一种抗静电面料及其制备方法与流程

1.本发明涉及面料技术领域，具体涉及一种抗静电面料及其制备方法。


背景技术：

2.纺织材料是电的绝缘体材料，特别是涤纶、腈纶、氯纶等合成纤维，其吸湿性能差，比电阻通常很高。因此，在纺织加工过程中，纤维与纤维或纤维与机件间的密切接触和摩擦，以及加工后的纺织品的相互接触、摩擦，都会造成电荷的转移以及静电的产生。
3.静电的存在，轻则影响产品的质量和织物的服用性能，重则放电产生火花，引起火灾，造成严重后果。在一些特殊环境和工作场所中，例如电子行业、医疗卫生行业以及加油站、矿井等易燃易爆的场所，抗静电织物的使用显得尤为重要。目前，将表面活性剂添加到成型纤维的表面进而获得抗静电面料是最常规、最简便的方法，但是随着洗涤次数的增加，抗静电效果会逐渐下降。因此，开发抗静电性能强且持久的抗静电面料具有深远的意义。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提出一种抗静电面料及其制备方法，具有良好的抗静电效果，力学性能和阻燃性能佳，亲水性好，亲肤柔软性佳，具有良好的应用前景。
5.本发明的技术方案是这样实现的：
6.本发明提供一种抗静电面料，由聚多巴胺改性聚丙烯、氨水溶液、正硅酸乙酯制备而成；所述聚多巴胺改性聚丙烯由聚丙烯和聚多巴胺共聚后，经过季铵化试剂季铵化后得到，结构如式ⅰ所示：
[0007][0008]
式中，n＝500-5000；m＝200-1000。
[0009]
作为本发明的进一步改进，所述聚多巴胺改性聚丙烯的制备方法如下：将聚多巴胺、引发剂和聚丙烯混合，紫外光照射下熔融共混，发生接枝共聚反应，加入含有季铵化试剂的有机溶剂中，加热反应，乙醚沉淀，洗涤，得到聚多巴胺改性聚丙烯。
[0010]
作为本发明的进一步改进，所述聚多巴胺、光引发剂、聚丙烯和季铵化试剂的质量比为(30-70)：(0.1-0.5)：20：(25-35)。
[0011]
作为本发明的进一步改进，所述引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、亚硫酸氢钠、叔丁基过氧化氢、过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、异丙苯过氧化氢、过氧化二叔丁基、
过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化二异丙苯、过氧化环己酮、过氧化叔戊酸叔丁基酯、过氧化甲乙酮、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯、过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵中的至少一种；所述季铵化试剂选自溴乙烷、苄溴、溴丙烷中的至少一种；所述有机溶剂选自二氯甲烷、氯仿、石油醚、甲苯、二甲苯中的至少一种。
[0012]
作为本发明的进一步改进，所述聚多巴胺改性聚丙烯的制备方法具体如下：将30-70重量份聚多巴胺、0.1-0.5重量份引发剂和20重量份聚丙烯混合，220-300nm范围的紫外光照射下，加热至220-240℃熔融共混2-4h，然后加入含有25-35重量份季铵化试剂的有机溶剂中，加热至60-80℃反应1-3h，乙醚沉淀，洗涤，得到聚多巴胺改性聚丙烯。
[0013]
本发明进一步保护一种上述抗静电面料的制备方法，包括以下步骤：
[0014]
s1.将聚多巴胺改性聚丙烯加入螺杆注塑机中，加入正硅酸乙酯，混合均匀后，加热熔融喷丝，在热空气作用下拉伸后，得到抗静电纤维；
[0015]
s2.将改性纤维经牵伸气流牵引，吹向滚筒，并收集到平板上，依靠自身的热黏合成单层纱，均匀喷洒氨水溶液，超声加热至充分反应，无水酒精清洗一遍抽滤，干燥，得到抗静电面料。
