CN114197081B - 一种吸附型纤维的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种吸附型纤维的制备方法，涉及功能型纤维制备技术领域，包括以下制备步骤：S1：将聚合物树脂颗粒进行熔融，随后喷丝，制备得到聚合物单丝；S2：将聚合物单丝采用含介孔二氧化钛中空微球改性液进行喷射改性；S3：将喷射改性后的聚合物单丝进行纺丝；S4：将纺丝后的纤维进行拉升、收卷后制备得到吸附型纤维；采用含介孔二氧化钛中空微球覆盖后，能够大大增加纤维的比表面积，增加了纤维吸附性能，在制备得到面料后，对甲醛具有良好的吸附性能。

Description

一种吸附型纤维的制备方法
技术领域
本发明涉及功能型纤维制备技术领域，尤其涉及一种吸附型纤维的制备方法。
背景技术
纤维被广泛应用于纺织服装、过滤材料、水处理等方面，在医用过滤方面，不仅仅需要满足对于PM2.5的过滤，对于害气体也需要进行有效的吸附及过滤，其中，甲醛是一种有较高危害的物质，对人体健康的影响主要是刺激眼部和呼吸道粘膜，产生变态反应，出现免疫功能异常，造成肝、肺损伤，影响中枢神经系统，还可损伤细胞内的遗传物质。严重危害着人类的身体健康。研究表明，近几年来白血病以及一些癌症的发病率升高都与空气中甲醛浓度超标有关。因此制备一种高效的甲醛吸附纤维具有十分重要的意义。
然而，现有技术中为了制备吸附纤维，往往在纤维制备时在纤维内部混合活性炭等吸附材料，一方面，在纤维内部混合吸附材料容易导致纤维强度的损失，另一方面，通常吸附也仅仅发生于表面的吸附材料，而内部的材料无法真正良好利用。
发明内容
本发明是为了克服上述问题，提出了一种吸附效果良好的吸附型纤维的制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种吸附型纤维的制备方法，包括以下制备步骤：
S1：将聚合物树脂颗粒进行熔融，随后喷丝，制备得到聚合物单丝；
S2：将聚合物单丝采用含介孔二氧化钛中空微球改性液进行喷射改性；
S3：将喷射改性后的聚合物单丝进行纺丝；
S4：将纺丝后的纤维进行拉升、收卷后制备得到吸附型纤维。
本发明首先制备得到了聚合物单丝，随后，在进行纺丝前，采用含介孔二氧化钛中空微球改性液对聚合物单丝进行喷射改性，使得含介孔二氧化钛中空微球能够附着于纤维的表面，一方面，附着的含介孔二氧化钛中空微球能够纤维具有更加良好的手感，防止其过快老化，更重要的是，采用含介孔二氧化钛中空微球覆盖后，能够大大增加纤维的比表面积，增加了纤维吸附性能，在制备得到面料后，对甲醛具有良好的吸附性能。
作为优选，所述聚合物树脂包括涤纶、氨纶中的一种。
作为优选，所述含介孔二氧化钛中空微球改性液包括吸附改性介孔二氧化钛中空微球和环氧改性聚氨酯树脂乳液。
本发明中的含介孔二氧化钛中空微球改性液包括吸附改性介孔二氧化钛中空微球和环氧改性聚氨酯树脂乳液，在喷射改性后，首先，环氧改性聚氨酯树脂乳液能够为吸附改性介孔二氧化钛中空微球提供良好的附着力，防止其脱落，其次，环氧改性聚氨酯树脂乳液上的环氧基团能够和吸附改性介孔二氧化钛中空微球上的氨基发生反应，使得吸附改性介孔二氧化钛中空微球能够牢牢接枝于纤维表面，防止其脱落，增加了纤维的耐洗性能。
