CN117646289A - 一种防污抗菌纺织面料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防污抗菌纺织面料及其制备方法,涉及纺织面料技术领域。本发明在制备防污抗菌纺织面料时,将3‑氨基吡咯与2,3‑环氧丙基三甲基氯化铵反应制得吡咯季铵盐单体;将吡咯、吡咯季铵盐单体和1‑氨基吡咯氧化聚合制得功能化聚吡咯纳米颗粒;将丙烯腈、3‑氨基丙烯和甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯通过水相聚合制得功能化丙烯腈共聚物;将功能化丙烯腈共聚物、功能化聚吡咯纳米颗粒、1,3‑丙二醛通过湿法纺丝制得聚丙烯腈纤维;将聚丙烯腈纤维用亚磷酸处理液和氨基硅油处理液依次处理制得防污抗菌纤维;通过纺织机对防污抗菌纤维进行纺织,制得防污抗菌纺织面料。本发明制得的防污抗菌纺织面料具有优良的阻燃性、抗菌性、防污性、抗静电性和力学性能。
Description
技术领域
本发明涉及纺织面料技术领域,具体为一种防污抗菌纺织面料及其制备方法。
背景技术
纺织面料是由纤维或纤维束通过织造、编织、钩编、缝制或其他方式制成的平面面料,用于制作衣物、家居用品和其他各种产品。按织造方法分,有纬编针织面料和经编针织面料两类。
纺织面料作为一种生活必需品,贯穿了人们衣食住行各个方面,与人们的生产生活紧密联系。随着人民群众生活水平的不断提高、时代的发展和技术的进步,人们对纺织面料的需求不再停留在鲜艳色彩和个性化图案方面,还包括舒适性和功能性等需求。普通纺织面料在生产和使用过程中容易受到各种污渍的污染并滋生细菌,对人们的健康造成潜在威胁。在近年来公共卫生和安全问题的影响下,消费者对具有防污抗菌和对健康有益的纺织面料正日益关注。因此,研发一种具有防污抗菌功能的纺织面料,使纺织面料在使用过程中保持干净清洁、卫生健康十分必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防污抗菌纺织面料及其制备方法,以解决现有技术中存在的问题。
为了解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:
一种防污抗菌纺织面料,所述防污抗菌纺织面料是将丙烯腈、3-氨基丙烯和甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯通过水相聚合制得功能化丙烯腈共聚物;将功能化丙烯腈共聚物、功能化聚吡咯纳米颗粒、1,3-丙二醛通过湿法纺丝制得聚丙烯腈纤维;将聚丙烯腈纤维用亚磷酸处理液和氨基硅油处理液依次处理制得防污抗菌纤维;通过纺织机对防污抗菌纤维进行纺织制得。
作为优化,所述功能化聚吡咯纳米颗粒是将吡咯、吡咯季铵盐单体和1-氨基吡咯氧化聚合制得。
作为优化,所述吡咯季铵盐单体是将3-氨基吡咯与2,3-环氧丙基三甲基氯化铵反应制得。
作为优化,所述亚磷酸处理液是将亚磷酸、偶氮二异丁腈和去离子水混合配制。
作为优化,所述氨基硅油处理液是将端氨基硅油DY-N201、硫酸溶液和N,N-二甲基甲酰胺混合配制。
一种防污抗菌纺织纤维的制备方法,包括以下制备步骤:
(1)将3-氨基吡咯、2,3-环氧丙基三甲基氯化铵、无水丙酮按质量比为1:(1~1.2):(20~24)混合均匀,在60~70℃,300~500r/min搅拌回流10~12h,过滤,用去离子水洗涤3~5次,在50~60℃,5~10Pa干燥5~7h,制得吡咯季铵盐单体;
(2)将六水合三氯化铁和去离子水按质量比为1:80~100混合均匀,在20~30℃,300~500r/min搅拌30~40min,加入六水合三氯化铁质量2~3倍的吡咯,六水合三氯化铁质量0.6~0.8倍的吡咯季铵盐单体,六水合三氯化铁质量0.6~0.8倍的1-氨基吡咯,在20~30℃,300~500r/min搅拌反应20~24h,抽滤,用无水乙醇和去离子水各洗涤3~5次,在5~10Pa,50~60℃干燥4~6h,制得功能化聚吡咯纳米颗粒;
