专利名称：一种纳米纤维的制造方法
技术领域：
本发明属纺织工业技术领域，涉及一种纳米纤维的制造方法。
背景技术：
纳米纤维是指直径为纳米尺度而长度较大的线状材料，广义上讲包括纤维直径为纳米量级的超细纤维，还包括将纳米颗粒填充到普通纤维中对其进行改性的纤维。目前，国内外对于纳米纤维的制造方法大体可分为三大类
一是分子技术制备法，目前报导较多的是单管或多管纳米碳管束的制备，其制备方法主要有3种电弧放电法、激光烧蚀法和固定床催化裂解法。前两种方法因有多种形态碳产 物共存，所以分离、纯化比较困难。电弧放电法将石墨棒置于充满氢气的容器内，用高压电弧放电，在阴极沉积成纳米碳管。固定床催化裂解法由天然气制备纳米碳管，将气体在分布板上有用活化了的催化剂吹成沸腾状态，在催化剂表面生长出纳米碳管。这种方法工艺简便，成本低，纳米碳管规模易控制，长度大，收率较高，但该方法中催化剂只能以薄膜的形式展开。
二是纺丝法制备法，这种方法又可分为聚合物喷射静电拉伸纺丝法、海岛型多组分纺丝法和单螺杆混抽法。三是生物制备法，这种方法是利用细菌培养出更加细小的纤维素。我国科学家由木醋杆菌合成的纳米级纤维素不含木质素，结晶度高，聚合度高，分子取向好，具有优良的机械性能。以上三种纳米纤维的制造方法不但制造设备昂贵，而且制造工艺复杂，生产成本很高。例如，在静电纺丝工艺过程中，要将聚合物溶液或熔体加上几千至几万伏的高压静电，要将纺丝电极置于聚合物溶液内，通过电极的旋转，聚合物溶液在电极表面覆盖一层薄的液层，要将该体系置于高压电场下，当施加电压升高到临界值后，在电极表面的液层上才会形成很多突起，类似针头电纺中的泰勒锥，然后这些类似针头电纺中的泰勒锥被拉伸成一束束的射流，落在接收材料表面，才能形成纳米纤维租。另外，市场上的一些纳米织物不能够耐水洗，有的纳米织物经过水洗几十次后就失去纳米织物的功能。
发明内容
本发明的一种纳米纤维的制造方法是将纳米涂料涂到普通纤维上对其进行改性使之成为纳米纤维，其制造方法分为二步第一步是制造纳米涂料，第二步是制造纳米纤维。本发明的纳米涂料由羟甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、纳米二氧化钛、乳化剂、去离子水、引发剂、成膜助剂、分散剂、润湿剂、流平剂、消泡剂和氨水所组成。其配方组成的重量百分比为羟甲基丙烯酸5 12%，丙烯酸丁酯5 20%，甲基丙烯酸甲酯3 10%,纳米二氧化钛3 I 5%,乳化剂O. I 1%，去离子水45 60%,弓I发剂O. I O. 3%,成膜助剂O. I 1%，分散剂O. I O. 32%，润湿剂O. I O. 3%，流平剂O. I O. 3%，消泡剂O. I O. 3%，氨水O. Ol O. 1%，配方中各组分含量之和为100%。所述纳米二氧化钛的粒径为I 50nm，所述乳化剂为乳化剂0P、乳化剂OS当中的一种或二种，所述成膜助剂为十二醇酯，所述引发剂为过硫酸铵、过氧化苯甲酰当中的一种或二种，所述分散剂为聚丙烯酸钠、分散剂DH-6300当中的一种或二种，所述润湿剂为WET25，所述流平剂为DH-5234，所述消泡剂为有机硅消泡剂ST-50。具体实施方法
I、纳米涂料的制造
