CN114737271B - 一种抗静电锦纶面料处理方法 - Google Patents

一种抗静电锦纶面料处理方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及锦纶面料制作领域，具体公开了一种抗静电锦纶面料处理方法，包括如下步骤：将锦纶切片、三烯丙基异三聚氰酸脂、功能性纳米粒子在双螺杆挤出机中共混造粒，制得第一母粒；将石墨烯、锦纶切片、油性剂混合，熔融造粒，制得第二母粒；将第一母粒和第二母粒熔融纺丝，制得石墨烯锦纶纤维；将竹浆纤维浸泡于浸泡液中，浸泡时间3‑4h，得到改性竹浆纤维；将石墨烯锦纶纤维和改性竹浆纤维捻合成纱线，最后纱线经编得到抗静电锦纶面料。本申请可提高抗静电面料的抗静电耐用性。

Description

一种抗静电锦纶面料处理方法
技术领域
本申请涉及锦纶面料制作领域，更具体地说，它涉及一种抗静电锦纶面料处理方法。
背景技术
静电会使得纺织面料在使用过程中吸附浮尘，衣服粘附于身体上让人感到不适，甚至，带有静电的人体接触金属物件时，人体容易收到静电刺激。
为了减少上述静电所造成的不便，市场上推出了导电纤维，如金属纤维、碳纤维和镀银纤维按照一定的方式和一定的比例添加进纺织面料中，导电纤维的抗静电方式有两种，其中一种方式是不接触地面，通过向空气中电晕放电的方式释放电子、另一种方式是通过接触地面，面料上的静电通过导电纤维导入地面。
但在实际应用中，纺织面料的导电性会随着洗涤的次数增加而逐渐变弱。
发明内容
为了提高抗静电面料的抗静电耐用性，本申请提供一种抗静电锦纶面料处理方法。
本申请提供的一种抗静电锦纶面料处理方法，采用如下的技术方案：
一种抗静电锦纶面料处理方法，包括如下步骤：
S1、将重量份50-60份锦纶切片、2-3份三烯丙基异三聚氰酸脂、8-12份功能性纳米粒子在双螺杆挤出机中共混造粒，制得第一母粒；
S2、将重量份6-11份石墨烯、32-46份锦纶切片、4-10份油性剂混合，熔融造粒，制得第二母粒；
S3、将第一母粒和第二母粒熔融纺丝，制得石墨烯锦纶纤维，第一母粒和第二母粒的重量比为(3-4)：1；
S4、将竹浆纤维浸泡于浸泡液中，浸泡温度30-32℃，浸泡时间3-4h，得到改性竹浆纤维；
S5、将石墨烯锦纶纤维和改性竹浆纤维捻合成纱线，最后纱线经编得到抗静电锦纶面料；其中，所述功能性纳米粒子包括有纳米氧化铟和纳米二氧化硅，纳米氧化铟和纳米二氧化硅的质量比为1：(2-3)；
所述浸泡液由以下重量份的原料组成：15-20份端含氢硅油、10-12份十三醇聚氧乙烯醚、10-16份双烯丙基聚醚、3-5份双烯丙基胺、4-8份异丙醇和1-2份氯铂酸。
通过采用上述技术方案，第一母粒和第二母粒熔融纺丝所制得石墨锦纶纤维具有抗静电能力的同时，石墨锦纶纤维还具有较好的韧性，功能性纳米粒子中的纳米氧化铟和纳米二氧化硅协同作用于第二母粒中的石墨烯，一方面能有效降低所制得的石墨烯锦纶纤维的电阻率，使得面料的抗静电性能更佳、另一方面提高石墨烯锦纶纤维的耐磨性和连续性，使得石墨烯锦纶纤维在使用过程中和洗涤过程中不易发生纤维断裂和纤维拉伸变形的现象，从而提高抗静电面料的抗静电耐用性；
抗静电锦纶面料由石墨烯锦纶纤维和改性竹浆纤维捻合成纱线，并用纱线经编而成，一方面竹浆纤维能增加面料透气性，用于制作衣服面料时，能有效使得使用者的肌肤保持干爽感、另一方面竹浆纤维经过改性后使得纱线的耐酸和耐碱性能增强，从而使得面料在洗涤过程中，减少碱性洗衣粉对面料纱线的破坏，使得纱线中的墨烯锦纶纤维保持连续性，从而更进一步地提高抗静电面料的抗静电耐用性。
优选的，所述石墨烯为改性石墨烯，所述改性石墨烯的制备如下：
A1、取重量份100-120份石墨烯、1-2份月桂醇硫酸钠、500-600份水混合并置于25KHz-30KHz的超声波条件下处理30-60min，得到石墨烯溶液；