(3)将丙烯腈、3-氨基丙烯、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯MPEG350A、硫酸铵、亚硫酸氢钠、偶氮二异丁腈和乙二醇按质量比为1:(0.2~0.3):(0.2~0.3):(0.06~0.08):(0.06~0.08):(0.01~0.03):(8~10)混合均匀,在氮气氛围下,40~50℃,300~500r/min搅拌反应2~3h,过滤,用去离子水洗涤3~5次,在5~10Pa,50~60℃干燥4~6h,制得功能化丙烯腈共聚物;
(4)将功能化丙烯腈共聚物、功能化聚吡咯纳米颗粒、1,3-丙二醛、三氟乙酸和二甲基亚砜按质量比为1:(0.2~0.4):(0.2~0.4):(0.02~0.04):(5~7)混合均匀,在40~50℃,300~500r/min搅拌8~10h,再在40~50℃静置20~24h,置于纺丝罐内,设置喷丝板孔数为50,孔直径为0.1mm,纺丝温度为40~50℃,纺丝速度为40~60m/min,质量分数为40~50%二甲基亚砜水溶液作为凝固浴,采用湿法纺丝工艺进行纺丝,用压强为0.3MPa的氮气进行挤压至凝固浴中,在40~50℃静置18~20min,用去离子水洗涤3~5次,在5~10Pa,70~80℃干燥4~6h,制得聚丙烯腈纤维;
(5)将亚磷酸、偶氮二异丁腈和去离子水按质量比为1:(0.03~0.05):(8~10)混合均匀,配制成亚磷酸处理液,将端氨基硅油DY-N201、质量分数为20~30%的硫酸溶液和N,N-二甲基甲酰胺按质量比为1:(0.05~0.07):(8~10)混合均匀,配制成氨基硅油处理液,将聚丙烯腈纤维浸没在亚磷酸处理液中,在70~80℃静置5~7h,取出,用去离子水洗涤3~5次,在5~10Pa,70~80℃干燥4~6h,再浸没在氨基硅油处理液中,在50~60℃静置5~7h,取出,用去离子水洗涤3~5次,在5~10Pa,70~80℃干燥4~6h,制得防污抗菌纤维,通过纺织机对防污抗菌纤维进行纺织,制得克重为200g/m2的防污抗菌纺织面料。
作为优化,步骤(1)所述吡咯季铵盐单体的反应过程如下:
作为优化,步骤(2)所述功能化聚吡咯纳米颗粒的反应过程如下:
作为优化,步骤(3)所述功能化丙烯腈共聚物的反应过程如下:
作为优化,步骤(4)所述聚丙烯腈纤维的反应过程如下:
与现有技术相比,本发明所达到的有益效果是:
本发明在制备防污抗菌纺织面料时,将3-氨基吡咯与2,3-环氧丙基三甲基氯化铵反应制得吡咯季铵盐单体;将吡咯、吡咯季铵盐单体和1-氨基吡咯氧化聚合制得功能化聚吡咯纳米颗粒;将丙烯腈、3-氨基丙烯和甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯通过水相聚合制得功能化丙烯腈共聚物;将功能化丙烯腈共聚物、功能化聚吡咯纳米颗粒、1,3-丙二醛通过湿法纺丝制得聚丙烯腈纤维;将聚丙烯腈纤维用亚磷酸处理液和氨基硅油处理液依次处理制得防污抗菌纤维;通过纺织机对防污抗菌纤维进行纺织制得。
首先,将3-氨基吡咯与2,3-环氧丙基三甲基氯化铵反应制得吡咯季铵盐单体;将吡咯、吡咯季铵盐单体和1-氨基吡咯氧化聚合制得功能化聚吡咯纳米颗粒,并在功能化聚吡咯纳米颗粒上引入氨基和季铵盐结构,季铵盐结构的引入可以赋予防污抗菌纺织面料良好的抗菌性,聚吡咯是一种导电高分子材料,可以在防污抗菌纺织面料内部形成导电通路,赋予防污抗菌纺织面料良好的抗静电性能;将丙烯腈、3-氨基丙烯和甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯通过水相聚合制得功能化丙烯腈共聚物,并在功能化丙烯腈共聚物分子侧链上引入氨基和大量醚键,大量醚键的引入可以赋予防污抗菌纺织面料优良的吸湿性能;将功能化丙烯腈共聚物、功能化聚吡咯纳米颗粒、1,3-丙二醛通过湿法纺丝制得聚丙烯腈纤维;1-3丙二醛与功能化丙烯腈共聚物、功能化聚吡咯纳米颗粒上的氨基通过席夫碱反应结合在一起,形成交联网络,抑制分子链间的相对滑移,从而提升防污抗菌纺织面料的力学性能。