依次取去离子水、乳化齐U、羟甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、和引发剂总量的1/3加入到反应釜中，开启反应釜的电动搅拌浆，控制搅拌速度为60 80Y/min，开启反应釜的电加热开关，将反应釜的温度升至40 50°C，将反应釜中的物料搅拌成均匀的乳液，然后将反应釜的温度缓慢升至60 65°C (控制升温速率为2°C /min)，在此温度下恒温反应30min，再将反应釜中的温度缓慢升至82 86°C，控制升温速率为I. 5°C /min,当 反应釜内开始出现回流液时，向反应釜内同时缓慢滴加剩余的羟甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯以及溶有过硫酸铵的去离子水(取去离子水总量的1/3将过硫酸铵溶入其中)，控制滴加速度和滴加时间(控制所有物料在2hr内滴加结束)，滴加结束后，继续恒温反应30min，然后将纳米二氧化钛浆液加入反应釜中(事先将纳米二氧化钛和分散剂与余下的1/3去离子水在另外一个反应釜内搅拌成均匀的浆液，搅拌方法是将去离子水先放入反应釜中，然后向反应釜中加入分散剂，开启反应釜的搅拌浆，在搅拌状态下，向反应釜中缓慢加入纳米二氧化钛，控制反应釜的温度为50 60°C，搅拌速度为60 80 Y /min,恒温搅拌60 120min后出料)，继续搅拌30 60min后将反应釜的温度升至92 94°C，同时开启真空泵，将反应釜内的压力控制在3X IO4Pa,恒温搅拌30min，以去除去反应釜内的残留单体，然后降温(向反应釜的夹套中通入冷却水)，待反应釜内的温度降至室温时，向反应釜中依次加入成膜助剂、润湿剂、流平剂、消泡剂和氨水，将合成乳液的PH值调至7 8出料，此物料即为纳米涂料。2、纳米纤维的制造
在织机纱线出口的I 2米处增加二块海绵(二块海绵的长X宽X高均为80mmX80mmX30mm)使纱线从二块海绵的中间穿过，上层海绵中间开一个直径为20mm的小洞，将纳米涂料呈点滴状持续滴入上层海绵的小洞中，在下层海绵的下方放置一个涂料回收桶，用于收集从下层海绵中流出的涂料。另外，在织机纱线出口的2 3米处设置一个2米长的烘道，烘道采用红外加热，控制烘道中的温度为70 90°C，将涂有纳米涂料的纱线从烘道中穿过，纱线经过烘道烘干，纳米涂料就与纱线牢牢地结合在一起，这样就制造出了纳米纤维，由于本发明的水溶性纳米涂料烘干后就不再溶于水，所以该纳米纤维能够耐水洗，具有长久的纳米效应。本发明的有益效果是纳米纤维具有纳米材料特有的表面效应、小尺寸效应和量子尺寸效应以及宏观量子的隧道效应，纳米纤维织物表面，可形成一层稳定的气体薄膜，制成双疏性界面织物，既可防水，又可防油、防污，用此纳米纤维制成的高级防护服，其织物多孔且有膜，不仅能使空气透过，而且还具有可呼吸性，能挡风和过滤微细粒子，对气溶胶有阻挡性，可以防生化武器及有毒物质。实施例1，(I)、纳米涂料的制造
纳米涂料的配比为羟甲基丙烯酸10%，丙烯酸丁酯16%，甲基丙烯酸甲酯10%，纳米二氧化钛3%，乳化剂OP O. 1%，乳化剂OS O. 05%,去离子水60%，引发剂过硫酸铵O. 3%，成膜助剂十二醇酯O. 1%，分散剂聚丙烯酸钠O. 1%，润湿剂WET25 O. 1%，流平剂DH-5234 O. 1%，有机硅消泡剂ST-50 O. 1%，氨水O. 05%。依次取去离子水、乳化剂、羟甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、和引发剂过硫酸铵总量的1/3加入到反应釜中，开启反应釜的电动搅拌浆，控制搅拌速度为80 Y /min,开启反应釜的电加热开关，将反应釜的温度升至40°C，将反应釜中的物料搅拌成均匀的乳液，然后将反应釜的温度缓慢升至60°C (控制升温速率为2V /min)，在此温度下恒温反应30min，再将反应釜中的温度缓慢升至86°C，控制升温速率为I. 