A2、将石墨烯溶液置于5-15Pa的真空中冷冻干燥后用功率为1000-2000W的空气等离子体处理10-15min，得到预成品；
A3、将预成品浸入体积浓度15-20％的苯甲酰氯溶液中静置20-30min，升温至40-50℃并加入重量份10-15份的椰子油伯胺，搅拌60-120min、过滤、烘干，得到改性石墨烯。
通过采用上述技术方案，石墨烯、月桂醇硫酸钠和水在超声波的作用下进行分散和细化，接着利用高能空气等离子体处理，使得石墨烯表面实现部分的有机化，有效降低石墨烯表面的表面能，接着利用苯甲酰氯和椰子油伯胺浸泡处理，使得石墨烯表面有机化继续扩大，接枝大量的烷基和胺基，从而使得石墨烯与锦纶有更好的相容性，同时在三烯丙基异三聚氰酸脂的作用下更好地与功能性纳米粒子有序结合，从而提高石墨烯锦纶纤维的耐磨性和连续性。
优选的，所述石墨烯锦纶纤维的细度为35-75旦尼尔，所述改性竹浆纤维的细度为100-125旦尼尔。
通过采用上述技术方案，上述纤维细度范围内，石墨烯锦纶纤维和改性竹浆纤维所捻合的纱线其抗静电耐用性最佳。
优选的，所述功能性纳米粒子还包括有纳米二氧化钛，纳米氧化铟、纳米二氧化硅和纳米二氧化钛的质量比为1：(2-3)：(1-2)。
通过采用上述技术方案，上述比例范围所组成的功能性纳米粒子，除了提高抗静电面料的抗静电耐用性外，还有效增强抗静电面料的抗氧化性，使得抗静电面料不易氧化而影响导电性能。
优选的，所述纳米二氧化钛的晶型为金红石型、锐钛矿型和板钛矿型中的一种，更优的是金红石型。
通过采用上述技术方案，金红石型的二氧化钛因晶格小而紧密，对光的反射和散射能力较强，当抗静电面料涂有染料时，有效保护染料，减少染料的光化学氧化。
优选的，所述纳米氧化铟为改性纳米氧化铟，所述改性纳米氧化铟的制备如下：将重量份60份纳米氧化铟分散于体积比为1:(1-2)的丁二醇与原甲酸三乙酯的有机溶剂中，升温至32-40℃，60-75KHz超声震荡20-30min，然后向有机溶剂中加入10-12份甲苯磺酸，升温至45-55℃，85KHz超声震荡10min，过滤后将滤渣置于130-145℃中真空干燥得到改性纳米氧化铟。
通过采用上述技术方案，经过改性后的纳米氧化铟其表面效应活跃，在熔融纺丝制得石墨烯锦纶纤维的过程中，改性纳米氧化铟会与改性石墨烯结合，并在三烯丙基异三聚氰酸脂的作用下与纳米二氧化硅和纳米二氧化钛紧密结合，从而提高石墨烯锦纶纤维的耐磨性和连续性。
优选的，所述油性剂为聚对聚酯型聚氨酯和乙二醇独乙醚混合物，所述聚对聚酯型聚氨酯和所述乙二醇独乙醚的质量比为1:(1-2)。
通过采用上述技术方案，在聚对聚酯型聚氨酯和乙二醇独乙醚的协同作用下使得石墨烯与锦纶切片更加均匀地结合，油性剂按上述比例范围添加进石墨烯和锦纶切片熔融造粒，所制得的第二母粒品质更有利于后续第一母粒和第二母粒熔融纺丝制得石墨烯锦纶纤维。
优选的，所述浸泡液的PH值为6.2-6.8。
通过采用上述技术方案，在上述弱酸环境下浸泡所制得的改性竹浆纤维，其纤维的紧密性更强，同时脆性下降，有利于抗静电面料的耐磨性和耐洗性。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
(1)能有效降低所制得的石墨烯锦纶纤维的电阻率，使得面料的抗静电性能更佳。(2)提高石墨烯锦纶纤维的耐磨性和连续性，使得石墨烯锦纶纤维在使用过程中和洗涤过程中不易发生纤维断裂和纤维拉伸变形的现象，从而提高抗静电面料的抗静电耐用性。(3)有效增强抗静电面料的抗氧化性，使得抗静电面料不易氧化而影响导电性能。
具体实施方式
实施例
实施例1
制备步骤如下：
S1、将重量份50kg锦纶切片、2kg三烯丙基异三聚氰酸脂、4kg纳米氧化铟和8kg纳米二氧化硅在双螺杆挤出机中共混造粒，制得第一母粒，其中纳米氧化铟的平均粒径为50nm，纳米二氧化硅的平均粒径为30nm；