其次,将聚丙烯腈纤维用亚磷酸处理液和氨基硅油处理液依次处理制得防污抗菌纤维;通过纺织机对防污抗菌纤维进行纺织制得防污抗菌纺织面料;用亚磷酸处理液对聚丙烯腈纤维进行处理,使亚磷酸上的P-H键与聚丙烯腈纤维上的碳氮双键通过磷氢加成结合,在聚丙烯腈纤维表面引入磷元素,赋予防污抗菌纺织面料优良的阻燃性能,再将聚丙烯腈纤维用氨基硅油处理液处理,使聚丙烯腈纤维表面的亚磷酸与氨基硅油上的氨基通过生成亚磷酰胺键结合,在聚丙烯腈纤维表面引入疏水长链,使聚丙烯腈纤维表面具有良好的疏水性,赋予防污抗菌纺织面料良好的防污性能。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例,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。
为了更清楚的说明本发明提供的方法,现通过以下实施例进行详细说明。
实施例1
一种防污抗菌纺织纤维的制备方法,主要包括以下制备步骤:
(1)将3-氨基吡咯、2,3-环氧丙基三甲基氯化铵、无水丙酮按质量比为1:1:20混合均匀,在60℃,300r/min搅拌回流12h,过滤,用去离子水洗涤3次,在50℃,5Pa干燥7h,制得吡咯季铵盐单体;
(2)将六水合三氯化铁和去离子水按质量比为1:80混合均匀,在20℃,300r/min搅拌40min,加入六水合三氯化铁质量2倍的吡咯,六水合三氯化铁质量0.6倍的吡咯季铵盐单体,六水合三氯化铁质量0.6倍的1-氨基吡咯,在20℃,300r/min搅拌反应24h,抽滤,用无水乙醇和去离子水各洗涤3次,在5Pa,50℃干燥6h,制得功能化聚吡咯纳米颗粒;
(3)将丙烯腈、3-氨基丙烯、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯MPEG350A、硫酸铵、亚硫酸氢钠、偶氮二异丁腈和乙二醇按质量比为1:0.2:0.2:0.06:0.06:0.01:8混合均匀,在氮气氛围下,40℃,300r/min搅拌反应3h,过滤,用去离子水洗涤3次,在5Pa,50℃干燥6h,制得功能化丙烯腈共聚物;
(4)将功能化丙烯腈共聚物、功能化聚吡咯纳米颗粒、1,3-丙二醛、三氟乙酸、二甲基亚砜按质量比为1:0.2:0.2:0.02:5混合均匀,在40℃,300r/min搅拌10h,再在40℃静置24h,置于纺丝罐内,设置喷丝板孔数为50,孔直径为0.1mm,纺丝温度为40℃,纺丝速度为40m/min,质量分数为40%二甲基亚砜水溶液作为凝固浴,采用湿法纺丝工艺进行纺丝,用压强为0.3MPa的氮气进行挤压至凝固浴中,在40℃静置20min,用去离子水洗涤3次,在5Pa,70℃干燥6h,制得聚丙烯腈纤维;
(5)将亚磷酸、偶氮二异丁腈和去离子水按质量比为1:0.03:8混合均匀,配制成亚磷酸处理液,将端氨基硅油DY-N201、质量分数为20%的硫酸溶液、N,N-二甲基甲酰胺按质量比为1:0.05:8混合均匀,配制成氨基硅油处理液,将聚丙烯腈纤维浸没在亚磷酸处理液中,在70℃静置5h,取出,用去离子水洗涤3次,在5Pa,70℃干燥6h,再浸没在氨基硅油处理液中,在50℃静置7h,取出,用去离子水洗涤3次,在5Pa,70℃干燥6h,制得防污抗菌纤维,通过纺织机对防污抗菌纤维进行纺织,制得克重为200g/m2的防污抗菌纺织面料。
实施例2
一种防污抗菌纺织纤维的制备方法,主要包括以下制备步骤:
(1)将3-氨基吡咯、2,3-环氧丙基三甲基氯化铵、无水丙酮按质量比为1:1.1:22混合均匀,在65℃,400r/min搅拌回流11h,过滤,用去离子水洗涤4次,在55℃,7.5Pa干燥6h,制得吡咯季铵盐单体;
