一种基于原位沉积的光热涤纶纤维制品整理方法与流程

1.本发明涉及一种基于原位沉积的光热涤纶纤维制品整理方法，属于功能纺织品加工技术领域。


背景技术：

2.涤纶是常见的合成纤维制品，与天然纤维相比，涤纶织物不仅具有较强纤维强度，手感滑爽，且保型效果优良，既可以用作服装面料，在装饰用和产业用纺织品领域中也显现出较广阔的应用前景。
3.近年来，以涤纶纤维为原料的功能纺织品的开发与应用得到重视，并逐渐成为研究热点。涤纶织物具有较好稳定性，可用于加工成型式多样的纺织品，通过与导电纤维、光热粒子/电热粒子组合进行涂层整理，可赋予涤纶纤维制品特定条件下的自发热功效。光照发热是选用对可见光或近红外具有吸收功效的光热介质，在可见光照条件下通过介质电子跃迁产生光热效应，引发纤维表面温度提升。与常见的电热类诸多纤维制品相比，光热涤纶织物不需要专门的外接电源，仅需一定强度光照即可实现纤维表面快速升温，为获得较持久稳定的光热效果，多数光热类涤纶纤维制品是借助于涂层整理的方法进行加工，尽管其结合牢度较高，但纤维制品的手感普遍较差。由此可见，如何优化涤纶类纤维制品光热整理的方法，满足其在光热效果和手感两方面的要求，是目前待解决的技术问题。
4.纳米硫化铜其良好的光学性质，使其成为具有发展前景的光热整理剂，其对近红外光有强烈吸收能力，能引发铜离子的d-d能带跃迁，使得基底温度迅速升高，赋予包括涤纶纤维底物在内的材料较高的光热特性。传统纳米硫化铜制备需高温高压的苛刻条件，且获得的纳米硫化铜对纤维亲和力低，仍需要借助于黏合剂通过涂层整理的方法施加到织物表面。本发明提出以改性涤纶纤维为模板，通过原位沉积法，在涤纶表面自组装形成纳米硫化铜粒子，实现无粘合剂法光热涤纶织物制备，以期获得较好的光热效果。


