专利名称：：渗透浸泡法制备银纤维的方法
技术领域：
：本发明属于纤维制备领域，具体涉及一种新型功能纤维材料的制备方法。
背景技术：
：21世纪是高科技迅速发展的新时代，国际纺织品市场竞争也进入了一个全新的时期。人们对服用衣料需求也越来越高，已发展到不仅要求生理的舒适感(轻薄、保暖、凉爽)、而且要具备心理感觉的舒适(视觉色调光泽、触觉手感、柔软性、膨松性、悬垂性)，更需要一定的特殊功能性(抗菌、抗静电、阻燃、防紫外线、防电磁辐射)，即要求综合具有舒适性、功能化、高品质、健美化的特点。功能性纺织品是当今纺织服装、家用及产业用纺织品未来的发展趋向之一。它将与细旦纤维纺织品、无纺布、复合材料、环保型材料等共同构成未来纺织品的七大走势，成为纺织品的发展主流。目前，功能性纺织品的获得除了通过纺织品的后整理来实现外，更重要是是通过开发各种功能纤维来达到要求。功能纤维是指除一般纤维所具有的物理机械性能以外，还具有某种特殊功能的新型纤维。比如说纤维具有卫生保健功能(抗菌、杀螨、理疗及除异味等)；防护功能(防辐射、抗静电、抗紫外线等)；热湿舒适功能(吸热、放热、吸湿、放湿等)；医疗和环保功能(生物相容性和生物降解性)。功能纤维的发展是现代纤维科学进步的象征。功能纤维、差别化纤维和高性能纤维的发展为传统纺织工业的技术创新、向高科技产业的转化创造了有利条件，为人类生活水平的提高作出了贡献。银纤维因同时具备强力抗菌除臭、耐久性、抗静电防屏蔽、热传导、医疗保健等多种特殊功能而越来越受到人们的关注，已成为当代功能纤维研究及应用新的热点，拥有广阔的应用前景，可广泛用于家纺、体育、军事、医疗保健等各个领域，还可带动矿藏、冶金、化工、纺织等相关产业的发展。目前，银纤维的获得主要通过化学镀银的方法(也叫表面吸附镀银法)即在聚合物表面镀一层纯银得到镀(涂)银纤维。以往的化学镀生产过程中会产生重金属离子污水，环境污染严重。由于放置的纤维多以及工艺的原因，会造成牢固度不够，所镀银层厚薄不均勻，均勻度差，性能差，银纤维外观差，光泽度差，牢度差，易脱落等缺点，因此目前方法制备的银纤维做出的产品耐洗性差，洗涤一次后银层脱落或断裂，电阻值变无穷大，失去银纤维的功能。国外尽管已有将银纤维产品商业化，但该产品采用连续快速化学镀银法，仅在纤维表面镀银，牢固性差，且其耐洗次数达不到50次。
发明内容本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种牢度好、银层均勻、性能好的银纤维的制备方法。本发明的目的可以通过以下措施达到一种渗透浸泡法制备银纤维的方法，包括如下步骤A、去油聚酰胺纤维在碱性溶液中以及加热、压力0.10.8MPa下进行进行去油3处理。其中碱性溶液为NaOH溶液，其浓度为210g/L。去油时的浴比(固液质量比)为18120。加热至温度为80100°C。B、净化膨胀采用有机溶剂在压力0.10.SMPa及液体流动下浸泡经去油处理过的聚酰胺纤维。此时，纤维内部和表面残留的有机物通过有机溶剂的挥发干燥被彻底去除，使纤维完全净化膨胀。其中有机溶剂为四氯乙烯、乙醚、碳氢类(如石油醚，己烷，庚烷，辛烷)等。液体流动时的流速为520L/min，浸泡时的浴比15120，浸泡温度为常温，浸泡时间为12小时，加压采用惰性气体。C、表面扩张采用酸在压力0.10.8Mpa、加热及液体流动的条件下对纤维进行表面积扩张处理。该处理可以使纤维表面积扩张数倍，增加后续镀覆步骤时的亲合力、纤维表面镀覆量以及纤维内部镀覆量。