一种抗静电羊绒制品及其制备方法与流程

1.本发明属于纺织领域，具体涉及一种抗静电羊绒制品及其制备方法。


背景技术：

2.随着科技的高速发展，计算机、手机等电器的迅速普及，人类生活环境中的电磁辐射干扰日益严重。在适宜穿着羊绒服饰的秋冬两季，却因为天气干燥加之空气中的浮尘颗粒，造成带电荷的机会增大，让人们备受静电的干扰。长期的静电干扰和侵袭会影响人的身心健康，使人产生焦躁、头痛、胸闷、咳嗽等反应；短期静电干扰和侵袭，也会对人的皮肤产生刺激，引起皮肤瘙痒，严重的还会引发支气管哮喘和心率失常等。因此由静电引起的安全危害日益引起人们的重视。自化纤高分子实现工业化开始，人们己经开始了提高化学纤维的导电率，制备导电纤维的工作，现已有多种导电纤维问世。
3.羊绒纤维是一种天然的蛋白质高聚物纤维，由多种氨基酸组成，也是到目前为止，人们所用的纤维中最复杂的一种。它不同于绵羊绒和山羊毛，特指产自于绒山羊皮肤根部的一种天然纤维，属稀有特种动物毛纤维，在世界动物纤维总量中，占比仅为0.2%。羊绒纤维具有“软黄金”、“纤维宝石”等美誉。
4.羊绒纤维的优良特性赋予了羊绒制品柔软、保暖、透气等优点，同时具有良好的吸湿性、回弹性，因此获得了广大消费者的青睐。但羊绒纤维结构特殊，所以羊绒织物在穿着和洗涤过程中也会产生一些困扰，如容易起球，影响美观以及由于回缩造成的尺寸不稳定等问题。另外，羊绒纤维的电阻率较大，导电能力较差，导致在羊绒衣物在穿着过程中容易产生静电现象，因此在一些特殊的对静电要求严格的场合，不能穿着，这在很大程度上限制了羊绒制品的使用范围。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种接枝率好的接枝羊绒纤维的制备方法。
6.本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：一种接枝羊绒纤维的制备方法，包括：将羊绒纤维于渗透剂溶液中预处理，渗透剂溶液含有脂肪醇聚氧乙烯醚和n
‑
乙基葡糖胺；将预处理后的羊绒纤维于丙烯腈溶液中，加入引发剂溶液后下反应得到接枝羊绒纤维。
7.优选地，引发剂为过硫酸钾。
8.优选地，丙烯腈溶液中丙烯腈的含量为45
‑
55wt%。
9.优选地，羊绒纤维接枝中，羊绒纤维用冷水清洗，干燥，然后浸入渗透剂溶液中，在30
‑
50℃的温度下处理20
‑
60min，取出，预处理后的羊绒在20
‑
30℃的温度下加入丙烯腈溶液中，在70
‑
90℃的温度下加入引发剂，反应0.5
‑
2h后，冷水清洗，皂洗，冷水清洗，干燥得到接枝羊绒纤维。
10.更优选地，渗透剂溶液中含有6
‑
15wt%的脂肪醇聚氧乙烯醚。
11.更优选地，渗透剂溶液中含有0.3
‑
1.8wt%的n
‑
乙基葡糖胺。
12.羊绒纤维的鳞片层分为表层、外层和内层。其中外层主要是一些长链的脂肪酸和丝氨酸、胱氨酸等氨基酸，为类酯结构。这些类酯结构的存在，也是羊绒纤维电阻大、容易产生静电现象的主要原因。 鳞片层内部为皮质层。皮质层包含由基原纤组成的微原纤结晶单元，微原纤插入无定形基质中，便共同构成了皮质层。基原纤呈 α
‑
螺旋形构造，因此主要成分为低硫蛋白；基质无α
‑
螺旋构造，成分上除一些低硫蛋白外，还富含胱氨酸，因胱氨酸富含二硫键而形成高硫蛋白。存在于皮质层内的胱氨酸二硫键、氢键等作用力与其它共价键和离子键等共同构成了联结羊绒角蛋白的主要化学作用力。渗透剂溶液中的脂肪醇聚氧乙烯醚与n