(2)将六水合三氯化铁和去离子水按质量比为1:90混合均匀,在25℃,400r/min搅拌35min,加入六水合三氯化铁质量2.5倍的吡咯,六水合三氯化铁质量0.7倍的吡咯季铵盐单体,六水合三氯化铁质量0.7倍的1-氨基吡咯,在25℃,400r/min搅拌反应22h,抽滤,用无水乙醇和去离子水各洗涤4次,在7.5Pa,55℃干燥5h,制得功能化聚吡咯纳米颗粒;
(3)将丙烯腈、3-氨基丙烯、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯MPEG350A、硫酸铵、亚硫酸氢钠、偶氮二异丁腈和乙二醇按质量比为1:0.25:0.25:0.07:0.07:0.02:9混合均匀,在氮气氛围下,45℃,400r/min搅拌反应2.5h,过滤,用去离子水洗涤4次,在7.5Pa,55℃干燥5h,制得功能化丙烯腈共聚物;
(4)将功能化丙烯腈共聚物、功能化聚吡咯纳米颗粒、1,3-丙二醛、三氟乙酸、二甲基亚砜按质量比为1:0.3:0.3:0.03:6混合均匀,在45℃,400r/min搅拌9h,再在45℃静置22h,置于纺丝罐内,设置喷丝板孔数为50,孔直径为0.1mm,纺丝温度为45℃,纺丝速度为50m/min,质量分数为45%二甲基亚砜水溶液作为凝固浴,采用湿法纺丝工艺进行纺丝,用压强为0.3MPa的氮气进行挤压至凝固浴中,在45℃静置19min,用去离子水洗涤4次,在7.5Pa,75℃干燥5h,制得聚丙烯腈纤维;
(5)将亚磷酸、偶氮二异丁腈和去离子水按质量比为1:0.04:9混合均匀,配制成亚磷酸处理液,将端氨基硅油DY-N201、质量分数为25%的硫酸溶液、N,N-二甲基甲酰胺按质量比为1:0.06:9混合均匀,配制成氨基硅油处理液,将聚丙烯腈纤维浸没在亚磷酸处理液中,在75℃静置6h,取出,用去离子水洗涤4次,在7.5Pa,75℃干燥5h,再浸没在氨基硅油处理液中,在55℃静置6h,取出,用去离子水洗涤4次,在7.5Pa,75℃干燥5h,制得防污抗菌纤维,通过纺织机对防污抗菌纤维进行纺织,制得克重为200g/m2的防污抗菌纺织面料。
实施例3
一种防污抗菌纺织纤维的制备方法,主要包括以下制备步骤:
(1)将3-氨基吡咯、2,3-环氧丙基三甲基氯化铵、无水丙酮按质量比为1:1.2:24混合均匀,在70℃,500r/min搅拌回流10h,过滤,用去离子水洗涤5次,在60℃,10Pa干燥5h,制得吡咯季铵盐单体;
(2)将六水合三氯化铁和去离子水按质量比为1:100混合均匀,在30℃,500r/min搅拌30min,加入六水合三氯化铁质量3倍的吡咯,六水合三氯化铁质量0.8倍的吡咯季铵盐单体,六水合三氯化铁质量0.8倍的1-氨基吡咯,在30℃,500r/min搅拌反应20h,抽滤,用无水乙醇和去离子水各洗涤5次,在10Pa,60℃干燥4h,制得功能化聚吡咯纳米颗粒;
(3)将丙烯腈、3-氨基丙烯、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯MPEG350A、硫酸铵、亚硫酸氢钠、偶氮二异丁腈和乙二醇按质量比为1:0.3:0.3:0.08:0.08:0.03:10混合均匀,在氮气氛围下,50℃,500r/min搅拌反应2h,过滤,用去离子水洗涤5次,在10Pa,60℃干燥4h,制得功能化丙烯腈共聚物;
(4)将功能化丙烯腈共聚物、功能化聚吡咯纳米颗粒、1,3-丙二醛、三氟乙酸、二甲基亚砜按质量比为1:0.4:0.4:0.04:7混合均匀,在50℃,500r/min搅拌8h,再在50℃静置20h,置于纺丝罐内,设置喷丝板孔数为50,孔直径为0.1mm,纺丝温度为50℃,纺丝速度为60m/min,质量分数为50%二甲基亚砜水溶液作为凝固浴,采用湿法纺丝工艺进行纺丝,用压强为0.3MPa的氮气进行挤压至凝固浴中,在50℃静置18min,用去离子水洗涤5次,在10Pa,80℃干燥4h,制得聚丙烯腈纤维;