5°C/min，当反应釜内开始出现回流液时，向釜内中同时缓慢滴加剩余的羟甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯以及溶有过硫酸铵的去离子水(取去离子水总量的1/3将过硫酸铵溶入其中)，控制滴 加速度和滴加时间(控制所有物料在2hr内滴加结束)，滴加结束后，继续恒温反应30min，然后将纳米二氧化钛浆液加入反应釜中(事先将纳米二氧化钛和分散剂聚丙烯酸钠与余下的1/3去离子水在另外一个反应釜内搅拌成均匀的浆液，搅拌方法是将去离子水先放入反应釜中，然后向反应釜中加入分散剂聚丙烯酸钠，开启反应釜的搅拌浆，在搅拌状态下，向反应釜中缓慢加入纳米二氧化钛，控制反应釜的温度为60°C,搅拌速度为80 γ/min，恒温搅拌120min后出料)，继续搅拌60min后将反应釜的温度升至94°C，同时开启真空泵，将反应釜内的压力控制在3X IO4Pa,恒温搅拌30min，以去除去反应釜内的残留单体。然后降温，待反应釜内的温度降至室温时，向反应釜中依次加入成膜助剂十二醇酯、润湿剂、流平齐U、有机硅消泡剂ST-50和氨水，将合成乳液的PH值调至7. 5出料，此物料即为纳米涂料。(2)、纳米纤维的制造
在织机纱线出口的I米处增加二块海绵(二块海绵的长X宽X高均为80mmX80mmX30mm)使纱线从二块海绵的中间穿过，上层海绵中间开一个直径为20mm的小洞，将纳米涂料呈点滴状持续滴入上层海绵的小洞中，在下层海绵的下方放置一个涂料回收桶，用于收集从下层海绵中流出的涂料。另外，在织机纱线出口的2米处设置一个2米长的烘道，烘道采用红外加热，控制烘道中的温度为85°C，将涂有纳米涂料的纱线从烘道中穿过，纱线经过烘道烘干，纳米涂料就与纱线牢牢地结合在一起，这样就制造出了纳米纤维。
权利要求
1.一种纳米纤维的制造方法，其特征在于该纳米纤维的制造方法是将纳米涂料涂到普通纤维上对其进行改性使之成为纳米纤维，其制造方法分为二步第一步是制造纳米涂料，第二步是制造纳米纤维。
2.权利要求I所述的一种纳米纤维的制造方法，其特征是纳米涂料由羟甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、纳米二氧化钛、乳化剂、去离子水、引发剂、成膜助剂、分散剂、润湿剂、流平剂、消泡剂和氨水所组成，其配方组成的重量百分比为羟甲基丙烯酸5 12%，丙烯酸丁酯5 20%，甲基丙烯酸甲酯3 10%，纳米二氧化钛3 15%，乳化剂0.I 1%，去离子水45 60%，引发剂0. I 0. 3%,成膜助剂0. I 1%，分散剂0. I 0. 32%,润湿剂0. I 0. 3%，流平剂0. I 0. 3%，消泡剂0. I 0. 3%，氨水0. 01 0. 1%，配方中各组分含量之和为100%。
3.权利要求I所述的一种纳米纤维的制造方法，其特征是纳米涂料的制造方法是 依次取去离子水、乳化齐U、羟甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、和引发剂总量 的1/3加入到反应釜中，开启反应釜的电动搅拌浆，控制搅拌速度为60 80 Y /min,开启反应釜的电加热开关，将反应釜的温度升至40 50°C，将反应釜中的物料搅拌成均匀的乳液，然后将反应釜的温度缓慢升至60 65°C，控制升温速率为2V /min，在此温度下恒温反应30min，再将反应釜中的温度缓慢升至82 86°C，控制升温速率为I. 