专利名称：一种改性棉纤维的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种改性棉纤维的制备方法，属于纺织纤维材料改性技术。
背景技术：
棉纤维是自然界中丰富的可再生资源之一，其应用涉及到新材料、化工原料、国防、食品、医药、环境等各个领域。棉纤维是由D-吡喃葡萄糖酐以β-1，4-苷键连结而成的线性半刚性天然高分子化合物，在其大分子链中每个葡萄糖基环上有3个活泼的羟基(两个仲羟基和一个伯羟基)。作为一种天然纤维素纤维，棉纤维具有良好的吸湿性、透气性、保暖性、抗静电性及手感柔软等特点，在纺织纤维材料领域扮演着重要的角色。但棉纤维自身也存在着不少的缺点，如抗皱性差、洗涤易缩水、抗菌性差以及功能单一等；随着高性能、多功能的合成纤维等纺织材料的不断兴起，给棉纤维造了巨大的冲击。为了充分开发棉纤维潜在的功能和提高棉纤维的性能，对棉纤维进行各种方法的改性，已成为世界各国研究的热点方向。
目前在棉纤维的化学改性技术中主要有两种途径。一种是利用化学试剂直接对棉纤维进行改性处理，通过改变棉纤维结构来达到改善其性能的目的。如烧碱对棉纤维进行丝光化处理后，可制备“丝光棉”。树脂或多元羧酸用于棉织物的抗皱免烫整理等等。在本发明作出之前，中国专利CN1039456公开了一种多元羧酸对棉织物进行无甲醛耐久压烫整理的工艺，即在加热升高温度时，使多元羧酸同纺织品中的纤维素在催化剂作用下，迅速发生酯化和交联反应，棉织物经处理后提高了抗皱性和免烫性。这种改性方法对提高棉纤维性能、改善棉制品风格起到了一定的作用，但在棉纤维表面交联了一层化学物质，降低了棉纤维这种绿色天然纤维的服用舒适性，因此，这种改性方法越来越难满足人们对纺织材料高性能的需求。另一种是采用化学交联剂或偶联剂的“桥连”作用，将功能材料、生物材料或纳米材料等其它物质通过交联、接枝的形式附着在棉纤维上，从而使棉纤维具有新的功能。这种方法由于使用了交联剂做“架桥”作用，可使其它材料与棉纤维产生牢固的结合，对赋予棉纤维新的功能、拓展其应用领域具有积极的意义。但这种方法也存在一个很大的问题，由于在反应过程中使用了化学交联剂，棉纤维表面不可避免的附着了一层化学物质，这就破坏了棉纤维这种绿色天然纤维素纤维的本来面貌，造成天然棉纤维表面的“化纤化”，并对人体产生一些不良影响，很难达到当今倡导的绿色生产与绿色生态纺织品的要求。随着人类环保意识的不断加强，在世界各国掀起了一股“回归自然”、“绿色消费”的浪潮，这种改性方法受到了越来越严重的挑战。因此在保持天然棉纤维优点的同时，如何寻找合适的改性方法来提高棉纤维的性能，并赋予其新的功能，是急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种既保持棉纤维原有优良天然特性，又能够赋予棉纤维新的功能与性能的改性棉纤维的制备方法。
本发明采用如下技术方案来实现本发明的目的提供一种改性棉纤维的制备方法，它采用如下具体步骤a.对经过捻并的棉纱线进行煮练、漂白处理；b.将处理后的棉纱线置于高碘酸盐浓度为0.1～3g/L的溶液中进行选择性氧化反应处理，反应溶液温度为30～60℃，处理时间为1～2小时；c.清除棉纤维上的氧化剂后，再经洗涤、脱水、烘干，得到强伸率下降率低于25％的氧化棉纤维；d.用分子链中具有-NH2、-OH活性基团的物质对上述氧化棉纤维进行接枝、交联反应，制备得到改性棉纤维。
所述的高碘酸盐为高碘酸钠或高碘酸钾。氧化棉纤维的断裂强度下降率低于25％。
清除棉纤维上氧化剂的方法是棉纤维在浓度为0.1～0.5mol/L的丙三醇溶液中浸泡30～60分钟。
具有-NH2、-OH活性基团的物质可以是胶原蛋白、壳聚糖、丝素蛋白或丝胶蛋白等。
与现有棉纤维改性的方法相比较，本发明的优点是