‑
乙基葡糖胺共同作用于羊绒纤维上，可以避免羊绒纤维的结构的大规模损坏，提高羊绒纤维的接枝率，提高羊绒纤维的力学性能，断裂强度提高，同时导致断裂伸长率有所下降，并且经过含有脂肪醇聚氧乙烯醚与n
‑
乙基葡糖胺的渗透剂溶液预处理后，由该羊绒纤维经一系列工序处理并最终得到的编织物的抗静电性能提高。
13.更优选地，丙烯腈溶液中丙烯腈的含量为45
‑
55wt%。
14.更优选地，预处理后的羊绒的添加量为丙烯腈溶液的5
‑
15wt%。
15.更优选地，引发剂为过硫酸钾。
16.更优选地，引发剂的添加量为丙烯腈溶液的1
‑
5wt%。
17.本发明公开了上述方法制备得到的接枝羊绒纤维。
18.本发明的目的在于提供一种力学性能好的、可用于制备导电羊绒纱线的功能羊绒纤维。
19.本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：一种功能羊绒纤维，包括：由上述的接枝羊绒纤维于功能溶液中整理得到。
20.优选地，功能溶液中含有壳聚糖、聚氨酯乳液、月桂基甜菜碱、海藻酸钠、十二烷基硫酸钠。
21.更优选地，聚氨酯乳液制备中，将聚酯多元醇抽真空脱水1
‑
3h，然后加入二异氰酸酯，在80
‑
90℃的温度下预聚反应1
‑
5h得到聚氨酯预聚体溶液，加入扩链剂溶液，在45
‑
55℃的温度下扩链反应0.5
‑
3h，冷却至0
‑
5℃的温度下加入改性试剂，反应2
‑
6h，在20
‑
40℃的温度下加入中和试剂，搅拌10
‑
60min之后，得到聚氨酯乳液。
22.更进一步优选地，二异氰酸酯与聚酯多元醇按r值为1.2
‑
2的计量添加。
23.更进一步优选地，扩链剂溶液由dmpa溶解于nmp中得到，扩链剂溶液中dmpa的含量为25
‑
35wt%。
24.更进一步优选地，扩链剂使用量由扩链系数确定，扩链系数为1。
25.更进一步优选地，改性试剂为aeaps，改性试剂的添加方式为滴加。
26.更进一步优选地，改性试剂的添加量为聚氨酯预聚体溶液的20
‑
30wt%。
27.更进一步优选地，中和试剂为tea，中和试剂的添加量为2
‑
6wt%。
28.优选地，功能整理液配制中，将壳聚糖、聚氨酯乳液、月桂基甜菜碱、海藻酸钠、十二烷基硫酸钠与去离子水混合，混匀后得到功能整理液。
29.更优选地，壳聚糖的添加量为去离子水的0.3
‑
2.1wt%。
30.更优选地，聚氨酯乳液的添加量为去离子水的0.5
‑
2.5wt%。
31.更优选地，月桂基甜菜碱的添加量为的添加量为去离子水的0.3
‑
1.2wt%。
32.更优选地，海藻酸钠的添加量为去离子水的0.5
‑
1.5wt%。
33.更优选地，十二烷基硫酸钠的添加量为去离子水的0.4
‑
1.2wt%。
34.优选地，功能整理液中可以加入(3
‑
羟基
‑2‑
氧代
‑
2h
‑
吡嗪
‑1‑
基)
‑
乙酸乙酯。(3
‑
羟基
‑2‑
氧代
‑
2h
‑
吡嗪
‑1‑
基)
‑
乙酸乙酯的添加量为去离子水的0.2
‑
1.2wt%。(3
‑
羟基
‑2‑
氧代
‑
2h
‑
吡嗪
‑1‑
基)
‑
乙酸乙酯于功能液中的使用，通过与整理液的复配，在对接枝羊绒纤维整理后，可以提高整理液的整理效果，对功能化羊绒纤维的力学性能基本无影响，可以进一步提高经处理并编织得到的羊绒编织物的抗静电性能。
