专利名称:一种合成纤维及其织物亲水性整理的方法
技术领域：
本发明涉及一种对合成纤维及其织物进行亲水性整理的方法，特别涉及一种合成纤维及其织物的亲水性整理剂、整理剂的制备方法与应用，属于高分子材料表面改性技术领域：
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背景技术：
在合成纤维中，涤纶织物具有强度高，耐磨性好，尺寸稳定，抗皱性优良，不易霉变、虫蛀等优良性能，已成为主要的服装面料。但涤纶纤维结晶度高，分子链上除端基上的羟基外，再无其他亲水性基团，因此其吸湿性差，致使穿着闷热，缺乏舒适感，且摩擦时易产生静电而吸尘、沾污。聚丙烯纤维具有比重轻，强力高，弹性好，耐腐蚀，不起球，不刺激皮肤，隔热保暖性优和抗菌作用的特点，因此受到越来越多的关注。类似地，丙纶纤维的吸湿性差，与水的接触角为86
在20℃下的回潮率仅为0.05％，几乎不吸湿。这大大地限制了其在床上用品、服装衣料、卫生用品等民用品以及在土工布、帐篷、纤维增强胶凝材料等工程领域的应用。为了改善合成纤维的亲水性能，多年来人们在改善涤纶、丙纶亲水性能方面做了大量的研究工作。通过共聚、共混方法向纤维中引入亲水基团；制备表面具有微坑穴的纤维，利用毛细吸水原理改善吸水性；纤维的细旦化、混纤、异收缩与织造工艺相结合，利用织物的结构改善亲水性；用亲水性试剂对纤维、织物表面进行后整理、化学接枝和物理辐照等方法赋予织物一定的吸湿亲水性。
提高合成纤维织物吸湿性的方法较多，如共混纺丝改性、高能射线辐照改性、辐照与化学接枝改性和织物亲水性整理等。共混法添加的亲水性聚合物如水溶性聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、水溶性共聚酯和聚马来酸酐等，这种生产工艺复杂、原料成本都较高。通过等离子体、高能电子和紫外线等处理方法，增加纤维的表面粗糙度，以及纤维表面的极性基团，从而改善其吸湿性能。但这种处理的长效性差和本体的力学性能下降，不利于民用与工程领域的应用。亲水性整理剂表面处理的过程简单、投资少、吸湿效果好，但影响织物的透气性和手感等，亲水处理的耐久性可能欠佳。辐照与接枝聚合反应并用，对纤维表面有一定的刻蚀作用，增加纤维表面的粗糙度，同时引进了可供聚合反应的活性位置与基团，便于接枝亲水性聚合物，这样，可以减少辐照强度，对纤维本体的强度无明显影响，接枝聚合物大大增加了纤维的亲水性，这种处理技术在工程领域逐渐得到重视与应用。相比较而言，化学接枝方法，需要选择合适的引发剂，这可能形成更多的均聚物，处理效果欠佳。在辐照接枝聚合方法中，接枝聚合反应通常在气相或者溶液中进行，在气相中，接枝率较低；而在溶液中接枝时，虽然接枝率可以很高，但溶液中接枝聚合物尺寸偏大，均聚物含量高，自由基发生链转移，因此，存在着接枝聚合反应难以控制的缺陷。
发明内容本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种接枝率可控、成品亲水性好的合成纤维及其织物后整理的方法。
本发明的技术方案是提供一种合成纤维及其织物亲水性整理的方法，它包括合成纤维及其织物的预辐照处理、反相乳液的制备和接枝改性处理工序；所述的合成纤维及其织物的预辐照处理包括低温等离子体处理或紫外线辐照处理；所述的反相乳液的制备工艺是将水、水溶性单体体系按质量比例为100∶20～600制备成水相体系，其中，水溶性单体体系为单体或单体混合物或酸性单体、单体混合物与无机碱的混合物，酸性水溶性单体与无机碱的摩尔比为100∶40～100；将表面活性剂和助溶剂混合制备成油相体系，表面活性剂、助溶剂和水相体系体积比例为1∶1～30∶1～30；再将水相体系缓慢倒入油相体系中，搅拌形成反相乳液；所述的接枝改性处理工艺是将预辐照处理后的合成纤维及其织物投入到所制备的反相乳液中，通氮气驱除反相乳液体系中的空气，在氮气或惰性气体气氛中进行接枝处理，反应温度为45～95℃，达到设定的接枝率，取出后用烃类溶剂、丙酮和水分别清洗，干燥。