作为优选，所述吸附改性介孔二氧化钛中空微球的含量为5-10wt％。
作为优选，所述吸附改性介孔二氧化钛中空微球的制备方法如下：
(1)将介孔二氧化钛中空微球置于氨丙基三乙氧基硅烷溶液中浸渍改性，得到氨基改性介孔二氧化钛中空微球；
(2)将醋酸纤维素置于去离子水中制备得到醋酸纤维素分散液；
(3)在醋酸纤维素分散液中加入氨基改性介孔二氧化钛中空微球，搅拌后过滤洗涤，制备得到装载醋酸纤维素的氨基改性介孔二氧化钛中空微球；
(4)将装载醋酸纤维素的氨基改性介孔二氧化钛中空微球置于去离子水中，随后加入戊二醛，保温反应后过滤洗涤，随后在高温下煅烧制备得到吸附改性介孔二氧化钛中空微球。
本发明在制备吸附改性介孔二氧化钛中空微球时，首先对介孔二氧化钛中空微球进行氨丙基三乙氧基硅烷改性，将氨基接枝于表面，制备得到氨基改性介孔二氧化钛中空微球，赋予其能够与环氧基团发生反应的活性位点，其次，将其浸渍于醋酸纤维素溶液内，此时，醋酸纤维素能够进入氨基改性介孔二氧化钛中空微球中，通过加入戊二醛的交联改性之后，在氨基改性介孔二氧化钛中空微球中的醋酸纤维素经过交联形成三维网络结构，因此被牢牢固定于氨基改性介孔二氧化钛中空微球中内，防止其脱离，最后通过煅烧，氨基改性介孔二氧化钛中空微球中内部煅烧后的醋酸纤维素形成多孔材料，具有良好的甲醛吸附效果，同时，通过壳层二氧化钛的保护，即使暴露在纤维表面，也不会因为摩擦等因素造成多孔材料脱落，从而导致吸附的衰减。
作为优选，步骤(1)中所述氨丙基三乙氧基硅烷溶液的浓度为3-5wt％。
作为优选，步骤(3)中所搅拌时间为10-30h。
作为优选，步骤(4)中所述保温反应温度为40-70℃，时间为3-10h。
作为优选，步骤(4)中所述煅烧温度为330-340℃，时间为7-10h。
作为优选，步骤S3中所述纺丝温度为60-80℃。
因此，本发明具有如下有益效果：本发明首先制备得到的吸附型纤维，能够含介孔二氧化钛中空微球能够附着于纤维的表面，一方面，附着的含介孔二氧化钛中空微球能够纤维具有更加良好的手感，防止其过快老化，更重要的是，采用含介孔二氧化钛中空微球覆盖后，能够大大增加纤维的比表面积，增加了纤维吸附性能，在制备得到面料后，对甲醛具有良好的吸附性能。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述。
实施例1：
一种吸附型纤维的制备方法，包括以下制备步骤：
S1：将涤纶聚合物树脂颗粒进行熔融，随后喷丝，制备得到聚合物单丝；
S2：将聚合物单丝采用含介孔二氧化钛中空微球改性液进行喷射改性；其中，介孔二氧化钛中空微球改性液包括吸附改性介孔二氧化钛中空微球和环氧改性聚氨酯树脂乳液，吸附改性介孔二氧化钛中空微球的含量为7wt％；喷射量为纤维质量的6wt％；
所述吸附改性介孔二氧化钛中空微球的制备方法如下：
(1)将介孔二氧化钛中空微球置于的浓度为4wt％的氨丙基三乙氧基硅烷溶液中浸渍改性，得到氨基改性介孔二氧化钛中空微球；
(2)将醋酸纤维素置于去离子水中制备得到醋酸纤维素分散液；
(3)在醋酸纤维素分散液中加入氨基改性介孔二氧化钛中空微球，搅拌20h后过滤洗涤，制备得到装载醋酸纤维素的氨基改性介孔二氧化钛中空微球；