35.优选地，功能化整理中，在20
‑
40℃的温度下将羊绒纤维浸于功能整理液中1
‑
6h，预烘，焙烘，水洗，烘干后得到功能化羊绒纤维。
36.一种导电羊绒纱线，包括：由上述的功能羊绒纤维与导电碳纤维纺纱得到。
37.优选地，导电羊绒纱线中导电碳纤维的含量为6
‑
14wt%。
38.优选地，导电羊绒纱线的制备中，将功能化羊绒纤维与导电碳纤维通过纺纱处理得到导电羊绒纱线。羊绒纱线中导电碳纤维的含量为6
‑
14wt%。
39.本发明公开了上述导电羊绒纱线在抗静电羊绒制品中的用途。
40.本发明通过对羊绒纤维预处理后进行接枝得到接枝羊绒纤维，并进一步通过功能整理液对接枝羊绒纤维进行整理得到功能化羊绒纤维，在与导电碳纤维纺纱后得到导电羊绒纱线，因而具有如下有益效果：本发明得到的接枝羊绒纤维的接枝效果好，接枝率为38
‑
44%；功能化羊绒纤维的力学性能好，断裂强度为0.5
‑
0.62 cn/dtex，断裂伸长率有所下降；本发明导电羊绒纤维编织得到的羊绒编织物的抗静电性能好，静电压半衰期为10s以下，3s以上。因此，本发明是一种力学性能好的、抗静电性能好的抗静电羊绒制品及其制备方法。
附图说明
41.图1为接枝羊绒纤维接枝率图；图2为功能化羊绒纤维断裂强度图；图3为功能化羊绒纤维断裂伸长率图；图4为羊绒编织物静电压半衰期图。
具体实施方式
42.以下结合具体实施方式和附图对本发明的技术方案作进一步详细描述：实施例1：一种功能化羊绒纤维的制备方法，羊绒纤维接枝：羊绒纤维用冷水清洗，干燥，然后浸入渗透剂溶液中，在40℃的温度下处理40min，取出，预处理后的羊绒在30℃的温度下加入丙烯腈溶液中，在80℃的温度下加入引发剂，反应1h后，冷水清洗，皂洗，冷水清洗，干燥得到接枝羊绒纤维。渗透剂溶液中含有9wt%的脂肪醇聚氧乙烯醚，渗透剂溶液中含有0.6wt%的n
‑
乙基葡糖胺，丙烯腈溶液中丙烯腈的含量为50wt%，预处理后的羊绒的添加量为丙烯腈溶液的10wt%，引发剂为过硫酸钾，引发剂的添加量为丙烯腈溶液3wt%。
43.聚氨酯乳液制备：将聚酯多元醇抽真空脱水2h，然后加入二异氰酸酯，在90℃的温
度下预聚反应3h得到聚氨酯预聚体溶液，加入扩链剂溶液，在50℃的温度下扩链反应1h，冷却至5℃的温度下加入改性试剂，反应3h，在30℃的温度下加入中和试剂，搅拌40min之后，得到聚氨酯乳液。二异氰酸酯与聚酯多元醇按r值为1.6的计量添加，扩链剂溶液由dmpa溶解于nmp中得到，扩链剂溶液中dmpa的含量为30wt%，扩链剂使用量由扩链系数确定，扩链系数为1；改性试剂为aeaps，改性试剂的添加方式为滴加，改性试剂的添加量为聚氨酯预聚体溶液的24wt%，中和试剂为tea，中和试剂的添加量为4wt%。
44.功能整理液配制：将壳聚糖、聚氨酯乳液、月桂基甜菜碱、海藻酸钠、十二烷基硫酸钠与去离子水混合，混匀后得到功能整理液。壳聚糖的添加量为去离子水的1.6wt%，聚氨酯乳液的添加量为去离子水的1.2wt%，月桂基甜菜碱的添加量为的添加量为去离子水的0.8wt%，海藻酸钠的添加量为去离子水的1wt%，十二烷基硫酸钠的添加量为去离子水的0.9wt%。
45.功能化整理：在30℃的温度下将羊绒纤维浸于功能整理液中3h，水洗，烘干后得到功能化羊绒纤维。
46.实施例2：本实施例与实施例1相比，不同之处仅在于，羊绒纤维接枝中，渗透剂溶液中含有1.1wt%的n
