本发明属于功能纤维技术领域，具体涉及一种防污功能纤维及其制备方法。
背景技术：
功能纤维是指除一般纤维所具有的物理机械性能之外，还具有某些特殊功能的新型纤维。三防整理是指通过整理后，使织物具有防水、防油、防污的效果。目前人们多采用三防整理剂来达到理想功能，这其中特别以利用全氟辛基磺酞基化合物、全氟辛酸或其它含八个碳甚至更长碳链的全氟烷基化合物为原料而制得的三防整理剂为代表。
然而，这些化合物在环境中极难分解，在生物体内容易蓄积，对人体有健康影响；并且直接制备防污功能纤维的、具有极长效防污效果的报道仍很少见，故需进一步解决安全性、长效性、耐候性等问题。
聚乳酸纤维来源广、成本相对较低，它是一种原料可种植、易种植，废弃物在自然界中可自然降解的合成纤维，它在熔融纺丝时可以均匀方便地添加一些功能性成分。由于碳素材料在纳米尺度将具有疏水甚至疏油性，而入侵植物是数量巨大的碳源，可以变废为宝进行利用，构造成含碳粗糙粒，并结合生物质低表面能物质如生物蜡等进一步强化拒水防污效果。因此，假使能将聚乳酸纤维和生物质来源的粗糙粒、生物蜡相结合，即可解决上述问题。
技术实现要素：
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述的技术缺陷，提出了本发明。
因此，作为本发明其中一个方面，本发明克服现有技术中存在的不足，提供一种防污功能纤维及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种防污功能纤维，其包括，所述防污功能纤维通过聚乳酸纺丝液、防污粗糙粒、低表面能粉末、偶联剂共混纺丝而得，各成分的质量比为150:5～8:3～6:2～5。
作为本发明所述的防污功能纤维的优选方案，其中：所述防污粗糙粒为经一年生或多年生草本或半灌木植物制备所得。
作为本发明所述的防污功能纤维的优选方案，其中：所述一年生或多年生草本或半灌木植物包括紫茎泽兰、一枝黄花、孔雀草、紫苜蓿、铜锤草、凤眼莲、空心莲子草、尾穗苋、银花苋、天芥菜、王不留行、胜红蓟、田春黄菊、钻形紫菀、马樱丹等中的一种或几种。
作为本发明所述的防污功能纤维的优选方案，其中：所述的防污粗糙粒的制备方法为，将所述一年生或多年生草本或半灌木植物在密闭且650～800℃的高温条件下加热120～150s，得到粗制木炭；将所述粗制木炭粉碎并通过500～2000目网筛，所得即为所述防污粗糙粒。
作为本发明所述的防污功能纤维的优选方案，其中：所述防污粗糙粒，其粒径范围为5～25μm；所述的低表面能粉末的粒径范围为1～5μm，平均粒径为2.5μm。
作为本发明所述的防污功能纤维的优选方案，其中：所述的聚乳酸纺丝液包括左旋聚乳酸，其分子量范围为35万～50万，熔点范围为175～180℃。
作为本发明所述的防污功能纤维的优选方案，其中：所述的低表面能粉末包括聚乙烯蜡粉、棕榈蜡粉、蜂蜡粉、鲸蜡粉、虫白蜡粉中的任两种或两种以上的组合物。
作为本发明所述的防污功能纤维的优选方案，其中：所述的偶联剂包括氨丙基三乙氧基硅烷、缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、巯丙基三甲氧基硅烷、巯丙基三乙氧基硅烷、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基二油酸酰氧基铝酸酯中的任两种或两种以上的组合物。
作为本发明所述的防污功能纤维的优选方案，其中：极限氧指数高达29.5。
作为本发明其中一个方面，本发明克服现有技术中存在的不足，提供一种防污功能纤维的制备方法，其包括：以质量分数计，将150份聚乳酸纺丝液、5～8份防污粗糙粒、3～6份低表面能粉末、2～5份偶联剂在185～190℃下混合，并以450～510rpm的速度搅拌，得到防污功能纤维纺丝液；将防污功能纤维纺丝液进行喷丝冷却得到初生纤维，卷绕后将初生纤维在160℃下进行拉伸热定型，即得防污功能纤维。
本发明的有益效果：
1、本发明的防污功能纤维全部采用天然环保原料，原料易得而对人体无害，制备过程中无需有机溶剂，使用后的功能纤维也可被生物降解或回收利用，做到了生产、使用、回收全程绿色环保。另外，本发明的防污功能纤维的防污功能极长效，且有优异的耐水洗、耐摩擦性能，水洗300次或正常摩擦下使用三年后的防污性能(以接触角表示)下降不到5％。