技术实现要素：

5.技术问题：本发明实际要解决的技术问题是提供一种基于原位沉积的光热涤纶纤维制品整理方法，使用本发明可提高涤纶织物的光热整理效果，解决传统涂层法进行整理时存在织物手感差和透气性不足的技术问题。
6.技术方案：针对上述问题，本发明的目的在于提供一种基于原位沉积的光热涤纶纤维制品整理方法，使用本发明可提升涤纶纤维表面的负电荷分布密度，促进带正电的铜氨离子吸附，引导纳米硫化铜离子在纤维表面发生原位沉积，实现取代涂层法进行光热涤纶纤维制品制备，提升涤纶纤维制品的功能性。
7.本发明的第一个目的是提供一种基于原位沉积的光热涤纶纤维制品整理方法，其特征在于：首先，借助烧碱处理涤纶织物，使纤维表面聚酯键水解生成羟基；其次，通过甲基
丙烯酸酐与涤纶纤维表面羟基反应，实现涤纶纤维表面乙烯基化；然后，再借助于过硫酸盐，催化丙烯酸和n,n-亚甲基双丙烯酰胺在纤维上接枝聚合，在涤纶纤维表面形成含羧基的网状模板；最后，将涤纶纤维制品浸渍在铜氨溶液中，加入硫化钠后通过表面原位沉积，在纤维表面形成纳米硫化铜粒子，得到具有光热效应涤纶纤维制品的整理方法。
8.一种基于原位沉积的光热涤纶纤维制品整理方法，具体工艺步骤如下：（1）涤纶碱法预处理：借助烧碱进行涤纶纤维制品预处理；处理工艺处方及条件：烧碱 1~2.5 g/l，温度85~95℃，阳离子表面活性剂 0.5~1.0 g/l，处理时间1~2小时；（2）纤维乙烯基化改性：经步骤（1）处理的涤纶纤维制品以甲基丙烯酸酐处理，处理后以去离子水净洗，在涤纶上引入乙烯基，得到乙烯基化改性涤纶纤维制品；处理工艺处方及条件：甲基丙烯酸酐 2~4 g/l，温度0~4℃，ph 7~8，处理时间4~12小时；（3）纤维表面模板构建：经步骤（2）处理的涤纶纤维制品以过硫酸盐催化接枝聚合，在纤维表面形成富含羧基的聚丙烯酸网状模板；处理工艺处方及条件：丙烯酸 8~16 g/l，n,n-亚甲基双丙烯酰胺 0.5~1 g/l，过硫酸盐 2.5~5 g/l，温度60~70℃，ph范围6~7，处理时间3~6小时；（4）原位沉积纳米硫化铜：将步骤（3）处理的涤纶纤维制品浸渍在以硫酸铜和氨水配制的四氨合铜络离子的铜氨溶液中，搅拌10~20 min后再逐滴加入硫化钠溶液，滴加完毕后继续反应20~40 min，制得含纳米硫化铜的涤纶纤维制品；处理工艺处方及条件：四氨合铜络离子的铜氨溶液 0.3~0.6 mol/l，硫化钠 10~20 g/l，处理温度30~50℃；一种基于原位沉积的光热涤纶纤维制品整理方法，所述涤纶纤维制品包括以涤纶纤维为原料的纱线、机织物、针织物和非织造产品；所述过硫酸盐包括过硫酸铵、过硫酸钾和过硫酸钠。
9.本发明的第二个目的是提供一种应用上述方法整理得到的光热涤纶纤维制品。
10.本发明的第三个目的是提供一种含有上述具有光热效应的涤纶纤维制品的纺织品。
11.有益效果：本发明首先通过烧碱预处理和乙烯基化改性，在涤纶纤维的表面引入乙烯基，提升纤维表面反应活性；再借助过硫酸盐催化丙烯酸和n,n-亚甲基双丙烯酰胺接枝聚合，在涤纶纤维表面形成含羧基的聚合物网状模板；最后将涤纶纤维制品浸渍在铜氨溶液中，加入硫化钠后通过表面原位沉积，在纤维表面形成纳米硫化铜粒子，得到具有光热效应涤纶纤维制品。与纳米硫化铜在涤纶纤维表面直接沉积法相比，以本发明述及的方法制备光热涤纶织物具有如下优点：（1）纤维表面光热升温快:经过烧碱预处理、乙烯基化改性和催化丙烯酸接枝聚合后，在涤纶纤维表面含羧基的网状模板，增加了四氨合铜络离子与涤纶纤维的结合量，利于硫化钠过程中在纤维表面形成较多纳米硫化铜离子，提高了涤纶纤维制品光照条件下的升温速率，具有升温快的优点。
12.（2）整理效果持久:以本发明述及的方法进行加工中，涤纶纤维表面形成含丰富羧
基的聚合物网状模板，其中羧基能与铜离子和纳米硫化铜形成较多配位键，提升了光热纳米粒子与涤纶纤维的结合力，使得光热涤纶纤维制品具有较持久的耐洗性。
13.（3）织物手感较好:以本发明述及的方法进行光热涤纶纤维制品的加工，未使用黏合剂或涂层整理，因此织物具有较好的手感。
14.具体实施方式：以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解实施例是为了更好地解释本发明，不用于限制本发明。
15.采用氙灯模拟太阳光（强度200 mw/cm2）辐照涤纶纤维制品20 min，然后借助红外测温枪在垂直30 cm处的检测试样表面温度（记为t1）；将该试样在60℃水洗1小时后烘干，再次按上述辐照条件测定其表面温度（记为t2）；参照gb/t 23329-2009测定水洗后试样的悬垂系数，评价整理过程对试样手感的影响。