其中所述酸液为磷酸或硫酸(水溶液)，其浓度1020ml/L。该步骤需加热至6080°C。液体流动的流速为510L/min。D、漂洗将处理后的聚酰胺纤维水洗并干燥。具体采用蒸馏水洗净并脱干、干燥至溶剂完全挥发干净。E、覆银将硝酸银溶液与氨水溶液混合至透明且均勻后，加入缓冲剂和还原剂制成覆银溶液，再加入漂洗后的聚酰胺纤维，在压力0.10.SMPa及液体流动下进行覆银至银完全吸附。覆银步骤中，还原剂为甲醛，所述缓冲剂为十二烷醇，覆银溶液中各物质的浓度为硝酸银520g/L，氨水840g/L，甲醛28ml/L，十二烷醇25ml/L。覆银溶液中加入聚酰胺纤维的密度为0.10.8g/cm3,液体流动时的流速为520L/min。溶液中的银离子全部吸附于纤维一般需12小时，可以用稀盐酸滴定法测试反应液银离子的浓度，无沉淀析出，表明反应已结束。覆银完成后再对纤维进行漂洗、上油和烘干步骤，其中还包括上油、检测、打包等具体步骤。一种详细的步骤包括取出纤维，排液，漂洗，上油，烘干，检测。短纤检测后打压缩包；长丝经卷饶成型再打包。本发明中去油、净化膨胀、表面扩张和覆银步骤均优选在加压情况下进行，故各步骤进行时的优选压力为去油0.20.8MPa，净化膨胀时0.20.8MPa，表面扩张0.20.8MPa，覆银0.20.8MPa。本发明在0.10.8MPa(特别是0.20.8MPa)的压力下进行去油，会使纤维去油迅速以及迅速溶涨的效果。在净化膨胀过程中使液体流动可以使纤维浸泡膨胀充分均勻，而采用有机溶剂浸泡并配合加压(特别是0.20.8MPa)和流动，不仅使纤维的空间充分溶胀，纤维分子间隙增大，还使纤维内部杂质去除干净，重新排列内部分子空间结构。随后，使用酸剂在0.10.8MPa(特别是0.20.8MPa)的压力下对纤维进行处理，扩大其表面面积，使银和纤维有更多紧密的结合点。在覆银步骤时采用加压及液体流动的条件，克服了现有方法只镀覆在表面的缺点，在之前步骤(特别是去油和膨胀)的配合下，在增大纤维内部结构及间隙的情况下，从纤维的内部直至表面均进行均勻镀覆，同时加压(特别是在0.20.SMPa下)增加银层与纤维的粘结牢度。因此本发明的银纤维牢度好、银层均勻、性能好、不易脱落、银含量高(银含量可达40%以上)。现有镀银方法采用的是连续不断补充法镀银，反应液中通过不断补充银来反复利用。所以其溶液中永远存在银离子。计量不精确，在活化中已加入AgN03，此时AgN03易氧化，抗氧化性差。本发明按反应配方精确投料，结束时用滴定法精确检测溶液中银离子浓度，检测出没有银离子时才结束反应。所以此法可以将硝酸银中的银一次完全利用。本发明通过重新排列分子空间结构，用渗透浸泡法将银溶入纤维内部并完全覆盖纤维表面来制备银纤维。通过这种方法制备的银纤维，银与纤维的结合牢固，性能优异。而且本发明的反应液(即覆银溶液)一次完全反应，不会产生浪费或重金属污染，所产生的废水经化学处理后对环境无任何污染作用。所制得的产品含银量稳定，银的牢固性强，洗涤100次后不变，最大性能无损洗涤次数可达250次以上，银层均勻，单纤维覆银均勻，因此成品性能优异，导电性好，电阻值小，电阻值在20欧姆/厘米以下，更可达到36欧姆/厘米。具体实施例方式实施例1锦纶银短纤锦纶短纤规格1.5D/38mm的锦纶短纤(即纤维直径为1.5D，长度为38mm)。具体镀覆步骤如下①去油前处理使用5克/升烧碱(氢氧化钠)对原材料锦纶短纤材料进行去油处理，浴比(固液比)为112，，温度90°C，加压力至0.3-0.4MPa。②净化、膨胀使用四氯乙烯在流动情况下充分浸泡上述原材料，流速控制在10-15升/分钟，常温下浸泡1-2小时。浸泡时须用惰性气体加压力至0.3-0.4MPa,纤维加入量和溶剂量浴比为110-112。③表面扩张采用磷酸(10_15ml/L)在压力0.20.3Mpa、温度6070°C及液体流动(6-8L/min)等条件下对纤维进行处理，使纤维表面积扩张数倍。④漂洗从溶剂中取出纤维，用蒸馏水洗净、脱干至溶剂完全发挥干净，备用。⑤覆银使用搅拌器将硝酸溶液和氨水溶液充分搅拌至无色透明，并混合均勻，此时溶液的PH值为弱碱性，缓缓加入缓冲剂(十二烷醇)和甲醛溶液，边加入边搅拌至均勻质，得覆银溶液，其中AgN03浓度为10-12克/升，NH3*H20为20-25克/升，甲醛(还原剂)4-5毫升/升，十二烷醇(缓冲剂)3-4毫升/升；然后将已净化过的纤维，全部加入容器中，继续搅拌，让纤维和溶液充分均勻，纤维密度控制在0.2-0.3克/立方厘米，溶液温度为常温。盖上容器，加压至0.3-0.4MPa，让反应液循环流动，流速控制在10-12升/分钟。经过1-2小时反应，待溶液中的银离子全部吸附于纤维。用稀盐酸滴定法测试反应液银离子的浓度，无沉淀析出，表明反应已结束。⑥漂洗、烘干取出纤维，排液，漂洗，上油，烘干，检测。短纤检测后打压缩包；长丝经卷饶成型再打包。生产废水经简单化学处理后对环境无任何污染，可直接排放或回用。银纤维电镜照片显示，各单纤维覆银均勻，纤维上的银层均勻。银纤维洗涤100次后银含量及镀层不变，最大洗涤次数可达250次，平均电阻值为6欧姆/厘米。以本例制备的银纤维与以往工艺的银纤维对比，结果如下<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>实施例2锦纶银长丝锦纶长丝规格70D/24F的锦纶长丝；丝束直径为70D，其中包含24根单丝。加捻120捻/米，Z向。环状的锦纶长丝。具体镀覆步骤如下①去油前处理使用8克/升烧碱(氢氧化钠)对锦纶长丝材料进行去油处理，浴比(固液比)为1I5，，温度92°C，加压力至0.2_0·3MPa。②净化、膨胀使用乙醚在流动情况下充分浸泡上述原材料，流速控制在10-15升/分钟，常温下浸泡1-2小时。浸泡时须用惰性气体加压力至0.4-0.5MPa,纤维加入量和溶剂量浴比为110-112。③表面扩张采用硫酸(14_17ml/L)在压力0.30.4Mpa，温度7080°C及液体流动(6-8L/min)等条件下对纤维进行处理，使纤维表面积扩张数倍。④漂洗从溶剂中取出纤维，用蒸馏水洗净、脱干至溶剂完全发挥干净，备用。⑤覆银使用搅拌器将硝酸溶液和氨水溶液充分搅拌至无色透明，并混合均勻，此时溶液的PH值为弱碱性，缓缓加入缓冲剂(十二烷醇)和甲醛溶液，边加入边搅拌至均勻质，得覆银溶液，其中AgNO3浓度为11-12克/升，NH3·H2O为20-22克/升，甲醛(还原剂)4-5毫升/升，十二烷醇(缓冲剂)3-4毫升/升；然后将已净化过的纤维，全部加入容器中，继续搅拌，让纤维和溶液充分均勻，纤维密度控制在0.2-0.3克/平方厘米，溶液温度为常温。盖上容器，加压至0.4-0.5MPa，让反应液循环流动，流速控制在10-12升/分钟。经过1-2小时反应，待溶液中的银离子全部吸附于纤维。用稀盐酸滴定法测试反应液银离子的浓度，无沉淀析出，表明反应已结束。⑥漂洗、烘干取出纤维，排液，漂洗，上油，烘干，检测。短纤检测后打压缩包；长丝经卷饶成型再打包。生产废水经简单化学处理后对环境无任何污染，可直接排放或回用。银纤维电镜照片显示，各单纤维覆银均勻，纤维上的银层均勻。银纤维洗涤100次后银含量及镀层不变，最大洗涤次数可达250次以上，平均电阻值为5欧姆/厘米。本发明对纤维的规格没有具体限制，本领域技术人员可根据上述方法对其他任何规格的聚酰胺纤维进行覆银处理。权利要求一种渗透浸泡法制备银纤维的方法，其特征在于包括如下步骤A、去油聚酰胺纤维在碱性溶液中以及加热、压力0.1～0.8MPa下进行进行去油处理；B、净化膨胀采用有机溶剂在压力0.1～0.8Mpa、加热及液体流动下浸泡经去油处理过的聚酰胺纤维；C、表面扩张采用酸液在压力0.1～0.8Mpa、加热及液体流动的条件下对纤维进行表面积扩张处理；D、漂洗将处理后的聚酰胺纤维水洗并干燥；E、覆银将硝酸银溶液与氨水溶液混合至透明且均匀后，加入缓冲剂和还原剂制成覆银溶液，再加入漂洗后的聚酰胺纤维，在压力0.1～0.8MPa及液体流动下进行覆银至银完全吸附。2.根据权利要求1所述的渗透浸泡法制备银纤维的方法，其特征在于在去油步骤中，所述碱性溶液为NaOH溶液，其浓度为210g/L；加热至温度为80100°C，去油时的浴比为18120。3.根据权利要求1所述的渗透浸泡法制备银纤维的方法，其特征在于在净化膨胀步骤中，所述有机溶剂为四氯乙烯、乙醚或碳氢类溶剂。4.根据权利要求1所述的渗透浸泡法制备银纤维的方法，其特征在于在净化膨胀步骤中，液体流动时的流速为520L/min，浸泡时的浴比15120。5.根据权利要求1所述的渗透浸泡法制备银纤维的方法，其特征在于表面扩张步骤中，所述酸液为磷酸或硫酸，其浓度为1020ml/L；加热至温度为6080°C，液体流动的流速为510L/min。6.根据权利要求1所述的渗透浸泡法制备银纤维的方法，其特征在于覆银步骤中，所述还原剂为甲醛，所述缓冲剂为十二烷醇。7.根据权利要求6所述的渗透浸泡法制备银纤维的方法，其特征在于覆银溶液中各物质的浓度为硝酸银520g/L，氨水840g/L，甲醛28ml/L，十二烷醇25ml/L。8.根据权利要求1所述的渗透浸泡法制备银纤维的方法，其特征在于覆银溶液中加入聚酰胺纤维的密度为0.10.8g/cm3，液体流动时的流速为520L/min。9.根据权利要求1所述的渗透浸泡法制备银纤维的方法，其特征在于去油时的压力为0.20.8MPa，净化膨胀时的压力为0.20.8MPa，表面扩张时的压力为0.20.8MPa，覆银时的压力为0.20.8MPa。10.根据权利要求1所述的渗透浸泡法制备银纤维的方法，其特征在于覆银后再对纤维进行漂洗、上油和烘干。全文摘要本发明公开了一种渗透浸泡法制备银纤维的方法，包括去油、净化膨胀、表面扩张、漂洗和覆银步骤。本发明通过重新排列纤维分子空间结构，用渗透浸泡法将银溶入纤维中并完全覆盖纤维表面来制备银纤维。其中渗透浸泡法是将化学纤维精练洗涤烘干，在有机溶剂中浸泡后，加压渗透后纤维分子间隙增大，去除有机溶剂加硝酸银和助剂进行银反应，使银部分植入纤维，具余全部覆盖纤维表面和所有空隙，整个加工过程无污染产生，所产生的废水经化学处理后对环境无任何污染作用；银纤维的牢固度高，银含量最高可达40％以上。文档编号D06M11/83GK101805987SQ20101013755公开日2010年8月18日申请日期2010年4月1日优先权日2010年4月1日发明者罗坚平申请人:常州宝丽丝纤维有限公司