專利名稱：一種合成纖維及其織物親水性整理的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)合成纖維及其織物進(jìn)行親水性整理的方法，特別涉及一種合成纖維及其織物的親水性整理劑、整理劑的制備方法與應(yīng)用，屬于高分子材料表面改性技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在合成纖維中，滌綸織物具有強(qiáng)度高，耐磨性好，尺寸穩(wěn)定，抗皺性優(yōu)良，不易霉變、蟲蛀等優(yōu)良性能，已成為主要的服裝面料。但滌綸纖維結(jié)晶度高，分子鏈上除端基上的羥基外，再無(wú)其他親水性基團(tuán)，因此其吸濕性差，致使穿著悶熱，缺乏舒適感，且摩擦?xí)r易產(chǎn)生靜電而吸塵、沾污。聚丙烯纖維具有比重輕，強(qiáng)力高，彈性好，耐腐蝕，不起球，不刺激皮膚，隔熱保暖性優(yōu)和抗菌作用的特點(diǎn)，因此受到越來(lái)越多的關(guān)注。類似地，丙綸纖維的吸濕性差，與水的接觸角為86 在20℃下的回潮率僅為0.05％，幾乎不吸濕。這大大地限制了其在床上用品、服裝衣料、衛(wèi)生用品等民用品以及在土工布、帳篷、纖維增強(qiáng)膠凝材料等工程領(lǐng)域的應(yīng)用。為了改善合成纖維的親水性能，多年來(lái)人們?cè)诟纳茰炀]、丙綸親水性能方面做了大量的研究工作。通過(guò)共聚、共混方法向纖維中引入親水基團(tuán)；制備表面具有微坑穴的纖維，利用毛細(xì)吸水原理改善吸水性；纖維的細(xì)旦化、混纖、異收縮與織造工藝相結(jié)合，利用織物的結(jié)構(gòu)改善親水性；用親水性試劑對(duì)纖維、織物表面進(jìn)行后整理、化學(xué)接枝和物理輻照等方法賦予織物一定的吸濕親水性。
提高合成纖維織物吸濕性的方法較多，如共混紡絲改性、高能射線輻照改性、輻照與化學(xué)接枝改性和織物親水性整理等。共混法添加的親水性聚合物如水溶性聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、水溶性共聚酯和聚馬來(lái)酸酐等，這種生產(chǎn)工藝復(fù)雜、原料成本都較高。通過(guò)等離子體、高能電子和紫外線等處理方法，增加纖維的表面粗糙度，以及纖維表面的極性基團(tuán)，從而改善其吸濕性能。但這種處理的長(zhǎng)效性差和本體的力學(xué)性能下降，不利于民用與工程領(lǐng)域的應(yīng)用。親水性整理劑表面處理的過(guò)程簡(jiǎn)單、投資少、吸濕效果好，但影響織物的透氣性和手感等，親水處理的耐久性可能欠佳。輻照與接枝聚合反應(yīng)并用，對(duì)纖維表面有一定的刻蝕作用，增加纖維表面的粗糙度，同時(shí)引進(jìn)了可供聚合反應(yīng)的活性位置與基團(tuán)，便于接枝親水性聚合物，這樣，可以減少輻照強(qiáng)度，對(duì)纖維本體的強(qiáng)度無(wú)明顯影響，接枝聚合物大大增加了纖維的親水性，這種處理技術(shù)在工程領(lǐng)域逐漸得到重視與應(yīng)用。相比較而言，化學(xué)接枝方法，需要選擇合適的引發(fā)劑，這可能形成更多的均聚物，處理效果欠佳。在輻照接枝聚合方法中，接枝聚合反應(yīng)通常在氣相或者溶液中進(jìn)行，在氣相中，接枝率較低；而在溶液中接枝時(shí)，雖然接枝率可以很高，但溶液中接枝聚合物尺寸偏大，均聚物含量高，自由基發(fā)生鏈轉(zhuǎn)移，因此，存在著接枝聚合反應(yīng)難以控制的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種接枝率可控、成品親水性好的合成纖維及其織物后整理的方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種合成纖維及其織物親水性整理的方法，它包括合成纖維及其織物的預(yù)輻照處理、反相乳液的制備和接枝改性處理工序；所述的合成纖維及其織物的預(yù)輻照處理包括低溫等離子體處理或紫外線輻照處理；所述的反相乳液的制備工藝是將水、水溶性單體體系按質(zhì)量比例為100∶20～600制備成水相體系，其中，水溶性單體體系為單體或單體混合物或酸性單體、單體混合物與無(wú)機(jī)堿的混合物，酸性水溶性單體與無(wú)機(jī)堿的摩爾比為100∶40～100；將表面活性劑和助溶劑混合制備成油相體系，表面活性劑、助溶劑和水相體系體積比例為1∶1～30∶1～30；再將水相體系緩慢倒入油相體系中，攪拌形成反相乳液；所述的接枝改性處理工藝是將預(yù)輻照處理后的合成纖維及其織物投入到所制備的反相乳液中，通氮?dú)怛?qū)除反相乳液體系中的空氣，在氮?dú)饣蚨栊詺怏w氣氛中進(jìn)行接枝處理，反應(yīng)溫度為45～95℃，達(dá)到設(shè)定的接枝率，取出后用烴類溶劑、丙酮和水分別清洗，干燥。
