一种抗静电羊毛纤维的制备方法与流程

本发明属于纺织纤维制备，具体涉及一种抗静电羊毛纤维及其制备方法。

背景技术：

1、羊毛织物具有柔软、舒适、透气和保暖性特点被广大消费者所喜爱，羊毛面料一般采用一定羊毛纤维含量的混纺纱线编织而成，在加工和使用过程中易由于摩擦和感应而产生静电现象，积聚的静电电荷容易吸附灰尘并造成织物产品在佩戴穿着时贴附纠缠在肢体上，产生不适感，会引起人体血液ph上升，血液中的钙下降，血糖上升等。尤其在秋冬季节，更加容易产生静电，静电会影响人的健康，会刺激人的皮肤和大脑等，使人感到疲劳、烦躁、失眠、头痛，进而影响其服用性能。另外，静电干扰不但影响纤维加工的顺利进行，而且静电现象严重时，静电压高达几千伏，会因放电产生火花，引起火灾，造成严重后果。因此需要对羊毛纤维及其制品进行处理，降低电阻率，改善静电问题。

2、近年来，随着国内外对静电危害的日益关注。人们在纤维抗静电方面做了大量的研究试验，取得了显著的成果，特别是在抗静电羊毛纤维制备技术领域，做了诸多尝试。 现有的抗静电羊毛纤维存在如下问题：首先，现有技术中公开的对于羊毛纤维的静电消除方法是采用抗静电喷雾或者在羊毛纤维表面喷洒或者浸渍抗静电剂，可以在羊毛纤维表面形成一层抗静电剂，但这种处理方法的效果不持久，当空气干燥，抗静电剂从纤维表面脱落，影响其抗静电效果的耐久性；其次是在羊毛制品中混入或编、织入具有良好导电能力的有机导电纤维。这些方法虽然可以使羊毛的抗静电能力提高，但是也存在加工使用摩擦过程中抗静电耐久性急剧下降问题。

技术实现思路

1、本发明是为了解决现有方法制备或使用抗静电羊毛纤维时，由于高温、潮湿、空气或浓碱等外部环境改变时，导电物质含量降低，电流流动受阻产生静电释放影响抗静电长久性的问题，提供了一种抗静电羊毛纤维的制备方法。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种抗静电羊毛纤维的制备方法，包括如下步骤：

3、（1）羊毛纤维预处理：首先将羊毛纤维浸渍于氨水溶液中，然后再浸渍于盐溶液中；

4、（2）羊毛纤维改性：将多巴胺或其衍生物与聚苯乙烯磺酸配制改性溶液，其中多巴胺或其衍生物与聚苯乙烯磺酸的质量比为1:2～2:1，将预处理的羊毛纤维浸渍在多巴胺或其衍生物的改性溶液中改性处理，浸渍温度为20-30℃，并以40-200rpm磁力搅拌8-36h，经水洗、干燥后得到改性后的羊毛纤维；

5、（3）导电混合分散溶液的配制：将mxene二维材料或其衍生物和碳纳米管或其衍生物加入至二甲基甲酰胺溶液中，连续搅拌得到导电混合分散溶液；

6、（4）将步骤（2）中改性得到的羊毛纤维置于步骤（3）中的导电混合分散溶液中浸渍，经干燥、洗涤和烘干，得到抗静电羊毛纤维。

7、进一步的，所述步骤（1）中于50℃恒温浸渍30-60min，浴比为1:70。

8、进一步的，所述多巴胺或其衍生物包括聚苯乙烯磺酸包括没食子酸、盐酸多巴胺、类聚多巴胺（data）、n-3,4-二羟基苯乙基丙烯酰胺（daa）中的一种。

9、进一步的，所述步骤（2）中改性溶液的浓度为0.5-4.5mg/ml，ph为8-10。

10、进一步的，所述步骤（3）的导电混合分散溶液中二甲基甲酰胺的浓度为15～45mg/ml，mxene二维材料或其衍生物的浓度为5-35mg/ml，碳纳米管或其衍生物的浓度为15-25mg/ml。

11、进一步的，所述步骤（3）中恒温磁力搅拌器的恒温温度为25-45℃，搅拌速度为100-400rpm，搅拌时间为2.5-8.5h。

12、进一步的，所述步骤（3）中的碳纳米管或其衍生物包括氨基化碳纳米管、酸化碳纳米管、丙烯酰胺化碳纳米管（am-cnts）、2,2-二羟甲基丙酸化碳纳米管（dmpa-cnts）中的一种或多种。

13、进一步的，所述mxene二维材料或其衍生物包括碳化钛（ti3c2tx）、碳化二钛（ti2c）、碳化二铌（nb2c）、碳化二钒（v2c）、氮碳化二钛（ti2cn）、氮化二钛（ti2n）中的一种。