S2、将重量份6kg石墨烯、32kg锦纶切片、5kg聚对聚酯型聚氨酯和5kg乙二醇独乙醚混合，熔融造粒，制得第二母粒，其中聚对聚酯型聚氨酯采用的是Elastollan 575A；
S3、将60kg第一母粒和20kg第二母粒熔融纺丝，制得石墨烯锦纶纤维；
S4、将100kg竹浆纤维浸泡于浸泡液中，浸泡温度30℃，浸泡时间4h，得到改性竹浆纤维；
S5、将石墨烯锦纶纤维和改性竹浆纤维捻合成纱线，最后纱线经编得到抗静电锦纶面料，其中石墨烯锦纶纤维的细度为35旦尼尔，改性竹浆纤维的细度为100旦尼尔；
其中，浸泡液的制备如下：
取15kg端含氢硅油、10kg十三醇聚氧乙烯醚、10kg双烯丙基聚醚、3kg双烯丙基胺、4kg异丙醇和1kg氯铂酸放置于釜体中，搅拌30min，搅拌温度28℃，制得浸泡液。
十三醇聚氧乙烯醚选用的是佳音化工9040-30-5，双烯丙基聚醚选用的是江苏雷恩环保科技有限公司9003-11-6。
实施例2
S1、将重量份55kg锦纶切片、2.5kg三烯丙基异三聚氰酸脂、3kg纳米氧化铟和6kg纳米二氧化硅在双螺杆挤出机中共混造粒，制得第一母粒，其中纳米氧化铟的平均粒径为50nm，纳米二氧化硅的平均粒径为30nm；
S2、将重量份8kg石墨烯、40kg锦纶切片、3kg聚对聚酯型聚氨酯和6kg乙二醇独乙醚混合，熔融造粒，制得第二母粒，其中聚对聚酯型聚氨酯采用的是Elastollan 575A；
S3、将35kg第一母粒和10kg第二母粒熔融纺丝，制得石墨烯锦纶纤维；
S4、将70kg竹浆纤维浸泡于浸泡液中，浸泡温度31℃，浸泡时间3.5h，得到改性竹浆纤维；
S5、将石墨烯锦纶纤维和改性竹浆纤维捻合成纱线，最后纱线经编得到抗静电锦纶面料，其中石墨烯锦纶纤维的细度为65旦尼尔，改性竹浆纤维的细度为110旦尼尔；
其中，浸泡液的制备如下：
取18kg端含氢硅油、11kg十三醇聚氧乙烯醚、14kg双烯丙基聚醚、4kg双烯丙基胺、6kg异丙醇和1.5kg氯铂酸放置于釜体中，搅拌30min，搅拌温度28℃，制得浸泡液。
十三醇聚氧乙烯醚选用的是佳音化工9040-30-5，双烯丙基聚醚选用的是江苏雷恩环保科技有限公司9003-11-6。
实施例3
S1、将重量份60kg锦纶切片、3kg三烯丙基异三聚氰酸脂、3kg纳米氧化铟和5kg纳米二氧化硅在双螺杆挤出机中共混造粒，制得第一母粒，其中纳米氧化铟的平均粒径为50nm，纳米二氧化硅的平均粒径为30nm；
S2、将重量份11kg石墨烯、46kg锦纶切片、1.5kg聚对聚酯型聚氨酯和2.5kg乙二醇独乙醚混合，熔融造粒，制得第二母粒，其中聚对聚酯型聚氨酯采用的是Elastollan 575A；
S3、将40kg第一母粒和10kg第二母粒熔融纺丝，制得石墨烯锦纶纤维；
S4、将60kg竹浆纤维浸泡于浸泡液中，浸泡温度32℃，浸泡时间3h，得到改性竹浆纤维；
S5、将石墨烯锦纶纤维和改性竹浆纤维捻合成纱线，最后纱线经编得到抗静电锦纶面料，其中石墨烯锦纶纤维的细度为75旦尼尔，改性竹浆纤维的细度为125旦尼尔；
其中，浸泡液的制备如下：
取20kg端含氢硅油、12kg十三醇聚氧乙烯醚、16kg双烯丙基聚醚、5kg双烯丙基胺、8kg异丙醇和2kg氯铂酸放置于釜体中，搅拌30min，搅拌温度28℃，制得浸泡液。
十三醇聚氧乙烯醚选用的是佳音化工9040-30-5，双烯丙基聚醚选用的是江苏雷恩环保科技有限公司9003-11-6。
实施例4
本实施例与实施例2的区别在于，本实施例中的石墨烯为改性石墨烯，具体制备如下：
A1、取重量份110kg石墨烯、1.5kg月桂醇硫酸钠、550kg水混合并置于28KHz的超声波条件下处理40min，得到石墨烯溶液；
A2、将石墨烯溶液置于10Pa的真空中冷冻干燥后用功率为1500W的空气等离子体处理11min，得到预成品；