所述的水溶性單體為丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-異丙基丙烯酰胺、N-異丙基甲基丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羥乙酯，丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸羥乙酯，甲基丙烯酸羥丙酯、丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯中的一種或者它們的組合。
所述的表面活性劑為陰離子型表面活性劑、陽(yáng)離子型表面活性劑、兩性表面活性劑和非離子型表面活性劑中的一種或者它們的組合。
所述的助溶劑為碳原子數(shù)目不小于5的烷烴類和環(huán)烷烴類、芳香烴類、碳原子數(shù)目不小于3的脂肪醇類中的一種或者它們的組合。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下顯著特點(diǎn)1.由于本發(fā)明采用輻照處理和聚合物接枝處理相結(jié)合的方法，特別是采用了反相乳液為接枝處理液的技術(shù)，接枝物尺寸與乳液顆粒尺寸相當(dāng)，其粒徑小于纖維的直徑，因此，不僅保持了合成纖維織物原有的良好手感、透氣性和力學(xué)性，且成品的親水性得到了很大的改善。
2.由于自由基在乳液顆粒之間無(wú)明顯鏈轉(zhuǎn)移，因此，反相乳液聚合物接枝物的接枝率可通過(guò)改變接枝反應(yīng)時(shí)間等條件得到控制；并且，接枝乳液可以多次使用，降低了處理的成本。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述實(shí)施例一取100份聚丙烯纖維，用丙酮溶劑回流條件下洗滌4小時(shí)，取出，真空干燥。將光敏劑二苯甲酮溶于一定量的丙酮中。將洗滌處理過(guò)的纖維在光敏劑溶液中浸漬10分鐘后，取出干燥。使用500W、輻照通量控制為4W/cm2紫外燈，在氮?dú)猸h(huán)境下，照射預(yù)浸漬處理過(guò)的纖維，照射處理15分鐘后，取出，置于真空或惰性氣氛中保存，也可直接投入接枝乳液中保存。
稱取640份二甲苯，30份司盤80，混合形成油相；稱取130份丙烯酰胺，去離子水200份，混合形成水相；將水相緩慢到入油相中并攪拌形成均勻的反相乳液體系。
將上述反相乳液體系充填合適反應(yīng)容器，安裝回流冷凝裝置和攪拌裝置，反復(fù)驅(qū)除容器中的剩余空氣，將預(yù)照射處理過(guò)的纖維加入反應(yīng)容器中，繼續(xù)通氮?dú)獗Ｗo(hù)，升高聚合溫度至85℃，反應(yīng)4小時(shí)后，取出樣品，分別用甲苯、丙酮和去離子水洗滌、干燥。測(cè)得處理過(guò)纖維的接枝率為3.5％，與甘油的潤(rùn)濕接觸角為40 實(shí)施例二取100份丙綸織物，用丙酮溶劑回流條件下洗滌4小時(shí)，取出、真空干燥。將光敏劑安息香雙甲醚溶于一定量的丙酮中。將洗滌處理過(guò)的丙綸織物在光敏劑溶液中浸漬5分鐘后，取出干燥。使用低壓紫外燈、輻照通量控制為2W/cm2，在氮?dú)猸h(huán)境下，照射預(yù)浸漬處理過(guò)的樣品，照射處理20分鐘后，取出，置于真空或惰性氣氛中保存，也可直接投入接枝乳液中保存。
稱取600份液體石蠟，40份吐溫80，混合形成油相；稱取丙烯酸100份，氫氧化鈉50份，去離子水210份，混合形成水相；將水相緩慢到入油相中并攪拌形成均勻的反相乳液體系。
將上述反相乳液體系充填合適反應(yīng)容器，安裝回流冷凝裝置和攪拌裝置，反復(fù)通氮?dú)怛?qū)除容器中的剩余空氣，將預(yù)照射處理過(guò)的樣品加入反應(yīng)容器中，繼續(xù)通氮?dú)獗Ｗo(hù)，升高聚合溫度至75℃，反應(yīng)6小時(shí)后，分別用環(huán)己烷、丙酮和去離子水洗滌、干燥。測(cè)得處理過(guò)樣品的接枝率為4.5％，與甘油潤(rùn)濕接觸角為34 實(shí)施例三取100份滌綸織物，放入丙酮中攪拌8小時(shí)，取出、真空干燥并稱重。等離子體發(fā)生儀射頻頻率為13.65MHz，處理氣氛空氣的壓力，100帕，放電功率100瓦，放電時(shí)間4分鐘。處理后織物置于真空或惰性氣氛或接枝乳液中儲(chǔ)存、備用。
稱500份正庚烷，150份正己醇，60份吐溫60，混合形成油相；稱取甲基丙烯酰胺140份，去離子水150份，混合形成水相；將水相緩慢到入油相中并攪拌形成均勻的反相乳液體系。
將上述反相乳液體系充填合適反應(yīng)容器，安裝回流冷凝裝置和攪拌裝置，反復(fù)通氮?dú)怛?qū)除容器中的剩余空氣，將等離子體處理后的樣品加入反應(yīng)容器中，升高聚合溫度至65℃，反應(yīng)2小時(shí)后，分別用正庚烷、丙酮和去離子水洗滌、干燥。測(cè)得處理過(guò)樣品的接枝率為14.5％，回潮率2.5％。