‑
乙基葡糖胺。
47.实施例3：本实施例与实施例1相比，不同之处仅在于，羊绒纤维接枝中，渗透剂溶液中含有1.5wt%的n
‑
乙基葡糖胺。
48.实施例4：一种功能化羊绒纤维的制备方法，羊绒纤维接枝：羊绒纤维用冷水清洗，干燥，然后浸入渗透剂溶液中，在40℃的温度下处理40min，取出，预处理后的羊绒在30℃的温度下加入丙烯腈溶液中，在80℃的温度下加入引发剂，反应1h后，冷水清洗，皂洗，冷水清洗，干燥得到接枝羊绒纤维。渗透剂溶液中含有9wt%的脂肪醇聚氧乙烯醚，渗透剂溶液中含有1.5wt%的n
‑
乙基葡糖胺，丙烯腈溶液中丙烯腈的含量为50wt%，预处理后的羊绒的添加量为丙烯腈溶液的10wt%，引发剂为过硫酸钾，引发剂的添加量为丙烯腈溶液3wt%。
49.聚氨酯乳液制备：将聚酯多元醇抽真空脱水2h，然后加入二异氰酸酯，在90℃的温度下预聚反应3h得到聚氨酯预聚体溶液，加入扩链剂溶液，在50℃的温度下扩链反应1h，冷却至5℃的温度下加入改性试剂，反应3h，在30℃的温度下加入中和试剂，搅拌40min之后，得到聚氨酯乳液。二异氰酸酯与聚酯多元醇按r值为1.6的计量添加，扩链剂溶液由dmpa溶解于nmp中得到，扩链剂溶液中dmpa的含量为30wt%，扩链剂使用量由扩链系数确定，扩链系数为1；改性试剂为aeaps，改性试剂的添加方式为滴加，改性试剂的添加量为聚氨酯预聚体溶液的24wt%，中和试剂为tea，中和试剂的添加量为4wt%。
50.功能整理液配制：将壳聚糖、聚氨酯乳液、月桂基甜菜碱、海藻酸钠、十二烷基硫酸钠、(3
‑
羟基
‑2‑
氧代
‑
2h
‑
吡嗪
‑1‑
基)
‑
乙酸乙酯与去离子水混合，混匀后得到功能整理液。壳聚糖的添加量为去离子水的1.6wt%，聚氨酯乳液的添加量为去离子水的1.2wt%，月桂基甜菜碱的添加量为的添加量为去离子水的0.8wt%，海藻酸钠的添加量为去离子水的1wt%，十二烷基硫酸钠的添加量为去离子水的0.9wt%，(3
‑
羟基
‑2‑
氧代
‑
2h
‑
吡嗪
‑1‑
基)
‑
乙酸乙
酯的添加量为去离子水的0.5wt%。
51.功能化整理：在30℃的温度下将羊绒纤维浸于功能整理液中3h，水洗，烘干后得到功能化羊绒纤维。
52.实施例5：本实施例与实施例4相比，不同之处仅在于，功能整理液配制中，(3
‑
羟基
‑2‑
氧代
‑
2h
‑
吡嗪
‑1‑
基)
‑
乙酸乙酯的添加量为去离子水的0.9wt%。
53.实施例6：一种导电羊绒纱线的制备方法：将功能化羊绒纤维与导电碳纤维通过纺纱处理得到羊绒纱线。羊绒纱线中导电碳纤维的含量为10wt%。导电纤维长度和羊绒纤维长度相同。本实施例的功能化羊绒纤维来自实施例1。
54.纺纱工艺：和毛，梳毛，细纱，络筒，并线，倍捻。
55.和毛助剂为：和毛油fx
‑
906，抗静电剂fx
‑
as301，和毛油配比及上机回潮要求如表1所示。
56.表1 和毛油配比及上机回潮要求纺纱过程中，原料的混合与油水是关键的一步，该步骤在和毛工序中完成。对羊绒原料先进行混合，羊绒纤维先铺层打2遍，加油水，打1遍，并常规闷毛8小时以上；上机前加单独开松的导电纤维，视均匀情况与加过油水的羊绒纤维铺层混打2
‑
3遍，使导线纤维和羊绒纤维充分混合均匀。同时控制上机回潮在21
‑
23%之间。
