调湿24h。
测试试验：设置上下夹持器的距离为l00mm时为初始状态，将试样沿长度方向的两端稳固地夹在夹持器上，试样会被无拉伸无松弛地夹持在夹持器之间，开动仪器，随着上夹持器向上走动，试样会被拉伸至不同的伸长。
实验结果如下：
断裂伸长率是检测面料机械性能的指标之一，断裂伸长率越大面料的机械性能越好，由上表可知，实施例1和实施例2组分的面料其断裂伸长率远比对比例2组分的面料要好，起到关键作用的是聚丙烯酰胺的接枝改性，说明聚丙烯酰胺接枝在预处理聚酯纤维上之后，活性较强的邻、对位氢键激活了聚丙烯酰胺分子上游离羟基的活性，使得游离羟基与预处理聚酯纤维之间形成结合力较强的分子间氢键，与邻近的预处理聚酯纤维结合，在纤维之间形成一种韧度高的氢键网格结构，增强了预处理聚酯纤维的机械强度，弥补了因为孔洞的形成而流失的力学性能。
试验例2：
将实施例1、实施例2、对比例2面料在洗涤了30次后，再次进行面料力学性能实验，试验步骤如下：
预加张力0.1N，调整夹持长度为l00mm-l50mm，夹持器移动的恒定速度为l00mm/min，精确度为±2％。
试样处理：实际尺寸为50mmx200mm(其中上下5cm的量为夹持量)，有效尺寸为50mmxl00mm，将试样放置在恒温恒湿室里进行调温调湿24h。
测试试验：设置上下夹持器的距离为l00mm时为初始状态，将试样沿长度方向的两端稳固地夹在夹持器上，试样会被无拉伸无松弛地夹持在夹持器之间，开动仪器，随着上夹持器向上走动，试样会被拉伸至不同的伸长。
实验结果如下：
由上表可知，实施例1组分的面料在经过30次的洗涤后，其断裂伸长率还在13.0％，实施例2组分的面料断裂伸长率所降也不高，说明本申请制备的高透光性面料在力学性能方面具有很好的效果，对比例2组分的面料断裂伸长率比实施例1和实施例2组分要差的多，说明聚丙烯酰胺分子上游离的羟基与预处理聚酯纤维之间形成结合力较强的分子间氢键，与邻近的预处理聚酯纤维结合，在纤维之间形成一种韧度高的氢键网格结构，分子间形成的网格结构可以隐藏在纤维束的内部，在增强面料力学性能的同时增加了面料的耐洗性，已达到长久有效的高机械强度，高透光性。
试验例3：
对实施例1、实施例2、对比例1制备的面料进行防潮试验，将面积为50cm2的实施例1、实施例2、对比例1制备的面料放置在湿度为50％rh的环境中24h后，测面料的吸湿率，吸湿率越小，说明面料的疏水效果越好，实验结果如下：
| 实施例1 | 实施例2 | 对比例1 | |
| 吸湿率/％ | 8.3 | 8.6 | 10.1 |
纤维在空气中可以吸收大气中的水蒸气，吸收水蒸气的能力被称之为吸湿率，由上表可知，实施例1组分和实施例2组分制备的面料吸湿率很低，对比例1制备的面料吸湿率比实施例1和实施例2组分都要高，说明聚乙烯吡咯烷酮的去除使得纤维体上形成了许多微孔，这些微孔的形成增大了纤维材料的比表面积，并且束缚住大量的空气，在透光的同时增强了聚酯纤维的疏水性能，使得面料始终保持干爽的状态，使得面料的清洗更便捷。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高透光性面料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：30～40份改性纤维、5～10份调理剂。
2.根据权利要求1所述的一种高透光性面料，其特征在于：所述改性纤维是预改性聚酯纤维在催化剂的催化下经过高温处理制得。
3.根据权利要求2所述的一种高透光性面料，其特征在于：所述预改性聚酯纤维是预处理聚酯纤维在二甲基亚砜的催化下接枝聚丙烯酰胺制得。
4.根据权利要求3所述的一种高透光性面料，其特征在于：预处理聚酯纤维是聚酯纤维在和聚乙烯吡咯烷酮共纺后，使用碱性溶液进行刻蚀，然后对聚乙烯吡咯烷酮进行水解制得。
5.根据权利要求4所述的一种高透光性面料，其特征在于：所述碱性溶液为0.1～0.2mol/L的氢氧化钠溶液、0.1～0.2mol/L的氢氧化钾溶液中的一种。
6.一种高透光性面料的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
(1)预处理聚酯纤维的制备：聚酯纤维在和聚乙烯吡咯烷酮共纺后，使用碱性溶液进行刻蚀，然后对聚乙烯吡咯烷酮进行水解制得预处理聚酯纤维；
(2)预改性聚酯纤维的制备：上述步骤(1)所得的预处理聚酯纤维在二甲基亚砜的催化下接枝聚丙烯酰胺制得预改性聚酯纤维；
(3)改性纤维的制备：上述步骤(2)所得的预改性聚酯纤维在催化剂的催化下经过高温处理制得改性纤维；
(4)高透光性面料的制备：上述步骤(3)所得的改性纤维经过倍捻、纺线、染色、固色、编织后，使用调理剂对面料进行整理，制得克重为200～220g/m2的高透光性面料。
7.根据权利要求6所述的一种高透光性面料的制备方法，其特征在于：上述步骤(1)中预处理聚酯纤维的制备方法为：将质量比为8:3的聚酯和聚乙烯吡咯烷酮溶解在质量比为6:4的N,N-二甲基甲酰胺和四氢呋喃的混合溶剂中，配置成纺丝液，室温条件下设置纺丝工艺参数设置为静电电压16kv，流量0.1ml/h，喷嘴与收集装置之间的距离为20cm，隔膜厚度控制在40～80μm，进行静电共纺，纺好后在80℃的条件下热处理12h，然后将制成的共纺纤维0.1～0.2mol/L的氢氧化钠溶液中10min后用清水进行清洗，然后在清水里浸泡2h后制得预处理聚酯纤维。
8.根据权利要求6所述的一种高透光性面料的制备方法，其特征在于：上述步骤(2)中预改性聚酯纤维的制备方法为：将20g预处理聚酯纤维浸泡在20％的乙醇溶液中，升高温度至40℃后加入5g的二甲基亚砜，搅拌均匀后升高温度至75℃，保持温度反应6h后保温静置2h，制得预改性聚酯纤维。
9.根据权利要求6所述的一种高透光性面料的制备方法，其特征在于：上述步骤(3)中改性纤维的制备方法为：制备浓度为0.1mol/L的四氢呋喃溶液，量取20ml加入三颈烧瓶中，升高温度至65℃，加入8g的铂-碳混料，使得铂和碳的质量比为7:3，加入10g的预改性聚酯纤维，通入氮气，升温至105℃，高温反应10h后，自然冷却至室温，制得改性纤维。
10.根据权利要求6所述的一种高透光性面料的制备方法，其特征在于：上述步骤(4)中高透光性面料的制备方法为：改性纤维在经过倍捻、纺线、染色、固色、编织后，使用调理剂对面料进行处理，制得克重为200～220g/m2的高透光性面料。
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