A3、将预成品浸入体积浓度18％的苯甲酰氯溶液中静置23min，升温至45℃并加入13kg的椰子油伯胺，搅拌80min、过滤、烘干，得到改性石墨烯。
实施例5
本实施例与实施例2的区别在于，本实施例中石墨烯锦纶纤维的细度为80旦尼尔，改性竹浆纤维的细度为60旦尼尔。
实施例6
本实施例与实施例2的区别在于，本实施例中石墨烯锦纶纤维的细度为20旦尼尔，改性竹浆纤维的细度为160旦尼尔。
实施例7
本实施例与实施例2的区别在于，本实施例中功能性纳米粒子还包括有5kg纳米二氧化钛，纳米氧化钛的平均粒径为20nm，纳米氧化钛的晶型为锐钛矿型。
实施例8
本实施例与实施例2的区别在于，本实施例中功能性纳米粒子还包括有10kg纳米二氧化钛，纳米氧化钛的平均粒径为20nm，纳米氧化钛的晶型为板钛矿型。
实施例9
本实施例与实施例7的区别在于，本实施例中的纳米二氧化钛的晶型为金红石型。
实施例10
本实施例与实施例2的区别在于，本实施例中的纳米氧化铟为改性纳米氧化铟，具体制备如下：
将60kg纳米氧化铟分散于1L丁二醇与1.5L原甲酸三乙酯的有机溶剂中，升温至38℃，70KHz超声震荡25min，然后向有机溶剂中加入11kg甲苯磺酸，升温至50℃，85KHz超声震荡10min，过滤后将滤渣置于135℃中真空干燥得到改性纳米氧化铟。
实施例11
本实施例与实施例4的区别在于，本实施例中的纳米氧化铟为改性纳米氧化铟，具体制备如下：
将60kg纳米氧化铟分散于1L丁二醇与1.5L原甲酸三乙酯的有机溶剂中，升温至38℃，70KHz超声震荡25min，然后向有机溶剂中加入11kg甲苯磺酸，升温至50℃，85KHz超声震荡10min，过滤后将滤渣置于135℃中真空干燥得到改性纳米氧化铟。
实施例12
本实施例与实施例2的区别在于，本实施例中的浸泡液的PH值为6.5。
实施例13
本实施例与实施例2的区别在于，本实施例中的浸泡液的PH值为5。
对比例
对比例1
本对比例与实施例2的区别在于，本对比例仅用第二母粒熔融纺丝制得石墨烯锦纶纤维。
对比例2
本对比例与实施例2的区别在于，本对比例所用的竹浆纤维并没有进行改性处理。
对比例3
本对比例与实施例2的区别在于，本对比例没有加入纳米氧化铟和纳米二氧化硅，用等量的锦纶切片替代功能性纳米粒子。
对比例4
本对比例与实施例2的区别在于，本对比例仅加入纳米氧化铟，用等量的纳米氧化铟替代纳米二氧化硅。
对比例5
本对比例与实施例2的区别在于，本对比例仅加入纳米二氧化硅，用等量的纳米二氧化硅替代纳米氧化铟。
性能检测试验
按照GB/T 12703《纺织品静电性能的评点》对实施例1-13和对比例1-5所制得的抗静电面料进行电阻率的测定，试验内容和试验数据如下：
试验一：待测试面料规格为5cm×5cm，测定电阻率；
试验二：用PH值为8-9的洗衣粉洗涤试验一的待测面料，洗涤次数为50次，单次洗涤时间为60min，单次洗涤洗衣粉的用量为0.1kg，洗涤用水量为1L，洗涤所选用的洗衣机型号为MG100-1451WDY-G21G，测定洗涤后的电阻变化率，(试验后电阻率-试验前电阻率)÷试验前电阻率×100％；
试验三：将试验一的待测试面料浸泡于体积浓度为8％的双氧水中，单次浸泡时间为3h，浸泡次数为10次，测定浸泡后的电阻变化率，(试验后电阻率-试验前电阻率)÷试验前电阻率×100％。
根据表中实施例2与实施例4、实施例10和实施例11的数据可知，用改性纳米氧化铟和改性石墨烯所制得的抗静电锦纶面料其抗静电性能更佳，同时，经多次洗涤后的抗静电面料的抗静电耐用性表现的更好，洗涤后的电阻变化率均较低。
根据表中实施例2与实施例7-9的数据可知，当功能性纳米粒子由纳米氧化铟、纳米二氧化硅和纳米二氧化钛三者组时，洗涤后的电阻变化率降低的同时抗静电面料的抗氧化性也增强，双氧水多次浸泡后的电阻变化率也同样下降。