2、本发明的防污功能纤维，其纺丝液中通过微纳米级的防污粗糙粒和低表面能粉末，共同构建微纳米粗糙度和低表面能状态，加之偶联剂的结合、分散作用，各成分的配比协调合适，使得各成分能在纺丝液中均匀分布，最终成品功能纤维的表面和内部均存在大量有效成分，故而保证了防污效果可长久保持，即便被磨损、水洗仍具有大量的有效成分存在于纤维表面。这也说明了各成分之间存在的协同效应。
3、本发明的防污功能纤维，还令人意外地具有一定的阻燃功能，实验证实这是防污粗糙粒与低表面能粉末的复合协同作用所赋予的，并因此进一步提高了防污功能纤维的附加价值，使其更具应用前景。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
测试方法
防污性能测试：通过防污功能纤维所制得的织物与水、棕榈油(24度)的接触角来评定。
阻燃性能测试：参考gb/t5454-1997的方法对其进行极限氧指数测试。
实施例1：
将洗净并干燥过的紫茎泽兰、凤眼莲、空心莲子草、胜红蓟以质量比为1:1.2:0.8:0.5的比例在密闭且650～800℃的高温条件下加热135s，得到粗制木炭；
将粗制木炭经过粉碎机研磨并通过1500目网筛，所得即为防污粗糙粒，其粒径范围为5～8μm；
以质量分数计，将150份聚乳酸纺丝液、6.5份防污粗糙粒、1.5份聚乙烯蜡粉、2份棕榈蜡粉、1份蜂蜡粉、1.25份缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、1.5份乙烯基三乙氧基硅烷、0.75份异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯在185～190℃下混合，并以480rpm的速度搅拌，得到防污功能纤维纺丝液；
在氮气保护下将防污功能纤维纺丝液通过螺杆挤压机喷丝冷却得到初生纤维，并以一定速度进行卷绕，然后将初生纤维在160℃的热板上双向拉伸进行拉伸热定型，即得防污功能纤维。
测试结果：所得功能纤维制得的织物与水的接触角为164°，与棕榈油的接触角为143°，防水防污性能很好；水洗300次或正常摩擦下使用三年后与水的接触角为157°，与棕榈油的接触角为137°，防水防污功能耐水洗、耐摩擦的性能极佳；极限氧指数为29.4，防火阻燃性能很好。
实施例2
将洗净并干燥过的小麦秸秆的比例在密闭且650～800℃的高温条件下加热135s，得到粗制木炭(与实施例1相比一年生或多年生草本或半灌木植物只用小麦秸秆)；
将粗制木炭经过粉碎机研磨并通过1500目网筛，所得即为防污粗糙粒，其粒径范围为5～8μm；
以质量分数计，将150份聚乳酸纺丝液、6.5份防污粗糙粒、1.5份聚乙烯蜡粉、2份棕榈蜡粉、1份蜂蜡粉、1.25份缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、1.5份乙烯基三乙氧基硅烷、0.75份异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯在185～190℃下混合，并以480rpm的速度搅拌，得到防污功能纤维纺丝液；
在氮气保护下将防污功能纤维纺丝液通过螺杆挤压机喷丝冷却得到初生纤维，并以一定速度进行卷绕，然后将初生纤维在160℃的热板上双向拉伸进行拉伸热定型，即得防污功能纤维。
测试结果：所得功能纤维制得的织物与水的接触角为152°，与棕榈油的接触角为120°，防水防污性能较好；水洗300次或正常摩擦下使用三年后与水的接触角为139°，与棕榈油的接触角为107°，防水防污功能耐水洗、耐摩擦的性能较好；极限氧指数为29.2，防火阻燃性能很好。
实施例3
将洗净并干燥过的紫茎泽兰、凤眼莲、空心莲子草、胜红蓟以质量比为1:1.2:0.8:0.5的比例在密闭且650～800℃的高温条件下加热135s，得到粗制木炭；
将粗制木炭经过粉碎机研磨并通过1500目网筛，所得即为防污粗糙粒，其粒径范围为5～8μm；
以质量分数计，将150份聚乳酸纺丝液、3.5份防污粗糙粒、2份聚乙烯蜡粉、2.5份棕榈蜡粉、1.5份蜂蜡粉、1.75份缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、2份乙烯基三乙氧基硅烷、1.25份异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯在185～190℃下混合，并以480rpm的速度搅拌，得到防污功能纤维纺丝液(与实施例1相比防污粗糙粒的添加量减少，并以低表面能粉末、偶联剂补充余量)；