5°C /min,当反应釜内开始出现回流液时，向反应釜内同时缓慢滴加剩余的羟甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯以及溶有过硫酸铵的去离子水，取去离子水总量的1/3将过硫酸铵溶入其中，控制滴加速度和滴加时间，控制所有物料在2hr内滴加结束，滴加结束后，继续恒温反应30min，然后将纳米二氧化钛浆液加入反应釜中，事先将纳米二氧化钛和分散剂与余下的1/3去离子水在另外一个反应釜内搅拌成均匀的浆液，搅拌方法是将去离子水先放入反应釜中，然后向反应釜中加入分散剂，开启反应釜的搅拌浆，在搅拌状态下，向反应釜中缓慢加入纳米二氧化钛，控制反应釜的温度为50 60°C，搅拌速度为60 80 Y /min,恒温搅拌60 120min后出料，继续搅拌30 60min后将反应釜的温度升至92 94°C，同时开启真空泵，将反应釜内的压力控制在3 X IO4Pa,恒温搅拌30min，以去除去反应釜内的残留单体，然后向反应釜的夹套中通入冷却水降温，待反应釜内的温度降至室温时，向反应釜中依次加入成膜助剂、润湿剂、流平剂、消泡剂和氨水，将合成乳液的PH值调至7 8出料，此物料即为纳米涂料。
4.权利要求I所述的一种纳米纤维的制造方法，其特征是纳米纤维的制造方法是 在织机纱线出口的I 2米处增加二块海绵，二块海绵的长X宽X高均为80mmX80mmX30mm，使纱线从二块海绵的中间穿过，上层海绵中间开一个直径为20mm的小洞，将纳米涂料呈点滴状持续滴入上层海绵的小洞中，在下层海绵的下方放置一个涂料回收桶，用于收集从下层海绵中流出的涂料，另外，在织机纱线出口的2 3米处设置一个2米长的烘道，烘道采用红外加热，控制烘道中的温度为70 90°C，将涂有纳米涂料的纱线从烘道中穿过，纱线经过烘道烘干，纳米涂料就与纱线牢牢地结合在一起，这样就制造出了纳米纤维。
5.权利要求I所述的一种纳米纤维的制造方法，其特征是所述纳米二氧化钛的粒径为I 50nm，所述乳化剂为乳化剂OP、乳化剂OS当中的一种或二种，所述成膜助剂为十二醇酯，所述引发剂为过硫酸铵、过氧化苯甲酰当中的一种或二种，所述分散剂为聚丙烯酸钠、分散剂DH-6300当中的一种或二种，所述润湿剂为WET25，所述流平剂为DH-5234，所述消泡 剂为有机硅消泡剂ST-50。
全文摘要
本发明公开了一种纳米纤维的制造方法，其制造方法分为二步第一步是制造纳米涂料，第二步是制造纳米纤维。纳米涂料由羟甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、纳米二氧化钛、乳化剂、去离子水、引发剂、成膜助剂、分散剂、润湿剂、流平剂、消泡剂和氨水所组成。纳米纤维的制造是在织机纱线出口处对纱线涂上纳米涂料，然后将纱线通过烘道烘干后就制造出了纳米纤维。该纳米纤维具有纳米材料特有的表面效应、小尺寸效应和量子尺寸效应以及宏观量子的隧道效应，纳米纤维织物既可防水，又可防油、防污，其织物多孔且有膜，不仅能使空气透过，而且还具有可呼吸性，能挡风和过滤微细粒子，对气溶胶有阻挡性，可以防生化武器及有毒物质。
文档编号D06M13/224GK102851967SQ20121037414
公开日2013年1月2日 申请日期2012年10月7日 优先权日2012年10月7日
发明者王崇高 申请人:王崇高