根据表中实施例2与对比例1和对比例2的数据可知，由第一母料和第二母料熔融纺丝而成的石墨烯锦纶纤维和改性后的竹浆纤维捻合成纱线，最后纱线经编得到抗静电锦纶面料其抗静电性能更佳，且经多次洗涤后的抗静电面料的抗静电耐用性更好。
根据表中实施例2与对比例3-5的数据可知，当第一母粒的制备中不加入功能性纳米粒子或者仅仅加入纳米氧化铟和纳米二氧化硅中的一种，其抗静电性能均有所下降，且经多次洗涤后的抗静电面料的抗静电耐用性也下降。
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法的保护。

Claims (6)

1.一种抗静电锦纶面料处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将重量份50-60份锦纶切片、2-3份三烯丙基异三聚氰酸脂、8-12份功能性纳米粒子在双螺杆挤出机中共混造粒，制得第一母粒；
S2、将重量份6-11份石墨烯、32-46份锦纶切片、4-10份油性剂混合，熔融造粒，制得第二母粒；
S3、将第一母粒和第二母粒熔融纺丝，制得石墨烯锦纶纤维，第一母粒和第二母粒的重量比为(3-4)：1；
S4、将竹浆纤维浸泡于浸泡液中，浸泡温度30-32℃，浸泡时间3-4h，得到改性竹浆纤维；
S5、将石墨烯锦纶纤维和改性竹浆纤维捻合成纱线，最后纱线经编得到抗静电锦纶面料；
其中，所述功能性纳米粒子包括有纳米氧化铟和纳米二氧化硅，纳米氧化铟和纳米二氧化硅的质量比为1：(2-3)；
所述浸泡液由以下重量份的原料组成：
15-20份端含氢硅油、10-12份十三醇聚氧乙烯醚、10-16份双烯丙基聚醚、3-5份双烯丙基胺、4-8份异丙醇和1-2份氯铂酸；
所述功能性纳米粒子还包括有纳米二氧化钛，纳米氧化铟、纳米二氧化硅和纳米二氧化钛的质量比为1：(2-3)：(1-2)；
所述油性剂为聚对聚酯型聚氨酯和乙二醇独乙醚混合物，所述聚对聚酯型聚氨酯和所述乙二醇独乙醚的质量比为1:(1-2)。
2.根据权利要求1中所述的一种抗静电锦纶面料处理方法，其特征在于，所述石墨烯为改性石墨烯，所述改性石墨烯的制备如下：
A1、取重量份100-120份石墨烯、1-2份月桂醇硫酸钠、500-600份水混合并置于25KHz-30KHz的超声波条件下处理30-60min，得到石墨烯溶液；
A2、将石墨烯溶液置于5-15Pa的真空中冷冻干燥后用功率为1000-2000W的空气等离子体处理10-15min，得到预成品；
A3、将预成品浸入体积浓度15-20％的苯甲酰氯溶液中静置20-30min，升温至40-50℃并加入重量份10-15份的椰子油伯胺，搅拌60-120min、过滤、烘干，得到改性石墨烯。
3.根据权利要求1中所述的一种抗静电锦纶面料处理方法，其特征在于：所述石墨烯锦纶纤维的细度为35-75旦尼尔，所述改性竹浆纤维的细度为100-125旦尼尔。
4.根据权利要求1中所述的一种抗静电锦纶面料处理方法，其特征在于：所述纳米二氧化钛的晶型为金红石型、锐钛矿型和板钛矿型中的一种。
5.根据权利要求2中所述的一种抗静电锦纶面料处理方法，其特征在于，所述纳米氧化铟为改性纳米氧化铟，所述改性纳米氧化铟的制备如下：将重量份60份纳米氧化铟分散于体积比为1:(1-2)的丁二醇与原甲酸三乙酯的有机溶剂中，升温至32-40℃，60-75KHz超声震荡20-30min，然后向有机溶剂中加入10-12份甲苯磺酸，升温至45-55℃，85KHz超声震荡10min，过滤后将滤渣置于130-145℃中真空干燥得到改性纳米氧化铟。
6.根据权利要求1中所述的一种抗静电锦纶面料处理方法，其特征在于：所述浸泡液的pH值为6.2-6.8。
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