在氮气保护下将防污功能纤维纺丝液通过螺杆挤压机喷丝冷却得到初生纤维，并以一定速度进行卷绕，然后将初生纤维在160℃的热板上双向拉伸进行拉伸热定型，即得防污功能纤维。
测试结果：所得功能纤维制得的织物与水的接触角为147°，与棕榈油的接触角为118°，防水防污性能一般；水洗300次或正常摩擦下使用三年后与水的接触角为142°，与棕榈油的接触角为114°，防水防污功能耐水洗、耐摩擦的性能极佳；极限氧指数为28.6，防火阻燃性能一般。
实施例4
将洗净并干燥过的紫茎泽兰、凤眼莲、空心莲子草、胜红蓟以质量比为1:1.2:0.8:0.5的比例在密闭且650～800℃的高温条件下加热135s，得到粗制木炭；
将粗制木炭经过粉碎机研磨并通过1500目网筛，所得即为防污粗糙粒，其粒径范围为5～8μm；
以质量分数计，将150份聚乳酸纺丝液、11份防污粗糙粒、1.25份缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、1.5份乙烯基三乙氧基硅烷、0.75份异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯在185～190℃下混合，并以480rpm的速度搅拌，得到防污功能纤维纺丝液(与实施例1相比未添加低表面能粉末，而以防污粗糙粒补充余量)；
在氮气保护下将防污功能纤维纺丝液通过螺杆挤压机喷丝冷却得到初生纤维，并以一定速度进行卷绕，然后将初生纤维在160℃的热板上双向拉伸进行拉伸热定型，即得防污功能纤维。
测试结果：所得功能纤维制得的织物与水的接触角为139°，与棕榈油的接触角为111°，防水防污性能较差；水洗300次或正常摩擦下使用三年后与水的接触角为123°，与棕榈油的接触角为95°，防水防污功能耐水洗、耐摩擦的性能较差；极限氧指数为28.0，防火阻燃性能较差。
实施例5：
将洗净并干燥过的紫茎泽兰、凤眼莲、空心莲子草、胜红蓟以质量比为1:1.2:0.8:0.5的比例在密闭且650～800℃的高温条件下加热135s，得到粗制木炭；
将粗制木炭经过粉碎机研磨并通过1500目网筛，所得即为防污粗糙粒，其粒径范围为5～8μm；
以质量分数计，将150份聚乳酸纺丝液(与实施例1不同，聚乳酸分子量在6万～10万)、6.5份防污粗糙粒、1.5份聚乙烯蜡粉、2份棕榈蜡粉、1份蜂蜡粉、1.25份缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、1.5份乙烯基三乙氧基硅烷、0.75份异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯在185～190℃下混合，并以480rpm的速度搅拌，得到防污功能纤维纺丝液；
在氮气保护下将防污功能纤维纺丝液通过螺杆挤压机喷丝冷却得到初生纤维，并以一定速度进行卷绕，然后将初生纤维在160℃的热板上双向拉伸进行拉伸热定型，即得防污功能纤维。
测试结果：所得功能纤维制得的织物与水的接触角为160°，与棕榈油的接触角为137°，防水防污性能很好；水洗300次或正常摩擦下使用三年后与水的接触角为145°，与棕榈油的接触角为121°，防水防污功能耐水洗、耐摩擦的性能较差；极限氧指数为29.1，防火阻燃性能很好；但成纤强度较低。
实施例6：
将洗净并干燥过的紫茎泽兰、凤眼莲、空心莲子草、胜红蓟以质量比为1:1.2:0.8:0.5的比例在密闭且650～800℃的高温条件下加热135s，得到粗制木炭；
将粗制木炭经过粉碎机研磨并通过1500目网筛，所得即为防污粗糙粒，其粒径范围为5～8μm；
以质量分数计，将150份聚乳酸纺丝液、6.5份防污粗糙粒、4.5份石蜡粉、1.25份缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、1.5份乙烯基三乙氧基硅烷、0.75份异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯在185～190℃下混合，并以480rpm的速度搅拌，得到防污功能纤维纺丝液(与实施例1相比，低表面能粉末仅用石蜡粉)；
在氮气保护下将防污功能纤维纺丝液通过螺杆挤压机喷丝冷却得到初生纤维，并以一定速度进行卷绕，然后将初生纤维在160℃的热板上双向拉伸进行拉伸热定型，即得防污功能纤维。
测试结果：所得功能纤维制得的织物与水的接触角为165°，与棕榈油的接触角为144°，防水防污性能很好；水洗300次或正常摩擦下使用三年后与水的接触角为151°，与棕榈油的接触角为129°，防水防污功能耐水洗、耐摩擦的性能较差；极限氧指数为29.0，防火阻燃性能较好。
实施例7：
将洗净并干燥过的紫茎泽兰、凤眼莲、空心莲子草、胜红蓟以质量比为1:1.2:0.8:0.5的比例在密闭且650～800℃的高温条件下加热135s，得到粗制木炭；
将粗制木炭经过粉碎机研磨并通过1500目网筛，所得即为防污粗糙粒，其粒径范围为5～8μm；
以质量分数计，将150份聚乳酸纺丝液、6.5份防污粗糙粒、1.5份聚乙烯蜡粉、2份棕榈蜡粉、1份蜂蜡粉、1.25份缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、1.5份乙烯基三乙氧基硅烷、0.75份异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯在185～190℃下混合，并以480rpm的速度搅拌，得到防污功能纤维纺丝液(与实施例1相比，低表面能粉末的平均粒径为10μm)；
在氮气保护下将防污功能纤维纺丝液通过螺杆挤压机喷丝冷却得到初生纤维，并以一定速度进行卷绕，然后将初生纤维在160℃的热板上双向拉伸进行拉伸热定型，即得防污功能纤维。
测试结果：所得功能纤维制得的织物与水的接触角为148°，与棕榈油的接触角为119°，防水防污性能一般；水洗300次或正常摩擦下使用三年后与水的接触角为137°，与棕榈油的接触角为106°，防水防污功能耐水洗、耐摩擦的性能一般；极限氧指数为29.2，防火阻燃性能很好。
实施例8：
将洗净并干燥过的紫茎泽兰、凤眼莲、空心莲子草、胜红蓟以质量比为1:1.2:0.8:0.5的比例在密闭且650～800℃的高温条件下加热135s，得到粗制木炭；
将粗制木炭经过粉碎机研磨并通过1500目网筛，所得即为防污粗糙粒，其粒径范围为5～8μm；
以质量分数计，将150份聚乳酸纺丝液、6.5份防污粗糙粒、1.5份聚乙烯蜡粉、2份棕榈蜡粉、1份蜂蜡粉、3.5份n―β―(氨乙基)―γ―氨丙基三甲氧基硅烷在185～190℃下混合，并以480rpm的速度搅拌，得到防污功能纤维纺丝液(与实施例1相比，偶联剂只用n―β―(氨乙基)―γ―氨丙基三甲氧基硅烷)；
在氮气保护下将防污功能纤维纺丝液通过螺杆挤压机喷丝冷却得到初生纤维，并以一定速度进行卷绕，然后将初生纤维在160℃的热板上双向拉伸进行拉伸热定型，即得防污功能纤维。
测试结果：所得功能纤维制得的织物与水的接触角为161°，与棕榈油的接触角为140°，防水防污性能很好；水洗300次或正常摩擦下使用三年后与水的接触角为150°，与棕榈油的接触角为127°，防水防污功能耐水洗、耐摩擦的性能一般；极限氧指数为29.2，防火阻燃性能很好。
实施例9：
将洗净并干燥过的紫茎泽兰、凤眼莲、空心莲子草、胜红蓟以质量比为1:1.2:0.8:0.5的比例在密闭且250～400℃的高温条件下加热135s，得到粗制木炭(与实施例1相比，加热温度不同)；
将粗制木炭经过粉碎机研磨并通过1500目网筛，所得即为防污粗糙粒，其粒径范围为5～8μm；
以质量分数计，将150份聚乳酸纺丝液、6.5份防污粗糙粒、1.5份聚乙烯蜡粉、2份棕榈蜡粉、1份蜂蜡粉、1.25份缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、1.5份乙烯基三乙氧基硅烷、0.75份异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯在185～190℃下混合，并以480rpm的速度搅拌，得到防污功能纤维纺丝液；
在氮气保护下将防污功能纤维纺丝液通过螺杆挤压机喷丝冷却得到初生纤维，并以一定速度进行卷绕，然后将初生纤维在160℃的热板上双向拉伸进行拉伸热定型，即得防污功能纤维。
测试结果：所得功能纤维制得的织物与水的接触角为153°，与棕榈油的接触角为121°，防水防污性能较好；水洗300次或正常摩擦下使用三年后与水的接触角为145°，与棕榈油的接触角为114°，防水防污功能耐水洗、耐摩擦的性能很好；极限氧指数为28.2，防火阻燃性能一般。