所述的水溶性单体为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、N-异丙基甲基丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯，丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯，甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或者它们的组合。
所述的表面活性剂为阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、两性表面活性剂和非离子型表面活性剂中的一种或者它们的组合。
所述的助溶剂为碳原子数目不小于5的烷烃类和环烷烃类、芳香烃类、碳原子数目不小于3的脂肪醇类中的一种或者它们的组合。
与现有技术相比，本发明具有以下显著特点1.由于本发明采用辐照处理和聚合物接枝处理相结合的方法，特别是采用了反相乳液为接枝处理液的技术，接枝物尺寸与乳液颗粒尺寸相当，其粒径小于纤维的直径，因此，不仅保持了合成纤维织物原有的良好手感、透气性和力学性，且成品的亲水性得到了很大的改善。
2.由于自由基在乳液颗粒之间无明显链转移，因此，反相乳液聚合物接枝物的接枝率可通过改变接枝反应时间等条件得到控制；并且，接枝乳液可以多次使用，降低了处理的成本。
具体实施方式下面结合实施例对本发明作进一步描述实施例一取100份聚丙烯纤维，用丙酮溶剂回流条件下洗涤4小时，取出，真空干燥。将光敏剂二苯甲酮溶于一定量的丙酮中。将洗涤处理过的纤维在光敏剂溶液中浸渍10分钟后，取出干燥。使用500W、辐照通量控制为4W/cm2紫外灯，在氮气环境下，照射预浸渍处理过的纤维，照射处理15分钟后，取出，置于真空或惰性气氛中保存，也可直接投入接枝乳液中保存。
称取640份二甲苯，30份司盘80，混合形成油相；称取130份丙烯酰胺，去离子水200份，混合形成水相；将水相缓慢到入油相中并搅拌形成均匀的反相乳液体系。
将上述反相乳液体系充填合适反应容器，安装回流冷凝装置和搅拌装置，反复驱除容器中的剩余空气，将预照射处理过的纤维加入反应容器中，继续通氮气保护，升高聚合温度至85℃，反应4小时后，取出样品，分别用甲苯、丙酮和去离子水洗涤、干燥。测得处理过纤维的接枝率为3.5％，与甘油的润湿接触角为40
实施例二取100份丙纶织物，用丙酮溶剂回流条件下洗涤4小时，取出、真空干燥。将光敏剂安息香双甲醚溶于一定量的丙酮中。将洗涤处理过的丙纶织物在光敏剂溶液中浸渍5分钟后，取出干燥。使用低压紫外灯、辐照通量控制为2W/cm2，在氮气环境下，照射预浸渍处理过的样品，照射处理20分钟后，取出，置于真空或惰性气氛中保存，也可直接投入接枝乳液中保存。
称取600份液体石蜡，40份吐温80，混合形成油相；称取丙烯酸100份，氢氧化钠50份，去离子水210份，混合形成水相；将水相缓慢到入油相中并搅拌形成均匀的反相乳液体系。
将上述反相乳液体系充填合适反应容器，安装回流冷凝装置和搅拌装置，反复通氮气驱除容器中的剩余空气，将预照射处理过的样品加入反应容器中，继续通氮气保护，升高聚合温度至75℃，反应6小时后，分别用环己烷、丙酮和去离子水洗涤、干燥。测得处理过样品的接枝率为4.5％，与甘油润湿接触角为34
实施例三取100份涤纶织物，放入丙酮中搅拌8小时，取出、真空干燥并称重。等离子体发生仪射频频率为13.65MHz，处理气氛空气的压力，100帕，放电功率100瓦，放电时间4分钟。处理后织物置于真空或惰性气氛或接枝乳液中储存、备用。
称500份正庚烷，150份正己醇，60份吐温60，混合形成油相；称取甲基丙烯酰胺140份，去离子水150份，混合形成水相；将水相缓慢到入油相中并搅拌形成均匀的反相乳液体系。
将上述反相乳液体系充填合适反应容器，安装回流冷凝装置和搅拌装置，反复通氮气驱除容器中的剩余空气，将等离子体处理后的样品加入反应容器中，升高聚合温度至65℃，反应2小时后，分别用正庚烷、丙酮和去离子水洗涤、干燥。测得处理过样品的接枝率为14.5％，回潮率2.5％。