采用本发明提供的制备方法，一方面通过控制选择性氧化工艺条件，使制备的氧化棉纤维保持一定服用强度和伸长率，并且氧化棉纤维作为纤维素衍生物的一种，仍具有良好的生物相容性、生物可降解性、环境友好和无毒等特点，它保持了天然棉纤维的优良特性。另一方面，高碘酸盐与棉纤维发生选择性氧化反应，使棉纤维素大分子中生成活泼的醛基，它与具有-NH2、-OH等活性基团的功能材料、纳米材料等其它物质进行接枝、交联反应，可对棉纤维进行改性，制备新型的功能性和多功能复合性棉纤维，提高了棉纤维的服用性能及附加值，有效地从纺织纤维原料领域解决了棉纤维功能化问题。本发明采用的方法实现了清洁、无污染生产，保证了生态环保的绿色棉纤维产品的进一步开发，大大拓展了棉纤维的应用领域。
图1是本实施例中棉纤维选择性氧化反应前后红外光谱吸收曲线对比图。
图中曲线a表示的是棉纤维的红外光谱吸收曲线，曲线b表示的是氧化棉纤维的红外光谱吸收曲线。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明作进一步的阐述。
实施例一将经过捻并的50.5特克斯棉纱线用烧碱煮练去除杂质，再用双氧水漂白。然后将棉纱线放入浓度为1g/L的高碘酸钠溶液中，保持反应溶液温度为55℃，在浴比1∶200的条件下搅拌处理1小时后取出，用0.1mol/L丙三醇溶液中浸泡30分钟；在室温下用水浸泡24小时，清除棉纤维上氧化剂，温水洗涤数次后脱水，即可得到保持一定服用强伸率的氧化棉纤维(断裂强度下降14％，伸长率下降7％)；在上述选择性氧化反应前，棉纤维分子结构为 ，在C2和C3位上是仲羟基，在选择性氧化反应中，高碘酸盐中的IO4-离子将棉纤维素大分子链吡喃葡萄糖酐环节中C2和C3位上的仲羟基选择性氧化成醛基，其分子结构为 在本实施例工艺条件下，棉纤维大分子链中C2和C3位上的仲羟基只是被轻微的氧化，其内部结构变化不大，因此，氧化后棉纤维的强伸率下降不大。
然后将氧化棉纤维放在浓度为1％的胶原蛋白溶液中，调节反应液pH值为4.0～5.0，保持反应溶液温度为40℃，在浴比1∶100的条件下搅拌处理1小时后取出，在烘箱中60℃下烘4小时；再将棉纱线用清水充分洗涤、脱水，于60℃的环境中烘干，即可得到胶原蛋白涂覆的新型功能棉纤维，胶原蛋白在棉纤维上的结合量约为1.41％。
图1是本实施例中棉纤维选择性氧化反应前后红外光谱对比图。参见附图1，图中的曲线a表示的是棉纤维的红外光谱图，曲线b表示的是氧化棉纤维的红外光谱图。从红外光谱图可以看出，曲线b与曲线a相比，曲线b在1709.2cm-1处出现了一个明显的吸收峰，这是醛基的特征吸收峰，由此可知，棉纤维大分子链吡喃葡萄糖酐环节中C2和C3位上的仲羟基被选择性氧化成醛基，它能与功能材料、纳米材料等其它物质在不添加任何交联剂或其它化学物质的条件下直接进行反应，与氧化棉纤维进行反应的功能材料或纳米材料可以是胶原蛋白、壳聚糖、丝素蛋白或丝胶蛋白等其它绿色高分子材料，通过氧化棉纤维大分子中的醛基与高分子物质中的活性基团发生反应而使功能材料或纳米材料牢固涂覆在棉纤维上，制备得到新型的功能棉纤维和多功能复合棉纤维。
权利要求
1.一种改性棉纤维的制备方法，其特征在于它采用如下具体步骤a.对经过捻并的棉纱线进行煮练、漂白处理；b.将处理后的棉纱线置于高碘酸盐浓度为0.1～3g/L的溶液中进行选择性氧化反应处理，反应溶液温度为30～60℃，处理时间为1～2小时；c.清除棉纤维上的氧化剂后，再经洗涤、脱水、烘干，得到氧化棉纤维；d.用分子链中具有-NH2、-OH活性基团的物质对上述氧化棉纤维进行接枝、交联反应，制备得到改性棉纤维。
2.根据权利要求1所述的一种改性棉纤维的制备方法，其特征在于所述的高碘酸盐为高碘酸钠或高碘酸钾。
3.根据权利要求1所述的一种改性棉纤维的制备方法，其特征在于所述的氧化棉纤维，其断裂强度下降率低于25％。
全文摘要
本发明涉及一种改性棉纤维的制备方法，属于纺织纤维材料改性技术。该方法为先对经过捻并的棉纱线进行煮练、漂白处理；再将棉纱线置于高碘酸盐浓度为0.1～3g/L的溶液中进行选择性氧化反应处理，反应溶液温度为30～60℃，处理时间为1～2小时；然后，清除棉纤维上的氧化剂，经清水充分洗涤、脱水、烘干，得到强伸率下降率低于25％的氧化棉纤维；用分子链中具有－NH
文档编号D06M15/15GK1793484SQ20051009730
公开日2006年6月28日 申请日期2005年12月29日 优先权日2005年12月29日
发明者陈宇岳, 许云辉 申请人:苏州大学