16.实施例1：（1）涤纶碱法预处理：借助烧碱进行涤纶机织物预处理；处理工艺处方及条件：烧碱 1 g/l，温度85℃，阳离子表面活性剂 0.5 g/l，处理时间1小时；（2）纤维乙烯基化改性：经步骤（1）处理的涤纶机织物以甲基丙烯酸酐处理，处理后以去离子水净洗，在涤纶上引入乙烯基，得到乙烯基化改性涤纶机织物；处理工艺处方及条件：甲基丙烯酸酐 2 g/l，温度0℃，ph 7，处理时间4小时；（3）纤维表面模板构建：经步骤（2）处理的涤纶机织物以过硫酸铵催化接枝聚合，在纤维表面形成富含羧基的聚丙烯酸网状模板；处理工艺处方及条件：丙烯酸 8 g/l，n,n-亚甲基双丙烯酰胺 0.5 g/l，过硫酸铵 2.5 g/l，温度60℃，ph 6，处理时间3小时；（4）原位沉积纳米硫化铜：将步骤（3）处理的涤纶机织物浸渍在以硫酸铜和氨水配制的四氨合铜络离子的铜氨溶液中，搅拌10 min后再逐滴加入硫化钠溶液，滴加完毕后继续反应20 min，制得含纳米硫化铜的涤纶机织物；处理工艺处方及条件：四氨合铜络离子的铜氨溶液 0.3 mol/l，硫化钠 10 g/l，处理温度30℃。
17.试样1：未处理织物；试样2：经步骤（4）处理，未经步骤（1）、（2）和（3）处理；试样3：经步骤（3）和（4）处理，未经步骤（1）、（2）处理；试样4：经步骤（2）、（3）和（4）处理，未经步骤（1）处理；试样5：经步骤（1）、（2）、（3）和（4）处理。
18.实施例2：（1）涤纶碱法预处理：借助烧碱进行涤纶针织物预处理；处理工艺处方及条件：烧碱 2.5 g/l，温度95℃，阳离子表面活性剂 1.0 g/l，处理时间2小时；（2）纤维乙烯基化改性：经步骤（1）处理的涤纶针织物以甲基丙烯酸酐处理，处理后以去离子水净洗，在涤纶上引入乙烯基，得到乙烯基化改性涤纶针织物；处理工艺处方及条件：甲基丙烯酸酐 4 g/l，温度4℃，ph 8，处理时间12小时；（3）纤维表面模板构建：经步骤（2）处理的涤纶针织物以过硫酸钾催化接枝聚合，在纤维表面形成富含羧基的聚丙烯酸网状模板；处理工艺处方及条件：丙烯酸 16 g/l，n,n-亚甲基双丙烯酰胺 1 g/l，过硫酸钾 5 g/l，温度70℃，ph 7，处理6小时；（4）原位沉积纳米硫化铜：将步骤（3）处理的涤纶针织物浸渍在以硫酸铜和氨水配
制的四氨合铜络离子的铜氨溶液中，搅拌20 min后再逐滴加入硫化钠溶液，滴加完毕后继续反应40 min，制得含纳米硫化铜的涤纶针织物；处理工艺处方及条件：四氨合铜络离子的铜氨溶液0.6 mol/l，硫化钠 20 g/l，处理温度50℃。
19.试样6：未处理织物；试样7：经步骤（4）处理，未经步骤（1）、（2）和（3）处理；试样8：经步骤（3）和（4）处理，未经步骤（1）、（2）处理；试样9：经步骤（2）、（3）和（4）处理，未经步骤（1）处理；试样10：经步骤（1）、（2）、（3）和（4）处理。
20.经上述工艺处理后，测定试样1~10试样氙灯辐照后的表面温度t1和t2，并分别记录试样的悬垂性数，结果见表1：表1由此可见，与未经处理的试样1、试样6相比，试样2、试样7在水洗前后的辐照表面温度相差不大，表明涤纶纤维表面直接沉积纳米硫化铜的效果不理想，耐洗性较差；试样3、试样8采用了现在纤维表面构建含羧基的网络模板，但由于形成的聚丙烯酸并未与涤纶纤维形成有效的结合，因此其水洗后织物表面辐照产生的温度仍较低；与此类似，在涤纶纤维未经碱法预处理的条件下，纤维表面的羟基数量较少，因此采用酸酐进行乙烯基化纤维上后引入的双键较少，不利于纤维表面形成聚丙烯酸的网络模板，使得试样4和试样9表面的辐照温度分别与试样3和试样8接近，未达到较好的光热效果。采用本发明述及的方法处理的试样5和试样10，辐照后表面温度较高，且经过水洗后仍具有较好的光热效果，表明组合应用碱预处理、乙烯基化改性和催化接枝丙烯酸，有利于纤维表面接枝聚合形成聚丙烯酸网状模板，促进了后续纳米硫化铜的高效沉积，且形成的配位键使得纳米硫化铜粒子结合牢度较好，纤维制品的悬垂系数变化较少，表明试样仍具有较好的手感。由此可见，采用本发明述及的方法具有较好的整理效果。
21.虽然本发明已以优选实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。