实施例四取100份聚酯纤维，放入丙酮中搅拌10小时，取出、真空干燥并称重。等离子体发生仪射频频率为13.65MHz，处理气氛氩气的压力，40帕，放电功率160瓦，放电时间3分钟。处理后纤维置于真空或惰性气氛或接枝乳液中储存、备用。
称环己烷700份，吐温80与司盘80各30份，混合形成油相；称取甲基丙烯酸100份，氢氧化钠50份，去离子水210份，混合形成水相；将水相缓慢到入油相中并搅拌形成均匀的反相乳液体系。
将上述反相乳液体系充填合适反应容器，安装回流冷凝装置和搅拌装置，反复通氮气驱除容器中的剩余空气，将等离子体处理后的样品加入反应容器中，升高聚合温度至55℃，反应4小时后，分别用环己烷、丙酮和去离子水洗涤、干燥。测得处理过样品接枝率为10.5％，回潮率1.7％。
权利要求
1.一种合成纤维及其织物亲水性整理的方法，其特征在于它包括合成纤维及其织物的预辐照处理、反相乳液的制备和接枝改性处理工序；所述的合成纤维及其织物的预辐照处理包括低温等离子体处理或紫外线辐照处理；所述的反相乳液的制备工艺是将水、水溶性单体体系按质量比例为100∶20～600制备成水相体系，其中，水溶性单体体系为单体或单体混合物或酸性单体、单体混合物与无机碱的混合物，酸性水溶性单体与无机碱的摩尔比为100∶40～100；将表面活性剂和助溶剂混合制备成油相体系，表面活性剂、助溶剂和水相体系体积比例为1∶1～30∶1～30；再将水相体系缓慢倒入油相体系中，搅拌形成反相乳液；所述的接枝改性处理工艺是将预辐照处理后的合成纤维及其织物投入到所制备的反相乳液中，在氮气或惰性气体气氛中进行接枝处理，反应温度为45～95℃，达到设定的接枝率后，取出用烃类溶剂、丙酮和水分别清洗，干燥。
2.根据权利要求
1所述的一种合成纤维及其织物亲水性整理的方法，其特征在于所述的水溶性单体为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、N-异丙基甲基丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯，丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯，甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或者它们的组合。
3.根据权利要求
1所述的一种合成纤维及其织物亲水性整理的方法，其特征在于所述的表面活性剂为阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、两性表面活性剂和非离子型表面活性剂中的一种或者它们的组合。
4.根据权利要求
1所述的一种合成纤维及其织物亲水性整理的方法，其特征在于所述的助溶剂为碳原子数目不小于5的烷烃类和环烷烃类、芳香烃类、碳原子数目不小于3的脂肪醇类中的一种或者它们的组合。
专利摘要
本发明公开了一种对合成纤维及其织物进行亲水性整理的方法，它包括合成纤维及其织物的预辐照处理、反相乳液的制备和接枝改性处理工序。预辐照处理包括低温等离子体处理或紫外线辐照处理；反相乳液的制备工艺是将水、水溶性单体体系制备成水相体系，表面活性剂和助溶剂混合制备成油相体系，再将水相体系缓慢倒入油相体系形成反相乳液；接枝改性处理方法是将预辐照处理后的合成纤维及其织物投入到所制备的反相乳液中，通氮气驱除反相乳液体系中的空气，在45～95℃温度条件下进行接枝反应。按该方法进行亲水性整理，成品的接枝率可控，亲水性能好，且工艺流程简单、可行，无环境污染，有利于推广应用。
文档编号D06M14/08GK1995530SQ200610097628
公开日2007年7月11日 申请日期2006年11月14日
发明者石小丽, 朱新生, 吴建铨, 潘志娟 申请人:苏州大学, 常州市天怡工程纤维有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan