负载铜(ii)离子的功能纤维及其合成方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种纤维材料及其合成方法，尤其设及一种负载铜（II)离子的功能 纤维及其合成方法，属于高分子材料技术领域。
【背景技术】
[0002] 在高分子材料表面负载金属离子得到新的功能杂化材料，与单一的有机高分子或 无机化合物相比，可获得独特的界面性质和优越的综合性能。铜是一种常见的过渡金属元 素，其常见价态为0价、+1价和巧价（+3价存在于不稳定的特殊形态)。0价的金属铜具有 优良的导电性、延展性，还可形成多种合金。+2价的铜（II)是性质稳定的常见价态，可形 成多种铜盐化合物，可与多种无机阴离子和有机化合物形成配合物。铜（II)离子的抗菌作 用很早已被证实，在生产生活中有着广泛的应用。铜是人体必需微量元素之一，但同时又是 一种有毒的重金属，因此在发挥其功效的同时，应尽可能减少其用量和向环境中的迁移。将 铜（II)离子通过化学键负载到高分子纤维材料表面，既可大大增加铜（II)与环境的接触 界面，又可利用化学键抑制铜（II)的溶解和流失，是一种提高效能、减少污染、防止毒副作 用的好方法。根据本发明技术内容，列举有相似之处的报道如下： (1)研究论文"金属络合型聚丙締腊抗菌消臭纤维的结构与性能"（合成纤维工业， 2001第4期）是将含多官能团聚丙締腊纤维（FPAN)在溶解有Ag(I)、化(II)或化(II)金 属盐的无水乙醇中揽拌回流反应24h，依次用无水乙醇、无离子水、无水乙醇洗涂，真空干 燥，得到金属络合型聚丙締腊抗菌消臭纤维；其中，FPAN是按照文献"含多官能团聚丙締 腊抗菌消臭纤维的制备、结构与性能"（功能高分子学报2001第1期）制备：腊绝纤维在水 合阱溶液中浸溃，然后密闭恒溫赔烘数小时，洗涂、干燥后，再在氨氧化钢溶液中恒溫揽拌 反应若干小时，洗涂、干燥，得到含多官能团聚丙締腊抗菌消臭纤维（FPAN) ;(2)研究论文 "偕胺目亏基化（II)、Hg(II)配合物纤维的抗菌性能研究"（合成纤维2007第1期）是将 偕胺朽基纤维（AOCF)浸没在不同浓度的氯化铜溶液中恒溫振荡反应，得到不同化（II) 含量的纤维；其中，AOCF是按照文献"馨合纤维的制备一一聚丙締腊纤维改性"（合成纤 维2001第4期）制备：将腊绝纤维浸没在一定配比的盐酸径胺和碳酸钢的溶液中，恒溫反 应若干时间后洗涂、烘干而得到；（3)中国专利CN87100231 "抗菌防臭纤维织物及制造方 法"是将腊绝纤维先放入40-60°C的硫酸铜、硫代硫酸钢溶液中处理，再放入80-100°C的碱 性绿4溶液中处理，得到结合一定量铜（II)离子和有机胺的抗菌防臭纤维；(4)中国专利 CN92110714. 5 "-种抗静电抗菌纤维的处理方法"是将腊绝等纤维织物依次在含有铜离子、 舰离子的水溶液中染浴，或在同时含有铜离子和舰离子的水溶液中染浴，溫度为50-120°C， 使舰化铜吸附其上W获得抗静电抗菌性能；（5)中国专利CN201510434007. 9 "二步法制备 铜离子纤维及袜子"是依次用含有硫代硫酸铜、硫代硫酸钢、巧樣酸钢的第一处理液和含有 碱性染料、有机抗菌剂的第二处理液对腊绝纤维进行浸溃处理，然后热气流处理，得到有抗 菌作用的纤维；（6)中国专利CN200810034672.9 "-种腊绝-蛋白质-铜盐复合抗静电纤 维的制造方法"是将天然蛋白质和无机铜盐溶解在溶剂中形成络合物，加入聚丙締腊制得 纺丝浆液，纺丝出初生纤维，经牵伸、热拉伸、卷曲、定型、上油、干燥获得成品。
[0003] 其中，文献（1) (2)对腊绝化学改性的原料和方法与本发明不同，所得基体纤维的 化学基团结构不同；文献（3) (4) (5)是将腊绝纤维直接在含铜离子溶液中进行化学处理， 文献（6)是将聚丙締腊中加入含铜络合物进行混合纺丝，均与本发明先化学改性再负载铜 离子的方法不同。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种新型的负载铜（II)离子的功能纤维；又在于提供一 种工艺简便、环境友好、负载量可调的该种功能纤维的合成方法。
[0005] 为实现本发明的目的，技术方案为：W经过化学改性的腊绝纤维为基体纤维，将铜 (II)离子通过化学键均匀负载到纤维上，负载量为10-100mg/g纤维，形成在纤维表面具 有铜（II)离子功能特性且铜（II)离子与基体之间牢固结合的纤维材料；本发明用于负载 铜（II)离子的基体纤维，是W长度为2~10cm、纤度为1~5化ex、结构中含有90%W上丙締腊 单元的商品腊绝纤维为原料，采用如下=种化学改性方法之一得到： 方法（1):将腊绝纤维浸没在溶有氨基化合物和无机碱的水溶液中，于80-100°C反应 1-地，产物纤维用去离子水清洗，于40-7(TC烘干；投料重量比：腊绝纤维：氨基化合物： 无机碱：水=1:0. 1-1:0. 1-1:10-50 ;氨基化合物选自氨基乙酸、0-氨基丙酸、赖氨酸、二 乙締=胺、=乙締四胺或多乙締多胺；无机碱选自氨氧化钢、氨氧化钟、碳酸钢或碳酸钟； 方法（2):将腊绝纤维浸没在溶有氨基酸和无机碱的醇溶液中，于90°C-140°C反应1-lOh， 产物纤维用去离子水清洗，于40-7(TC烘干；投料重量比：腊绝纤维：氨基酸：无机碱：溶 剂=1:1-10:0. 5-10:10-50 ;氨基酸选自氨基乙酸、0-氨基丙酸或丫-氨基下酸；无机碱选 自氨氧化钢、氨氧化钟、碳酸钢或碳酸钟；溶剂选自乙二醇、丙=醇或丙二醇；方法（3):将 腊绝纤维浸没在溶有氨基烧横酸和无机碱的醇溶液中，于90°C-130°C反应时间2-12h;产 物纤维用去离子水清洗，于40-7(TC烘干；投料重量比：腊绝：氨基烧横酸：无机碱：溶剂 =1:1-10:0.5-10:10-50 ;氨基烧横酸选自2-氨基乙横酸或3-氨基丙横酸；无机碱选自氨 氧化钢、氨氧化钟、碳酸钢或碳酸钟；溶剂选自乙二醇、丙=醇或丙二醇。
[0006] 利用上述所合成的基体纤维负载铜（II)离子的具体过程为：将水溶性铜（II)化 合物溶于去离子水，用稀盐酸调节其酸度，配制成铜（II)浓度为50-500mg/l、pH为3-5的 溶液；按照每g纤维用溶液20-100mL的比例，将基体纤维浸没在该反应溶液中，于5-35°C 振荡接触反应1-lOh，产物纤维用去离子水清洗，于40-70°C烘干。所采用的水溶性铜（II) 化合物为氯化铜、硫酸铜、硝酸铜、醋酸铜或其含结晶水的化合物。
[0007] 如下所示，基体纤维所含有的簇基或横酸基为阳离子交换基团，铜（II)离子与其 结合的稳定性高于H+，通过水溶液中的液-固相离子交换反应，即可使铜（II)离子取代H+ 而负载到纤维上；基体纤维1、2中的簇基和基体纤维1中的氨基还具有配位功能，可增强与 铜（II)离子的结合力。
[0008] 基体纤维I 基体纤维2 基体纤维3 本发明的创新点在于：（〇所采用的基体纤维均为一步法化学改性获得，且改性反应 条件较为溫和，对纤维形态和强度损伤小，负载铜（II)离子是在常溫水溶