(4)将装载醋酸纤维素的氨基改性介孔二氧化钛中空微球置于去离子水中，随后加入戊二醛，50℃下温反应6h后过滤洗涤，随后在335℃下煅烧9h制备得到吸附改性介孔二氧化钛中空微球。
S3：将喷射改性后的聚合物单丝在70℃下进行纺丝；
S4：将纺丝后的纤维进行拉升、收卷后制备得到吸附型纤维。
实施例2：
一种吸附型纤维的制备方法，包括以下制备步骤：
S1：将涤纶聚合物树脂颗粒进行熔融，随后喷丝，制备得到聚合物单丝；
S2：将聚合物单丝采用含介孔二氧化钛中空微球改性液进行喷射改性；其中，介孔二氧化钛中空微球改性液包括吸附改性介孔二氧化钛中空微球和环氧改性聚氨酯树脂乳液，吸附改性介孔二氧化钛中空微球的含量为5wt％；喷射量为纤维质量的6wt％；
所述吸附改性介孔二氧化钛中空微球的制备方法如下：
(1)将介孔二氧化钛中空微球置于的浓度为3wt％的氨丙基三乙氧基硅烷溶液中浸渍改性，得到氨基改性介孔二氧化钛中空微球；
(2)将醋酸纤维素置于去离子水中制备得到醋酸纤维素分散液；
(3)在醋酸纤维素分散液中加入氨基改性介孔二氧化钛中空微球，搅拌10h后过滤洗涤，制备得到装载醋酸纤维素的氨基改性介孔二氧化钛中空微球；
(4)将装载醋酸纤维素的氨基改性介孔二氧化钛中空微球置于去离子水中，随后加入戊二醛，40℃下温反应10h后过滤洗涤，随后在330℃下煅烧10h制备得到吸附改性介孔二氧化钛中空微球。
S3：将喷射改性后的聚合物单丝在60℃下进行纺丝；
S4：将纺丝后的纤维进行拉升、收卷后制备得到吸附型纤维。
实施例3：
一种吸附型纤维的制备方法，包括以下制备步骤：
S1：将涤纶聚合物树脂颗粒进行熔融，随后喷丝，制备得到聚合物单丝；
S2：将聚合物单丝采用含介孔二氧化钛中空微球改性液进行喷射改性；其中，介孔二氧化钛中空微球改性液包括吸附改性介孔二氧化钛中空微球和环氧改性聚氨酯树脂乳液，吸附改性介孔二氧化钛中空微球的含量为10wt％；喷射量为纤维质量的6wt％；
所述吸附改性介孔二氧化钛中空微球的制备方法如下：
(1)将介孔二氧化钛中空微球置于的浓度为5wt％的氨丙基三乙氧基硅烷溶液中浸渍改性，得到氨基改性介孔二氧化钛中空微球；
(2)将醋酸纤维素置于去离子水中制备得到醋酸纤维素分散液；
(3)在醋酸纤维素分散液中加入氨基改性介孔二氧化钛中空微球，搅拌30h后过滤洗涤，制备得到装载醋酸纤维素的氨基改性介孔二氧化钛中空微球；
(4)将装载醋酸纤维素的氨基改性介孔二氧化钛中空微球置于去离子水中，随后加入戊二醛，70℃下温反应3h后过滤洗涤，随后在340℃下煅烧7h制备得到吸附改性介孔二氧化钛中空微球。
S3：将喷射改性后的聚合物单丝在80℃下进行纺丝；
S4：将纺丝后的纤维进行拉升、收卷后制备得到吸附型纤维。
实施例4：
一种吸附型纤维的制备方法，包括以下制备步骤：
S1：将涤纶聚合物树脂颗粒进行熔融，随后喷丝，制备得到聚合物单丝；
S2：将聚合物单丝采用含介孔二氧化钛中空微球改性液进行喷射改性；其中，介孔二氧化钛中空微球改性液包括吸附改性介孔二氧化钛中空微球和环氧改性聚氨酯树脂乳液，吸附改性介孔二氧化钛中空微球的含量为8wt％；喷射量为纤维质量的6wt％；
所述吸附改性介孔二氧化钛中空微球的制备方法如下：