(5)将亚磷酸、偶氮二异丁腈和去离子水按质量比为1:0.05:10混合均匀,配制成亚磷酸处理液,将端氨基硅油DY-N201、质量分数为30%的硫酸溶液、N,N-二甲基甲酰胺按质量比为1:0.07:10混合均匀,配制成氨基硅油处理液,将聚丙烯腈纤维浸没在亚磷酸处理液中,在80℃静置5h,取出,用去离子水洗涤5次,在10Pa,80℃干燥4h,再浸没在氨基硅油处理液中,在60℃静置5h,取出,用去离子水洗涤5次,在10Pa,80℃干燥4h,制得防污抗菌纤维,通过纺织机对防污抗菌纤维进行纺织,制得克重为200g/m2的防污抗菌纺织面料。
对比例1
对比例1的防污抗菌纺织面料与实施例2的区别在于不进行步骤(1),将步骤(2)修改为:将六水合三氯化铁和去离子水按质量比为1:90混合均匀,在25℃,400r/min搅拌35min,加入六水合三氯化铁质量2.5倍的吡咯,六水合三氯化铁质量0.7倍的1-氨基吡咯,在25℃,400r/min搅拌反应22h,抽滤,用无水乙醇和去离子水各洗涤4次,在7.5Pa,55℃干燥5h,制得功能化聚吡咯纳米颗粒。其余步骤同实施例2。
对比例2
对比例2的防污抗菌纺织面料与实施例2的区别仅在于步骤(2),将步骤(2)修改为:将六水合三氯化铁和去离子水按质量比为1:90混合均匀,在25℃,400r/min搅拌35min,加入六水合三氯化铁质量2.5倍的吡咯,六水合三氯化铁质量0.7倍的吡咯季铵盐单体,在25℃,400r/min搅拌反应22h,抽滤,用无水乙醇和去离子水各洗涤4次,在7.5Pa,55℃干燥5h,制得功能化聚吡咯纳米颗粒。其余步骤同实施例2。
对比例3
对比例3的防污抗菌纺织面料与实施例2的区别在于不进行步骤(1)和步骤(2),将步骤(4)修改为:将功能化丙烯腈共聚物、1,3-丙二醛、三氟乙酸、二甲基亚砜按质量比为1:0.3:0.03:6混合均匀,在45℃,400r/min搅拌9h,再在45℃静置22h,置于纺丝罐内,设置喷丝板孔数为50,孔直径为0.1mm,纺丝温度为45℃,纺丝速度为50m/min,质量分数为45%二甲基亚砜水溶液作为凝固浴,采用湿法纺丝工艺进行纺丝,用压强为0.3MPa的氮气进行挤压至凝固浴中,在45℃静置19min,用去离子水洗涤4次,在7.5Pa,75℃干燥5h,制得聚丙烯腈纤维。其余步骤同实施例2。
对比例4
对比例4的防污抗菌纺织面料与实施例2的区别仅在于步骤(3),将步骤(3)修改为:将丙烯腈、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯MPEG350A、硫酸铵、亚硫酸氢钠、偶氮二异丁腈和乙二醇按质量比为1:0.25:0.25:0.07:0.07:0.02:9混合均匀,在氮气氛围下,45℃,400r/min搅拌反应2.5h,过滤,用去离子水洗涤4次,在7.5Pa,55℃干燥5h,制得功能化丙烯腈共聚物。其余步骤同实施例2。
对比例5
对比例5的防污抗菌纺织面料与实施例2的区别在于没有步骤(5),将步骤(4)修改为:将功能化丙烯腈共聚物、功能化聚吡咯纳米颗粒、1,3-丙二醛、三氟乙酸、二甲基亚砜按质量比为1:0.3:0.3:0.03:6混合均匀,在45℃,400r/min搅拌9h,再在45℃静置22h,置于纺丝罐内,设置喷丝板孔数为50,孔直径为0.1mm,纺丝温度为45℃,纺丝速度为50m/min,质量分数为45%二甲基亚砜水溶液作为凝固浴,采用湿法纺丝工艺进行纺丝,用压强为0.3MPa的氮气进行挤压至凝固浴中,在45℃静置19min,用去离子水洗涤4次,在7.5Pa,75℃干燥5h,制得防污抗菌纤维,用纺织机将防污抗菌纤维纺织成面料,制得防污抗菌纺织面料。其余步骤同实施例2。
对比例6
对比例6的防污抗菌纺织面料与实施例2的区别仅在于步骤(5),将步骤(5)修改为:将亚磷酸、偶氮二异丁腈和去离子水按质量比为1:0.04:9混合均匀,配制成亚磷酸处理液,将聚丙烯腈纤维浸没在亚磷酸处理液中,在75℃静置6h,取出,用去离子水洗涤4次,在7.5Pa,75℃干燥5h,制得防污抗菌纤维,用纺织机将防污抗菌纤维纺织成面料,制得防污抗菌纺织面料。其余步骤同实施例2。