57.梳毛工序是整个纺纱过程中最关键的工序。为使纤维得到较好的梳理，同时又减轻纤维的损伤。应选择适当的各节锡林与工作辊间的隔距如表2所示，以及各辊子之间的速比如表3所示。
58.表2 锡林与各工作辊及道夫之间的隔距隔距/mma节锡林b节锡林c节锡林d节锡林工作辊0.5~0.60.35~0.50.3~0.40.25~0.3道夫0.450.30.250.2表3 锡林与工作辊及道夫之间的速比速比a节锡林b节锡林c节锡林d节锡林工作辊188/2.5360/2.5360/2.5390/2.5道夫 360/17360/21390/21同时，梳毛粗纱定重：0.77g/15m；出条速度：20m/min：喂毛量：330g；喂毛周期：70s。
59.细纱工序：设定纺纱支数：2/26nm细纱牵伸控制在1.3倍左右；捻度：480t/m；捻向：z捻；锭速：6500~7000rpm。
60.络筒工序：张力电压6v，3v，0v；清纱器参数如表4所示：
表4 络筒清纱器参数并线工序：车速600m/min，定长为13200m。
61.倍捻工序：双纱捻度：240t/m；捻向：s捻；车速：6800rpm。
62.实施例7：一种导电羊绒纱线的制备方法：本实施例与实施例6相比，不同之处仅在于功能化羊绒纤维。
63.本实施例的功能化羊绒纤维来自实施例2。
64.实施例8：一种导电羊绒纱线的制备方法：本实施例与实施例6相比，不同之处仅在于功能化羊绒纤维。
65.本实施例的功能化羊绒纤维来自实施例3。
66.实施例9：一种导电羊绒纱线的制备方法：本实施例与实施例6相比，不同之处仅在于功能化羊绒纤维。
67.本实施例的功能化羊绒纤维来自实施例4。
68.实施例10：一种导电羊绒纱线的制备方法：本实施例与实施例6相比，不同之处仅在于功能化羊绒纤维。
69.本实施例的功能化羊绒纤维来自实施例5。
70.对比例1：本对比例与实施例3相比，不同之处仅在于，羊绒纤维接枝中，渗透剂溶液中未加入n
‑
乙基葡糖胺。
71.对比例2：本对比例与实施例8相比，不同之处仅在于，功能化羊绒纤维的制备方法中的羊绒纤维接枝步骤中，渗透剂溶液中未加入n
‑
乙基葡糖胺。
72.试验例1：1.接枝率测试测试样品：实施例1
‑
3及对比例1制备得到的接枝羊绒纤维。
73.测试方法：上述各实施例和对比例中称量接枝前的重量，以及接枝后的重量。
74.接枝率按如下公式计算：接枝率=（接枝后重量
‑
接枝前重量）/接枝前重量
×
100%。
75.本发明方法得到接枝羊绒纤维的接枝率测试结果如图1所示，其中，实施例3制备得到的接枝羊绒纤维的接枝率为42.61%，对比例1制备得到的接枝羊绒纤维的接枝率为36.23%，实施例3与对比例1相比，表明在羊绒纤维接枝前，将羊绒纤维浸于含有n
‑
乙基葡糖
胺的渗透剂中预处理后，接枝羊绒纤维的接枝率显著提高；实施例1制备得到的接枝羊绒纤维的接枝率为41.17%，实施例2制备得到的接枝羊绒纤维的接枝率为41.94%，实施例3与实施例1
‑
2之间相比，表明接枝羊绒纤维的接枝率随着n
‑
乙基葡糖胺的使用量的增加而提高，但提升幅度并不明显。
76.本发明得到的接枝羊绒纤维的接枝率为38
‑
44%。
77.2.力学性能测试测试样品：实施例1
‑
5及对比例1制备得到的功能化羊绒纤维。
78.测试方法：采用电子单纤维强力机测定上述测试样品的拉伸性能。
79.测试条件：预加张力0.1cn，夹持距离10mm，拉伸速度20mm/min，测试根数10根。