(1)将介孔二氧化钛中空微球置于的浓度为5wt％的氨丙基三乙氧基硅烷溶液中浸渍改性，得到氨基改性介孔二氧化钛中空微球；
(2)将醋酸纤维素置于去离子水中制备得到醋酸纤维素分散液；
(3)在醋酸纤维素分散液中加入氨基改性介孔二氧化钛中空微球，搅拌18h后过滤洗涤，制备得到装载醋酸纤维素的氨基改性介孔二氧化钛中空微球；
(4)将装载醋酸纤维素的氨基改性介孔二氧化钛中空微球置于去离子水中，随后加入戊二醛，65℃下温反应4h后过滤洗涤，随后在340℃下煅烧8h制备得到吸附改性介孔二氧化钛中空微球。
S3：将喷射改性后的聚合物单丝在70℃下进行纺丝；
S4：将纺丝后的纤维进行拉升、收卷后制备得到吸附型纤维。
实施例5：
一种吸附型纤维的制备方法，包括以下制备步骤：
S1：将涤纶聚合物树脂颗粒进行熔融，随后喷丝，制备得到聚合物单丝；
S2：将聚合物单丝采用含介孔二氧化钛中空微球改性液进行喷射改性；其中，介孔二氧化钛中空微球改性液包括吸附改性介孔二氧化钛中空微球和环氧改性聚氨酯树脂乳液，吸附改性介孔二氧化钛中空微球的含量为6wt％；喷射量为纤维质量的6wt％；
所述吸附改性介孔二氧化钛中空微球的制备方法如下：
(1)将介孔二氧化钛中空微球置于的浓度为4wt％的氨丙基三乙氧基硅烷溶液中浸渍改性，得到氨基改性介孔二氧化钛中空微球；
(2)将醋酸纤维素置于去离子水中制备得到醋酸纤维素分散液；
(3)在醋酸纤维素分散液中加入氨基改性介孔二氧化钛中空微球，搅拌18h后过滤洗涤，制备得到装载醋酸纤维素的氨基改性介孔二氧化钛中空微球；
(4)将装载醋酸纤维素的氨基改性介孔二氧化钛中空微球置于去离子水中，随后加入戊二醛，60℃下温反应5h后过滤洗涤，随后在340℃下煅烧9h制备得到吸附改性介孔二氧化钛中空微球。
S3：将喷射改性后的聚合物单丝在60℃下进行纺丝；
S4：将纺丝后的纤维进行拉升、收卷后制备得到吸附型纤维。
对比例1：
一种纤维的制备方法，包括以下制备步骤：
S1：将涤纶聚合物树脂颗粒进行熔融，随后喷丝，制备得到聚合物单丝；
S2：将喷射改性后的聚合物单丝在70℃下进行纺丝；
S3：将纺丝后的纤维进行拉升、收卷后制备得到纤维。
实施例6：
一种吸附型纤维的制备方法，包括以下制备步骤：
S1：将涤纶聚合物树脂颗粒进行熔融，随后喷丝，制备得到聚合物单丝；
S2：将聚合物单丝采用含介孔二氧化钛中空微球改性液进行喷射改性；其中，介孔二氧化钛中空微球改性液包括吸附改性介孔二氧化钛中空微球和聚氨酯树脂乳液，吸附改性介孔二氧化钛中空微球的含量为7wt％；喷射量为纤维质量的6wt％；
所述吸附改性介孔二氧化钛中空微球的制备方法如下：
(1)将介孔二氧化钛中空微球置于的浓度为4wt％的氨丙基三乙氧基硅烷溶液中浸渍改性，得到氨基改性介孔二氧化钛中空微球；
(2)将醋酸纤维素置于去离子水中制备得到醋酸纤维素分散液；
(3)在醋酸纤维素分散液中加入氨基改性介孔二氧化钛中空微球，搅拌20h后过滤洗涤，制备得到装载醋酸纤维素的氨基改性介孔二氧化钛中空微球；
(4)将装载醋酸纤维素的氨基改性介孔二氧化钛中空微球置于去离子水中，随后加入戊二醛，50℃下温反应6h后过滤洗涤，随后在335℃下煅烧9h制备得到吸附改性介孔二氧化钛中空微球。
S3：将喷射改性后的聚合物单丝在70℃下进行纺丝；