测试例1
抗菌性能测试
测试方法:采用震荡法GB/T 20944.3-2018通过对比大肠杆菌在琼脂培养基培养16h的菌落数量计算抗菌率,从而分析实施例与对比例抗菌性能。结果见表1。
表1
抗菌率 | 抗菌率 | ||
实施例1 | 99.67% | 对比例1 | 60.90% |
实施例2 | 99.85% | 对比例2 | 99.67% |
实施例3 | 99.97% | 对比例3 | 65.89% |
对比例4 | 99.54% | ||
对比例5 | 99.87% | ||
对比例6 | 99.66% |
从表1中实施例1~3和对比例1~6的实验数据比较可发现,本发明制得的防污抗菌纺织面料具有良好的抗菌性能。
通过对比,实施例1~3的抗菌率大于对比例1和对比例3的抗菌率,说明在制备功能化聚吡咯纳米颗粒时,先将3-氨基吡咯与2,3-环氧丙基三甲基氯化铵反应制得吡咯季铵盐单体,再将吡咯季铵盐单体与吡咯、1-氨基吡咯氧化聚合制得功能化聚吡咯纳米颗粒,在功能化聚吡咯纳米颗粒上引入季铵盐结构,季铵盐结构的引入可以赋予防污抗菌纺织面料良好的抗菌性。
测试例2
阻燃性能测试
测试方法:根据GB/T5454-1997《纺织品燃烧性能试验氧指数法》用氧指数仪器测试实施例与对比例的极限氧指数。结果见表2。
表2
从表2中实施例1~3和对比例1~6的实验数据比较可发现,本发明制得的防污抗菌纺织面料具有良好的阻燃性能。
通过对比,实施例1~3的极限氧指数大于对比例2、对比例4和对比例5的极限氧指数,说明将1-氨基吡咯与吡咯季铵盐单体、吡咯氧化聚合制得功能化聚吡咯纳米颗粒,并在功能化聚吡咯纳米颗粒上引入氨基,将丙烯腈、3-氨基丙烯和甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯通过水相聚合制得功能化丙烯腈共聚物,并在功能化丙烯腈共聚物分子侧链上引入氨基;将功能化丙烯腈共聚物、功能化聚吡咯纳米颗粒、1,3-丙二醛通过湿法纺丝制得聚丙烯腈纤维;1-3丙二醛与功能化丙烯腈共聚物、功能化聚吡咯纳米颗粒上的氨基反应形成碳氮双键,再将制得的聚丙烯腈纤维用亚磷酸处理液进行处理,亚磷酸上的P-H键与碳氮双键通过磷氢加成结合,在聚丙烯腈纤维中引入磷元素,赋予防污抗菌纺织面料优良的阻燃性能。
通过对比,实施例1~3的极限氧指数大于对比例6的极限氧指数,说明将制得的聚丙烯腈纤维用亚磷酸处理液处理后再用氨基硅油处理液处理,使聚丙烯腈纤维中的亚磷酸与氨基硅油上的氨基通过生成亚磷酰胺键结合,在聚丙烯腈纤维中引入硅元素,赋予防污抗菌纺织面料优良的阻燃性能。
测试例3
力学性能测试
测试方法:根据GB/T 3923.2-2013《纺织品织物拉伸性能断裂强力的测定》测试实施例与对比例的断裂强力。结果见表3。
表3
断裂强力/N | 断裂强力/N | ||
实施例1 | 258 | 对比例1 | 221 |
实施例2 | 261 | 对比例2 | 230 |
实施例3 | 255 | 对比例3 | 234 |
对比例4 | 145 | ||
对比例5 | 220 | ||
对比例6 | 255 |
从表3中实施例1~3和对比例1~6的实验数据比较可发现,本发明制得的防污抗菌纺织面料具有良好的力学性能。
通过对比,实施例1~3的断裂强力大于对比例1和对比例5的断裂强力,说明将吡咯、吡咯季铵盐单体和1-氨基吡咯氧化聚合制得功能化聚吡咯纳米颗粒,并在功能化聚吡咯纳米颗粒上引入季铵盐结构;将聚丙烯腈纤维用亚磷酸处理液处理,在聚丙烯腈纤维中引入亚磷酸,亚磷酸与季铵盐通过正负电荷结合,形成交联网络,抑制分子链间的相对滑移,从而提升防污抗菌纺织面料的力学性能。