实施例10：
将洗净并干燥过的紫茎泽兰、凤眼莲、空心莲子草、胜红蓟以质量比为1:1.2:0.8:0.5的比例在密闭且650～800℃的高温条件下加热135s，得到粗制木炭；
将粗制木炭经过粉碎机研磨并通过1500目网筛，所得即为防污粗糙粒，其粒径范围为18～30μm(与实施例1相比粒径范围不同)；
以质量分数计，将150份聚乳酸纺丝液、6.5份防污粗糙粒、1.5份聚乙烯蜡粉、2份棕榈蜡粉、1份蜂蜡粉、1.25份缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、1.5份乙烯基三乙氧基硅烷、0.75份异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯在185～190℃下混合，并以480rpm的速度搅拌，得到防污功能纤维纺丝液；
在氮气保护下将防污功能纤维纺丝液通过螺杆挤压机喷丝冷却得到初生纤维，并以一定速度进行卷绕，然后将初生纤维在160℃的热板上双向拉伸进行拉伸热定型，即得防污功能纤维。
测试结果：所得功能纤维制得的织物与水的接触角为142°，与棕榈油的接触角为117°，防水防污性能一般；水洗300次或正常摩擦下使用三年后与水的接触角为133°，与棕榈油的接触角为106°，防水防污功能耐水洗、耐摩擦的性能较好；极限氧指数为29.3，防火阻燃性能很好。
实施例11：
将洗净并干燥过的紫茎泽兰、凤眼莲、空心莲子草、胜红蓟以质量比为1:1.2:0.8:0.5的比例在密闭且650～800℃的高温条件下加热135s，得到粗制木炭；
将粗制木炭经过粉碎机研磨并通过1500目网筛，所得即为防污粗糙粒，其粒径范围为5～8μm；
以质量分数计，将150份聚乳酸纺丝液、9.5份防污粗糙粒、0.5份聚乙烯蜡粉、0.5份棕榈蜡粉、0.5份蜂蜡粉、1.25份缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、1.5份乙烯基三乙氧基硅烷、0.75份异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯在185～190℃下混合，并以480rpm的速度搅拌，得到防污功能纤维纺丝液(与实施例1相比，防污粗糙粒的添加量增多，低表面能粉末的添加量减少)；
在氮气保护下将防污功能纤维纺丝液通过螺杆挤压机喷丝冷却得到初生纤维，并以一定速度进行卷绕，然后将初生纤维在160℃的热板上双向拉伸进行拉伸热定型，即得防污功能纤维。
测试结果：所得功能纤维制得的织物与水的接触角为155°，与棕榈油的接触角为118°，防水性能较好，防污性能一般；水洗300次或正常摩擦下使用三年后与水的接触角为149°，与棕榈油的接触角为111°，防水防污功能耐水洗、耐摩擦的性能极佳；极限氧指数为29.5，防火阻燃性能很好。
综上，本发明的防污功能纤维全部采用天然环保原料，原料易得而对人体无害，制备过程中无需有机溶剂，使用后的功能纤维也可被生物降解或回收利用，做到了生产、使用、回收全程绿色环保。另外，本发明的防污功能纤维的防污功能极长效，且有优异的耐水洗、耐摩擦性能，水洗300次或正常摩擦下使用三年后的防污性能(以接触角表示)下降不到5％。
本发明的防污功能纤维，其纺丝液中通过微纳米级的防污粗糙粒和低表面能粉末，共同构建微纳米粗糙度和低表面能状态，加之偶联剂的结合、分散作用，各成分的配比协调合适，使得各成分能在纺丝液中均匀分布，最终成品功能纤维的表面和内部均存在大量有效成分，故而保证了防污效果可长久保持，即便被磨损、水洗仍具有大量的有效成分存在于纤维表面。这也说明了各成分之间存在的协同效应。
本发明的防污功能纤维，还令人意外地具有一定的阻燃功能，实验证实这是防污粗糙粒与低表面能粉末的复合协同作用所赋予的，并因此进一步提高了防污功能纤维的附加价值，使其更具应用前景。
本发明公开了一种防污功能纤维及其制备方法。所述的防污功能纤维主要通过聚乳酸纺丝液和防污粗糙粒共混纺丝而得，其原料大多取自生物，来源广泛，制备过程环保简便，对人体无害。由于防污粗糙粒、低表面能粉末牢固嵌于功能纤维的内部和表面，加上偶联剂的协同作用，使功能纤维的防污性能更加长效突出，即使受到水洗、磨损仍能保持防污效果，且防污效果几乎不变。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。