S4：将纺丝后的纤维进行拉升、收卷后制备得到吸附型纤维。
实施例7：
一种吸附型纤维的制备方法，包括以下制备步骤：
S1：将涤纶聚合物树脂颗粒进行熔融，随后喷丝，制备得到聚合物单丝；
S2：将聚合物单丝采用含介孔二氧化钛中空微球改性液进行喷射改性；其中，介孔二氧化钛中空微球改性液包括吸附改性介孔二氧化钛中空微球和环氧改性聚氨酯树脂乳液，吸附改性介孔二氧化钛中空微球的含量为7wt％；喷射量为纤维质量的6wt％；
所述吸附改性介孔二氧化钛中空微球的制备方法如下：
(1)将醋酸纤维素置于去离子水中制备得到醋酸纤维素分散液；
(2)在醋酸纤维素分散液中加入介孔二氧化钛中空微球，搅拌20h后过滤洗涤，制备得到装载醋酸纤维素的氨基改性介孔二氧化钛中空微球；
(3)将装载醋酸纤维素的氨基改性介孔二氧化钛中空微球置于去离子水中，随后加入戊二醛，50℃下温反应6h后过滤洗涤，随后在335℃下煅烧9h制备得到吸附改性介孔二氧化钛中空微球。
S3：将喷射改性后的聚合物单丝在70℃下进行纺丝；
S4：将纺丝后的纤维进行拉升、收卷后制备得到吸附型纤维。
实施例8：
一种吸附型纤维的制备方法，包括以下制备步骤：
S1：将涤纶聚合物树脂颗粒进行熔融，随后喷丝，制备得到聚合物单丝；
S2：将聚合物单丝采用含介孔二氧化钛中空微球改性液进行喷射改性；其中，介孔二氧化钛中空微球改性液包括吸附改性介孔二氧化钛中空微球和环氧改性聚氨酯树脂乳液，吸附改性介孔二氧化钛中空微球的含量为7wt％；喷射量为纤维质量的6wt％；
所述吸附改性介孔二氧化钛中空微球的制备方法如下：
将介孔二氧化钛中空微球置于的浓度为4wt％的氨丙基三乙氧基硅烷溶液中浸渍改性，得到吸附改性介孔二氧化钛中空微球；
S3：将喷射改性后的聚合物单丝在70℃下进行纺丝；
S4：将纺丝后的纤维进行拉升、收卷后制备得到吸附型纤维。
实施例9：
一种吸附型纤维的制备方法，包括以下制备步骤：
S1：将涤纶聚合物树脂颗粒进行熔融，随后喷丝，制备得到聚合物单丝；
S2：将聚合物单丝采用含介孔二氧化钛中空微球改性液进行喷射改性；其中，介孔二氧化钛中空微球改性液包括吸附改性介孔二氧化钛中空微球和环氧改性聚氨酯树脂乳液，吸附改性介孔二氧化钛中空微球的含量为7wt％；喷射量为纤维质量的6wt％；
所述吸附改性介孔二氧化钛中空微球的制备方法如下：
(1)将介孔二氧化钛中空微球置于的浓度为4wt％的氨丙基三乙氧基硅烷溶液中浸渍改性，得到氨基改性介孔二氧化钛中空微球；
(2)将醋酸纤维素置于去离子水中制备得到醋酸纤维素分散液；
(3)在醋酸纤维素分散液中加入氨基改性介孔二氧化钛中空微球，搅拌20h后过滤洗涤，制备得到装载醋酸纤维素的氨基改性介孔二氧化钛中空微球；
(4)在335℃下煅烧9h制备得到吸附改性介孔二氧化钛中空微球。
S3：将喷射改性后的聚合物单丝在70℃下进行纺丝；
S4：将纺丝后的纤维进行拉升、收卷后制备得到吸附型纤维。
将上述对比例和实施例制备得到的纤维纺织成克重为120g/m2的织物，进行甲醛吸附测试计算甲醛吸附量，其中洗涤后吸附量为分别测定实施例、对比例水洗10次后测试，测试时甲醛的初始浓度为30mg/m3，风速为0.08m/s，结果如下表所示。
项目 吸附量(mg/g) 洗涤后吸附量(mg/g)