80.本发明制备得到的功能化羊绒纤维的断裂强度的测试结果如图2所示，其中，实施例3制备得到的接枝羊绒纤维的断裂强度为0.55cn/dtex，对比例1制备得到的接枝羊绒纤维的断裂强度为0.43 cn/dtex，实施例3与对比例1相比，表明在羊绒纤维接枝前，将羊绒纤维浸于含有n
‑
乙基葡糖胺的渗透剂中预处理后，得到的接枝羊绒纤维的断裂强度显著提高；实施例1制备得到的接枝羊绒纤维的断裂强度为0.54 cn/dtex，实施例2制备得到的接枝羊绒纤维的断裂强度为0.57 cn/dtex，实施例3与实施例1
‑
2之间相比，表明接枝羊绒纤维的断裂强度随着n
‑
乙基葡糖胺的使用量的增加而有所提高；实施例4
‑
5与实施例3相比，表明在整理液中进一步使用(3
‑
羟基
‑2‑
氧代
‑
2h
‑
吡嗪
‑1‑
基)
‑
乙酸乙酯对接枝羊绒纤维的断裂强度基本无影响。
81.本发明制备得到的功能化羊绒纤维的断裂伸长率的测试结果如图3所示，其中，实施例3制备得到的接枝羊绒纤维的断裂伸长率为40.59%，对比例1制备得到的接枝羊绒纤维的断裂伸长率为43.72%，实施例3与对比例1相比，表明在羊绒纤维接枝前，将羊绒纤维浸于含有n
‑
乙基葡糖胺的渗透剂中预处理后，得到的接枝羊绒纤维的断裂伸长率降低；实施例3与实施例1
‑
2之间相比，表明接枝羊绒纤维的断裂伸长率随着n
‑
乙基葡糖胺的使用量的增加而有所降低；实施例4
‑
5与实施例3相比，表明在整理液中进一步使用(3
‑
羟基
‑2‑
氧代
‑
2h
‑
吡嗪
‑1‑
基)
‑
乙酸乙酯对接枝羊绒纤维的断裂伸长率基本无影响。
82.本发明得到的功能化羊绒纤维的断裂强度为0.5
‑
0.62 cn/dtex，断裂伸长率为43%以下。
83.3.抗静电性能测试测试样品：实施例6
‑
10及对比例2中的导电羊绒纱线，通过在12针（机号为12针/英寸）手摇横机上织成双罗纹针织样片作为抗静电测试的样品。
84.测试方法：gb/t 12703.1
‑
2008。抗静电性能以测试样品的静电压半衰期表征。
85.本发明制备得到的导电羊绒纱线，在编织得到样片后的抗静电性能测试结果如图4所示，其中，实施例8制备得到的导电羊绒纱线，编织得到的编织样片的静电压半衰期为8.29s，对比例2制备得到的导电羊绒纱线，编织得到的编织样片的静电压半衰期为12.59s，实施例8与对比例2相比，表明在羊绒纤维接枝前，将羊绒纤维浸于含有n
‑
乙基葡糖胺的渗透剂中预处理后，并经一系列处理及工序得到的编织样片的静电压半衰期降低，抗静电性能提高；实施例8与实施例6
‑
7之间相比，表明编织样片的抗静电性能随着n
‑
乙基葡糖胺的使用量的增加而有所提高；实施例9
‑
10与实施例8相比，表明编织样片的抗静电性能与在整理液中使用的(3
‑
羟基
‑2‑
氧代
‑
2h
‑
吡嗪
‑1‑
基)
‑
乙酸乙酯有关联关系，(3
‑
羟基
‑2‑
氧代
‑
2h
‑
吡嗪
‑1‑
基)
‑
乙酸乙酯的使用，降低了编织样片的静电压半衰期。
86.本发明得到导电羊绒纱线编织得到的编织物的静电压半衰期为10s以下，3s以上。
87.以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此，所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。