通过对比,实施例1~3的断裂强力大于对比例2、对比例3和对比例4的断裂强力,说明将吡咯、吡咯季铵盐单体和1-氨基吡咯氧化聚合制得功能化聚吡咯纳米颗粒,并在功能化聚吡咯纳米颗粒上引入氨基,将丙烯腈、3-氨基丙烯和甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯通过水相聚合制得功能化丙烯腈共聚物,并在功能化丙烯腈共聚物分子侧链上引入氨基;将功能化丙烯腈共聚物、功能化聚吡咯纳米颗粒、1,3-丙二醛通过湿法纺丝制得聚丙烯腈纤维;1-3丙二醛与功能化丙烯腈共聚物、功能化聚吡咯纳米颗粒上的氨基通过席夫碱反应结合在一起,形成交联网络,抑制分子链间的相对滑移,从而提升防污抗菌纺织面料的力学性能。
测试例4
抗静电性能测试
测试方法:根据GB/T 12703-1991采用半衰期法用10KV高压对置于旋转金属平台上的试样放电30s,当静电压稳定时,检测感应电压衰减到一半时的时间及半衰期,以半衰期的大小评定实施例与对比例的抗静电效果。结果见表4。
表4
从表4中实施例1~3和对比例1~6的实验数据比较可发现,本发明制得的防污抗菌纺织面料具有良好的抗静电性能。
通过对比,实施例1~3的半衰期小于对比例3的半衰期,说明将吡咯、吡咯季铵盐单体和1-氨基吡咯氧化聚合制得功能化聚吡咯纳米颗粒;在对功能化丙烯腈共聚物进行纺丝时,加入功能化聚吡咯纳米颗粒一起纺丝制得聚丙烯腈纤维,使功能化聚吡咯纳米颗粒分散在聚丙烯腈纤维中,聚吡咯是一种导电高分子材料,可以在防污抗菌纺织面料内部形成导电通路,赋予防污抗菌纺织面料良好的抗静电性能。
测试例5
防污性能测试
测试方法:先对实施例与对比例的质量进行称量,再将实施例与对比例浸没在去离子水中,1分钟后取出,静置至水滴不再滴落,再称量实施例与对比例的质量,并计算去离子水处理前后实施例与对比例的质量变化率。结果见表5。
表5
质量变化率 | 质量变化率 | ||
实施例1 | 2.45% | 对比例1 | 2.78% |
实施例2 | 2.89% | 对比例2 | 2.66% |
实施例3 | 2.17% | 对比例3 | 2.90% |
对比例4 | 2.56% | ||
对比例5 | 16.89% | ||
对比例6 | 15.57% |
从表5中实施例1~3和对比例1~6的实验数据比较可发现,本发明制得的防污抗菌纺织面料具有良好的防污性能。
通过对比,实施例1~3的质量变化率小于对比例5和对比例6的质量变化率,说明将聚丙烯腈纤维用亚磷酸处理液和氨基硅油处理液依次处理制得防污抗菌纤维;通过纺织机对防污抗菌纤维进行纺织制得防污抗菌纺织面料;用亚磷酸处理液对聚丙烯腈纤维进行处理,使亚磷酸上的P-H键与聚丙烯腈纤维上的碳氮双键通过磷氢加成结合,在聚丙烯腈纤维中引入亚磷酸,再将聚丙烯腈纤维用氨基硅油处理液处理,使聚丙烯腈纤维中的亚磷酸与氨基硅油上的氨基通过生成亚磷酰胺键结合,在聚丙烯腈纤维上引入疏水长链,使聚丙烯腈纤维表面具有良好的疏水性,赋予防污抗菌纺织面料良好的防污性能。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (10)
1.一种防污抗菌纺织面料,其特征在于,所述防污抗菌纺织面料是将丙烯腈、3-氨基丙烯和甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯通过水相聚合制得功能化丙烯腈共聚物;将功能化丙烯腈共聚物、功能化聚吡咯纳米颗粒、1,3-丙二醛通过湿法纺丝制得聚丙烯腈纤维;将聚丙烯腈纤维用亚磷酸处理液和氨基硅油处理液依次处理制得防污抗菌纤维;通过纺织机对防污抗菌纤维进行纺织制得。
2.根据权利要求1所述的一种防污抗菌纺织面料,其特征在于,所述功能化聚吡咯纳米颗粒是将吡咯、吡咯季铵盐单体和1-氨基吡咯氧化聚合制得。
3.根据权利要求2所述的一种防污抗菌纺织面料,其特征在于,所述吡咯季铵盐单体是将3-氨基吡咯与2,3-环氧丙基三甲基氯化铵反应制得。
4.根据权利要求1所述的一种防污抗菌纺织面料,其特征在于,所述亚磷酸处理液是将亚磷酸、偶氮二异丁腈和去离子水混合配制。