實(shí)施例四取100份聚酯纖維，放入丙酮中攪拌10小時(shí)，取出、真空干燥并稱重。等離子體發(fā)生儀射頻頻率為13.65MHz，處理氣氛氬氣的壓力，40帕，放電功率160瓦，放電時(shí)間3分鐘。處理后纖維置于真空或惰性氣氛或接枝乳液中儲(chǔ)存、備用。
稱環(huán)己烷700份，吐溫80與司盤80各30份，混合形成油相；稱取甲基丙烯酸100份，氫氧化鈉50份，去離子水210份，混合形成水相；將水相緩慢到入油相中并攪拌形成均勻的反相乳液體系。
將上述反相乳液體系充填合適反應(yīng)容器，安裝回流冷凝裝置和攪拌裝置，反復(fù)通氮?dú)怛?qū)除容器中的剩余空氣，將等離子體處理后的樣品加入反應(yīng)容器中，升高聚合溫度至55℃，反應(yīng)4小時(shí)后，分別用環(huán)己烷、丙酮和去離子水洗滌、干燥。測(cè)得處理過(guò)樣品接枝率為10.5％，回潮率1.7％。
權(quán)利要求
1.一種合成纖維及其織物親水性整理的方法，其特征在于它包括合成纖維及其織物的預(yù)輻照處理、反相乳液的制備和接枝改性處理工序；所述的合成纖維及其織物的預(yù)輻照處理包括低溫等離子體處理或紫外線輻照處理；所述的反相乳液的制備工藝是將水、水溶性單體體系按質(zhì)量比例為100∶20～600制備成水相體系，其中，水溶性單體體系為單體或單體混合物或酸性單體、單體混合物與無(wú)機(jī)堿的混合物，酸性水溶性單體與無(wú)機(jī)堿的摩爾比為100∶40～100；將表面活性劑和助溶劑混合制備成油相體系，表面活性劑、助溶劑和水相體系體積比例為1∶1～30∶1～30；再將水相體系緩慢倒入油相體系中，攪拌形成反相乳液；所述的接枝改性處理工藝是將預(yù)輻照處理后的合成纖維及其織物投入到所制備的反相乳液中，在氮?dú)饣蚨栊詺怏w氣氛中進(jìn)行接枝處理，反應(yīng)溫度為45～95℃，達(dá)到設(shè)定的接枝率后，取出用烴類溶劑、丙酮和水分別清洗，干燥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種合成纖維及其織物親水性整理的方法，其特征在于所述的水溶性單體為丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-異丙基丙烯酰胺、N-異丙基甲基丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羥乙酯，丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸羥乙酯，甲基丙烯酸羥丙酯、丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯中的一種或者它們的組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種合成纖維及其織物親水性整理的方法，其特征在于所述的表面活性劑為陰離子型表面活性劑、陽(yáng)離子型表面活性劑、兩性表面活性劑和非離子型表面活性劑中的一種或者它們的組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種合成纖維及其織物親水性整理的方法，其特征在于所述的助溶劑為碳原子數(shù)目不小于5的烷烴類和環(huán)烷烴類、芳香烴類、碳原子數(shù)目不小于3的脂肪醇類中的一種或者它們的組合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種對(duì)合成纖維及其織物進(jìn)行親水性整理的方法，它包括合成纖維及其織物的預(yù)輻照處理、反相乳液的制備和接枝改性處理工序。預(yù)輻照處理包括低溫等離子體處理或紫外線輻照處理；反相乳液的制備工藝是將水、水溶性單體體系制備成水相體系，表面活性劑和助溶劑混合制備成油相體系，再將水相體系緩慢倒入油相體系形成反相乳液；接枝改性處理方法是將預(yù)輻照處理后的合成纖維及其織物投入到所制備的反相乳液中，通氮?dú)怛?qū)除反相乳液體系中的空氣，在45～95℃溫度條件下進(jìn)行接枝反應(yīng)。按該方法進(jìn)行親水性整理，成品的接枝率可控，親水性能好，且工藝流程簡(jiǎn)單、可行，無(wú)環(huán)境污染，有利于推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)D06M14/08GK1995530SQ200610097628
公開日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2006年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月14日
發(fā)明者石小麗, 朱新生, 吳建銓, 潘志娟 申請(qǐng)人:蘇州大學(xué), 常州市天怡工程纖維有限公司