[0016]
作为本发明的进一步改进，步骤s1中所述聚多巴胺改性聚丙烯和正硅酸乙酯的质量比为100：(5-12)。
[0017]
作为本发明的进一步改进，步骤s1中所述加热熔融温度为190-220℃。
[0018]
作为本发明的进一步改进，步骤s2中所述氨水溶液的浓度为15-20wt％；喷洒量为0.5-0.7g/kg。
[0019]
作为本发明的进一步改进，步骤s2中所述加热温度为75-85℃，反应时间为3-5h。
[0020]
本发明具有如下有益效果：本发明将聚多巴胺通过共聚接枝到聚丙烯分子链上，进一步通过季铵化试剂反应使得接枝在聚丙烯分子链上的聚多巴胺分子季铵化，从而得到阳离子型的分子结构，在制备成面料后形成导电层，降低了材料的表面电阻率，加快了静电泄漏；由于聚多巴胺分子的多羟基结构，使得面料具有良好的亲水性，改变了材料的表面能级、使材料表面变得柔软平滑、摩擦系数减小，从而使接触-分离过程中产生的静电量减小，制得的面料抗静电性能优异。
[0021]
本发明制备抗静电面料时，另加入了正硅酸乙酯和氨水溶液，在面料中均匀分布的正硅酸乙酯在聚多巴胺改性聚丙烯纤维中，并通过在碱性条件发生水热反应，原位生成二氧化硅，从而使得制得的面料力学性能、阻燃性能等均明显改善，减少面料的摩擦系数，提高其亲水性能，使得面料的抗静电性能同时能得到增强。
[0022]
本发明制得的抗静电面料具有良好的抗静电效果，力学性能和阻燃性能佳，亲水性好，亲肤柔软性佳，具有良好的应用前景。
附图说明
[0023]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]
图1为本发明聚多巴胺改性聚丙烯的合成路线图。
具体实施方式
[0025]
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。
[0026]
实施例1
[0027]
参照图1，聚多巴胺改性聚丙烯的制备方法具体如下：将30重量份聚多巴胺、0.1重量份过氧化二碳酸二异丙酯和20重量份聚丙烯混合，220-300nm范围的紫外光照射下，加热至220℃熔融共混2h，然后加入100重量份含有25重量份溴丙烷的二甲苯中，加热至60℃反应1h，乙醚沉淀，丙酮洗涤，得到聚多巴胺改性聚丙烯。
[0028]
抗静电面料的制备方法，包括以下步骤：
[0029]
s1.将100重量份聚多巴胺改性聚丙烯加入螺杆注塑机中，加入5重量份正硅酸乙酯，混合均匀后，加热至190℃熔融喷丝，在热空气作用下拉伸后，得到抗静电纤维；
[0030]
s2.将改性纤维经牵伸气流牵引，吹向滚筒，并收集到平板上，依靠自身的热黏合成单层纱，均匀喷洒15wt％氨水溶液，喷洒量为0.5g/kg，超声加热至75℃，反应3h，无水酒精清洗一遍抽滤，干燥，得到抗静电面料。
[0031]
实施例2
[0032]
参照图1，聚多巴胺改性聚丙烯的制备方法具体如下：将70重量份聚多巴胺、0.5重量份过氧化环己酮和20重量份聚丙烯混合，220-300nm范围的紫外光照射下，加热至240℃熔融共混4h，然后加入100重量份含有35重量份苄溴的石油醚中，加热至80℃反应3h，乙醚沉淀，丙酮洗涤，得到聚多巴胺改性聚丙烯。
[0033]
抗静电面料的制备方法，包括以下步骤：
[0034]
s1.将100重量份聚多巴胺改性聚丙烯加入螺杆注塑机中，加入12重量份正硅酸乙酯，混合均匀后，加热至220℃熔融喷丝，在热空气作用下拉伸后，得到抗静电纤维；
[0035]
s2.将改性纤维经牵伸气流牵引，吹向滚筒，并收集到平板上，依靠自身的热黏合成单层纱，均匀喷洒20wt％氨水溶液，喷洒量为0.7g/kg，超声加热至85℃，反应5h，无水酒精清洗一遍抽滤，干燥，得到抗静电面料。