5.根据权利要求1所述的一种防污抗菌纺织面料,其特征在于,所述氨基硅油处理液是将端氨基硅油DY-N201、硫酸溶液和N,N-二甲基甲酰胺混合配制。
6.一种防污抗菌纺织面料的制备方法,其特征在于,包括以下制备步骤:
(1)将3-氨基吡咯、2,3-环氧丙基三甲基氯化铵、无水丙酮按质量比为1:(1~1.2):(20~24)混合均匀,在60~70℃,300~500r/min搅拌回流10~12h,过滤,用去离子水洗涤3~5次,在50~60℃,5~10Pa干燥5~7h,制得吡咯季铵盐单体;
(2)将六水合三氯化铁和去离子水按质量比为1:80~100混合均匀,在20~30℃,300~500r/min搅拌30~40min,加入六水合三氯化铁质量2~3倍的吡咯,六水合三氯化铁质量0.6~0.8倍的吡咯季铵盐单体,六水合三氯化铁质量0.6~0.8倍的1-氨基吡咯,在20~30℃,300~500r/min搅拌反应20~24h,抽滤,用无水乙醇和去离子水各洗涤3~5次,在5~10Pa,50~60℃干燥4~6h,制得功能化聚吡咯纳米颗粒;
(3)将丙烯腈、3-氨基丙烯、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯MPEG350A、硫酸铵、亚硫酸氢钠、偶氮二异丁腈和乙二醇按质量比为1:(0.2~0.3):(0.2~0.3):(0.06~0.08):(0.06~0.08):(0.01~0.03):(8~10)混合均匀,在氮气氛围下,40~50℃,300~500r/min搅拌反应2~3h,过滤,用去离子水洗涤3~5次,在5~10Pa,50~60℃干燥4~6h,制得功能化丙烯腈共聚物;
(4)将功能化丙烯腈共聚物、功能化聚吡咯纳米颗粒、1,3-丙二醛、三氟乙酸和二甲基亚砜按质量比为1:(0.2~0.4):(0.2~0.4):(0.02~0.04):(5~7)混合均匀,在40~50℃,300~500r/min搅拌8~10h,再在40~50℃静置20~24h,置于纺丝罐内,设置喷丝板孔数为50,孔直径为0.1mm,纺丝温度为40~50℃,纺丝速度为40~60m/min,质量分数为40~50%二甲基亚砜水溶液作为凝固浴,采用湿法纺丝工艺进行纺丝,用压强为0.3MPa的氮气进行挤压至凝固浴中,在40~50℃静置18~20min,用去离子水洗涤3~5次,在5~10Pa,70~80℃干燥4~6h,制得聚丙烯腈纤维;
(5)将亚磷酸、偶氮二异丁腈和去离子水按质量比为1:(0.03~0.05):(8~10)混合均匀,配制成亚磷酸处理液,将端氨基硅油DY-N201、质量分数为20~30%的硫酸溶液和N,N-二甲基甲酰胺按质量比为1:(0.05~0.07):(8~10)混合均匀,配制成氨基硅油处理液,将聚丙烯腈纤维浸没在亚磷酸处理液中,在70~80℃静置5~7h,取出,用去离子水洗涤3~5次,在5~10Pa,70~80℃干燥4~6h,再浸没在氨基硅油处理液中,在50~60℃静置5~7h,取出,用去离子水洗涤3~5次,在5~10Pa,70~80℃干燥4~6h,制得防污抗菌纤维,通过纺织机对防污抗菌纤维进行纺织,制得克重为200g/m2的防污抗菌纺织面料。
7.根据权利要求6所述的一种防污抗菌纺织面料的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述吡咯季铵盐单体的反应过程如下:
8.根据权利要求6所述的一种防污抗菌纺织面料的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述功能化聚吡咯纳米颗粒的反应过程如下:
9.根据权利要求6所述的一种防污抗菌纺织面料的制备方法,其特征在于,步骤(3)所述功能化丙烯腈共聚物的反应过程如下:
10.根据权利要求6所述的一种防污抗菌纺织面料的制备方法,其特征在于,步骤(4)所述聚丙烯腈纤维的反应过程如下:
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