实施例1 660 605
实施例2 624 573
实施例3 743 682
实施例4 687 626
实施例5 645 593
对比例1 34 /
实施例6 572 326
实施例7 563 310
实施例8 214 182
实施例9 493 442
由上述实施例和对比例可知，本发明制备得到的吸附纤维纺织成织物后具有良好的甲醛吸附作用，由对比例6和7可知，为采用环氧改性聚氨酯乳液或未进行氨基改性，制备得到的纤维不耐水洗，由实施例8和9可知，未进行醋酸纤维素装载的中空介孔二氧化钛中空微球吸附能力较弱，且未对醋酸纤维素进行交联，制备得到的吸附纤维吸附能力也相对较差。

Claims (8)

1.一种吸附型纤维的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
S1：将聚合物树脂颗粒进行熔融，随后喷丝，制备得到聚合物单丝；
S2：将聚合物单丝采用含介孔二氧化钛中空微球改性液进行喷射改性；
S3：将喷射改性后的聚合物单丝进行纺丝；
S4：将纺丝后的纤维进行拉升、收卷后制备得到吸附型纤维；
所述含介孔二氧化钛中空微球改性液包括吸附改性介孔二氧化钛中空微球和环氧改性聚氨酯树脂乳液；
所述吸附改性介孔二氧化钛中空微球的制备方法如下：
（1）将介孔二氧化钛中空微球置于氨丙基三乙氧基硅烷溶液中浸渍改性，得到氨基改性介孔二氧化钛中空微球；
（2）将醋酸纤维素置于去离子水中制备得到醋酸纤维素分散液；
（3）在醋酸纤维素分散液中加入氨基改性介孔二氧化钛中空微球，搅拌后过滤洗涤，制备得到装载醋酸纤维素的氨基改性介孔二氧化钛中空微球；
（4）将装载醋酸纤维素的氨基改性介孔二氧化钛中空微球置于去离子水中，随后加入戊二醛，保温反应后过滤洗涤，随后在高温下煅烧制备得到吸附改性介孔二氧化钛中空微球。
2.根据权利要求1所述的一种吸附型纤维的制备方法，其特征在于，所述聚合物树脂包括涤纶、氨纶中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种吸附型纤维的制备方法，其特征在于，所述吸附改性介孔二氧化钛中空微球的含量为5-10wt%。
4.根据权利要求1所述的一种吸附型纤维的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述氨丙基三乙氧基硅烷溶液的浓度为3-5wt%。
5.根据权利要求1所述的一种吸附型纤维的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述 搅拌时间为10-30h。
6.根据权利要求1所述的一种吸附型纤维的制备方法，其特征在于，步骤（4）中所述保温反应温度为40-70℃，时间为3-10h。
7.根据权利要求1所述的一种吸附型纤维的制备方法，其特征在于，步骤（4）中所述煅烧温度为330-340℃，时间为7-10h。
8.根据权利要求1所述的一种吸附型纤维的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述纺丝温度为60-80℃。
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