[0036]
实施例3
[0037]
参照图1，聚多巴胺改性聚丙烯的制备方法具体如下：将45重量份聚多巴胺、0.3重量份过氧化月桂酰和20重量份聚丙烯混合，220-300nm范围的紫外光照射下，加热至230℃熔融共混3h，然后加入100重量份含有30重量份溴乙烷的甲苯中，加热至70℃反应2h，乙醚沉淀，丙酮洗涤，得到聚多巴胺改性聚丙烯。
[0038]
抗静电面料的制备方法，包括以下步骤：
[0039]
s1.将100重量份聚多巴胺改性聚丙烯加入螺杆注塑机中，加入7重量份正硅酸乙酯，混合均匀后，加热至210℃熔融喷丝，在热空气作用下拉伸后，得到抗静电纤维；
[0040]
s2.将改性纤维经牵伸气流牵引，吹向滚筒，并收集到平板上，依靠自身的热黏合成单层纱，均匀喷洒17wt％氨水溶液，喷洒量为0.6g/kg，超声加热至80℃，反应4h，无水酒精清洗一遍抽滤，干燥，得到抗静电面料。
[0041]
实施例4
[0042]
与实施例3相比，聚多巴胺改性聚丙烯的制备方法为简单的熔融共混，其他条件均不改变。
[0043]
制备方法为：将45重量份聚多巴胺和20重量份聚丙烯加热至230℃熔融共混3h，得到聚多巴胺改性聚丙烯。
[0044]
对比例1
[0045]
与实施例3相比，未添加正硅酸乙酯，其他条件均不改变。
[0046]
对比例2
[0047]
与实施例3相比，由聚丙烯替代聚多巴胺改性聚丙烯，其他条件均不改变。
[0048]
测试例1电荷面密度测定
[0049]
将本发明实施例1-4和对比例1-2制得的抗静电面料按照国家标准gb/t12703.2-2021《纺织品静电测试方法第2部分：手动摩擦法》进行测试，结果见表1。
[0050]
表1
[0051]
组别电荷面密度(uc/m2)水洗100次后电荷面密度(uc/m2)实施例10.720.77实施例20.700.74实施例30.670.70实施例43.454.25对比例12.423.45对比例27.198.27
[0052]
由上表可知，本发明实施例1-3制得的抗静电面料具有良好的抗静电性能。
[0053]
测试例2
[0054]
将本发明实施例1-4和对比例1-2制得的抗静电面料进行力学性能测试，结果见表1。
[0055]
表1
[0056]
组别断裂强力(n)断裂伸长率(％)实施例162221实施例262722实施例363024实施例460219对比例158717对比例257515
[0057]
由上表可知，本发明实施例1-3制得的抗静电面料具有良好的力学性能。
[0058]
实施例4中采用简单物理共混的方法得到聚多巴胺改性聚丙烯，其力学性能明显下降，抗静电性能下降，本发明将聚多巴胺通过共聚接枝到聚丙烯分子链上，进一步通过季铵化试剂反应使得接枝在聚丙烯分子链上的聚多巴胺分子季铵化，从而得到阳离子型的分子结构，在制备成面料后形成导电层，降低了材料的表面电阻率，加快了静电泄漏；由于聚多巴胺分子的多羟基结构，使得面料具有良好的亲水性，改变了材料的表面能级、使材料表面变得柔软平滑、摩擦系数减小，从而使接触-分离过程中产生的静电量减小，制得的面料抗静电性能优异。
[0059]
对比例1中未添加正硅酸乙酯，其力学性能明显下降，抗静电性能稍有下降，本发明制备抗静电面料时，另加入了正硅酸乙酯和氨水溶液，在面料中均匀分布的正硅酸乙酯在聚多巴胺改性聚丙烯纤维中，并通过在碱性条件发生水热反应，原位生成二氧化硅，从而使得制得的面料力学性能、阻燃性能等均明显改善，减少面料的摩擦系数，提高其亲水性能，使得面料的抗静电性能同时能得到增强。
[0060]
对比例2中采用聚丙烯替代聚多巴胺改性聚丙烯，力学性能和抗静电性能明显下降。
[0061]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。