14、抗静电功能是指：羊毛纤维分子链上含有大量的氨基，氨基中的 n 会发生亲电反应，引起电荷聚集，而多巴胺或其衍生物、mxene二维材料或其衍生物与碳纳米管或其衍生物中的羟基与氨基结合，使羟基中的氧电负性减弱，对氢离子束缚能力减小，进而使氨基中孤对电子与氢离子结合，电荷不易聚集，从而达到抗静电的目的。

15、本发明的优点具体如下：

16、（1）本发明制备抗静电羊毛纤维时，使多巴胺或其衍生物与聚苯乙烯磺酸作为动态交联点，将mxene或其衍生物与羊毛纤维、碳纳米管或其衍生物进行键合交联，构筑稳定导电网络结构，络合交联是指聚苯乙烯磺酸中的胺基、酚羟基等通过氢键、π-π堆积与mxene或其衍生物的亲水基团进行插层锁联；另一方面mxene或其衍生物通过金属螯合、共价反应等与tpu、碳纳米管或其衍生物筑稳固的导电网状结构，稳固的导电网状结构是指mxene或其衍生物、碳纳米管或其衍生物之间的三维导电网络结构。

17、（2）本发明中采用多巴胺或其衍生物与聚苯乙烯磺酸交联沉积的方法不仅改善了导电物质分散性差、容易团聚的问题，还能够有效稳定导电网络结构，同时增强了导电物质层与羊毛纤维之间的络合，无需大量的化学粘附试剂，与现有的化学方法相比，本发明的工艺方法具有适用性广、灵活性强、效率高等优点，是高效可控制备抗静电羊毛纤维的优良途径，便于羊毛纺纱工业化生产。

18、（3）本发明制备得到抗静电羊毛纤维的体积比电阻小于20ω·cm，具有较好的抗静电性能，适用于制备抗静电羊毛纱线。

技术特征：

1.一种抗静电羊毛纤维的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的抗静电羊毛纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）预处理时羊毛纤维在氨水、盐溶液中分别于50℃恒温浸渍30-60min，氨水溶液与盐溶液的浴比均为1:70。

3.根据权利要求1所述的抗静电羊毛纤维的制备方法，其特征在于：所述多巴胺或其衍生物包括没食子酸、盐酸多巴胺、类聚多巴胺（data）或n-3,4-二羟基苯乙基丙烯酰胺（daa）中的一种。

4.根据权利要求1所述的抗静电羊毛纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中改性溶液的浓度为0.5-4.5mg/ml，ph为8-10。

5.根据权利要求1所述的抗静电羊毛纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）的导电混合分散溶液中二甲基甲酰胺的浓度为15～45mg/ml，mxene二维材料或其衍生物的浓度为5-35mg/ml，碳纳米管或其衍生物的浓度为15-25mg/ml。

6.根据权利要求1所述的抗静电羊毛纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中恒温磁力搅拌器的恒温温度为25-45℃，搅拌速度为100-400rpm，搅拌时间为2.5-8.5h。

7. 根据权利要求1所述的抗静电羊毛纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中的碳纳米管或其衍生物包括氨基化碳纳米管、酸化碳纳米管、丙烯酰胺化碳纳米管（am-cnts）、2 ,2-二羟甲基丙和酸化碳纳米管（dmpa-cnts）中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的抗静电羊毛纤维的制备方法，其特征在于：所述mxene二维材料或其衍生物包括碳化钛（ti3c2tx）、碳化二钛（ti2c）、碳化二铌（nb2c）、碳化二钒（v2c）、氮碳化二钛（ti2cn）或氮化二钛（ti2n）中的一种。

技术总结
本发明涉及一种抗静电羊毛纤维的制备方法，属于导电纤维制备技术领域。本发明的制备方法包括首先依次采用氨水、盐溶液对羊毛纤维进行预处理，然后采用多巴胺或其衍生物与聚苯乙烯磺酸溶液对羊毛纤维改性处理，最后采用导电混合分散溶液浸渍得到抗静电羊毛纤维。本发明采用具有稳定络合结构的多巴胺或其衍生物与聚苯乙烯磺酸交联沉积的方法有效缓解了导电物质分散性差、容易团聚的问题，还能够形成有效稳定的导电网络结构，增强了导电物质层与羊毛纤维之间的络合，无需大量的化学粘附试剂，与现有的化学方法相比，本发明的工艺方法适用性广、灵活性强、效率高，适用于羊毛纺纱工业化生产。

技术研发人员：殷建平,范森,姜铮,丛洪莲,赵树强
受保护的技术使用者：无锡太平针织有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14