本发明属于纺织纤维制备
技术领域：
，提供了一种具有自洁功能的纺织纤维及制备方法。
背景技术：
：纤维是天然或人工合成的细丝状物质，纺织纤维则是指用来纺织布的纤维。纺织纤维具有一定的长度、细度、弹性、强力等良好物理性能，还具有较好的化学稳定性。纺织纤维分天然纤维和化学纤维两种。亚麻、棉纱、麻绳等是从植物中获取的，属于天然纤维；羊毛和丝绸来自动物，也是天然纤维。化学纤维的种类很多，例如尼龙、人造纤维、玻璃纤维等等。目前纺织纤维的品种越来越多，功能也多种多样，因此满足功能性需要成为新型纺织纤维发展的主要路径。我们乘坐的汽车、列车、飞机以及公共场所的影院、餐厅、茶吧，使用了很多纺织品，如座椅护套、壁布、窗帘、内饰等。常规的我们希望这些纺织品具有良好的阻燃性、舒适性、透气性、隔音性，因此通常为棉织品或者通过处理的疏松合成纤维纺织品。然而，正是由于其这些纺织品疏松、多孔的特性，造成了其清洗困难，脏物难以洗脱，而且吸附烟味、酒味、油味等难以除脱，严重影响了生活环境。可见，研究具有自洁功能的纺织纤维具有重要意义。对于纺织纤维的自洁技术研究已取得一定进展。fei等发明了一种纺织纤维材料及其制备方法，由包含以下重量份的组分制成：甲壳素80-88份、羟甲基纤维素20-35份、聚二甲基硅氧烷二季胺盐10-15份、聚乙烯醇5-12份、酒石酸钠1-3份、六甲基环三硅氧烷1-2份和聚乙烯吡咯烷酮0.5-1份。而对于清洁功能的纤维制品，xu等发明了一种对柴油机尾气具有吸附及自清洁功能的纤维制品，纤维制品由纤维材料经织造制备的初滤层、粗滤层和精滤层构成，构成各层的纤维材料为中空的纺织纤维，各层表面上分别均匀分布有通透的微孔，各层表面上的通透微孔的孔径梯度递减，各层的表面附着有有机氟整理剂反应形成的表层，本发明纤维制品的可分级过滤尾气中的不同粒径的颗粒物，具有定向吸湿作用，可将净化液或其他分解净化整理剂吸附到过滤层的内部和表面，对尾气进行催化降解，具有自清洁功能，可快速实现过滤材料的再生，避免了频繁更换。另外对于自洁功能的纺织产品，gu等发明了一种带自洁净功能的可调温纺织面料衣服，其衣服本体的表层为防静电面料，表面的肩部、腰部和背部均设置有透气滤尘面料袋，在透气滤尘面料袋内设置有炭包。该衣服本体由面料制成，面料由普通纺织纤维和微胶管组成，是在普通纺织纤维中间均匀掺入微胶管，该微胶管以相变材料为芯材，以脲醛树脂为囊材。我们在其他学者研究的基础上，提出一种具有自洁功能的纺织纤维及制备方法。技术实现要素：针对现有纺织纤维吸附烟味、酒味、油味等难以除脱的缺陷，本发明提供一种具有自洁功能的纺织纤维及制备方法，其显著的优势是该纤维粘附有氧化钛与氧化铋、蛋白石的复合溶胶，具有极强的抗脏物的粘附能力和抗异味气体的附着性，且疏水性极佳。是一种极佳的自洁纺织纤维。本发明涉及的具体技术方案如下：一种具有自洁功能的纺织纤维的制备方法，其特征是先将聚酰胺经过喷丝生成初生纤维，预先制备氧化钛与氧化铋、蛋白石的复合凝胶，将初生纤维浸入复合凝胶粘附复合凝胶，然后在含有有机溶剂和金属卤化物的凝固浴中凝固得到自洁性纺织纤维；制备的具体步骤如下：（1）常温下在反应容器中加入一定体积的无水乙醇，一边剧烈搅拌一边依次滴加一定体积的钛酸丁酯及冰乙酸，15~20min后，滴加一定体积的硝酸及水的混合液，继续搅拌50~60min，得到氧化钛凝胶；将五水硝酸铋的硝酸溶液与柠檬酸的水溶液按一定的体积比例混合，强磁力搅拌40~50min，得到氧化铋凝胶；将蛋白石微细化得到纳米蛋白石；将氧化钛凝胶、氧化铋凝胶、纳米蛋白石按1:1:1质量比混合，得到复合凝胶；（2）将聚酰胺在双螺杆挤出机中进行熔融挤压，熔体先后通过具有加热保温功能的过滤装置及计量泵，然后导入纺丝机中进行熔喷，并通过空压机将加热的高速空气吹入喷丝孔两侧的风道，对熔体细流进一步拉伸得到初生纤维；（3）将步骤（2）喷丝得到的初生纤维浸入步骤（1）所得的复合凝胶中进行粘附，不断改变搅拌方向使粘附均匀，20~30min后，转移至含有机溶剂和金属卤化物的凝固水浴中，10~20min后取出，并洗净残留溶剂等，得到具有自洁功能的纺织纤维。优选的，步骤（1）所述钛酸丁酯的加入体积为无水乙醇体积的30~40%，冰乙酸的加入体积为无水乙醇体积的6~8%；优选的，步骤（1）所述硝酸及水的混合液的体积为无水乙醇体积的35~40%；优选的，步骤（1）所述五水硝酸铋的硝酸溶液中，五水硝酸铋的摩尔浓度为0.4~0.6mol/l，硝酸的摩尔浓度为1~1.2mol/l；优选的，所述柠檬酸溶液的摩尔浓度为0.5~0.8mol/l；优选的，步骤（1）所述五水硝酸铋的硝酸溶液与柠檬酸的水溶液加入的体积比为4:5~5:4，磁力搅拌的速度为300~500r/min；优选的，步骤（2）所述挤出机各段的加热温度分别为：进料段170~180℃，压缩段180~190℃，熔融段200~210℃，不设冷却段；优选的，步骤（2）所述纺丝机的喷丝板为7~10孔，单孔直径为20~30mm，长度为40~60mm；优选的，步骤（2）所述进入纺丝机的熔体温度不低于200℃，加热空气的温度不低于200℃；优选的，步骤（2）所述有机溶剂为乙醇、丙醇或正丁醇，所述金属卤化物为碱金属或碱土金属的氯化物或溴化物。一种具有自洁功能的纺织纤维，其特征是由上述方法制备而得。该纤维粘附有氧化钛与氧化铋、蛋白石的复合溶胶，具有极强的抗脏物的粘附能力和抗异味气体的附着性。在本发明中，初生纤维的喷丝过程较为重要。在进入纺丝机前，应将聚酰胺原料充分熔融，并经过滤装置过滤，以防止未熔融部分或杂志堵塞喷丝孔。计量泵的原料加入速度与加热空气的流速及牵引速度应相互配合，可在制备过程中，根据实际情况进行调整后保持稳定。在搅拌粘附复合凝胶时，应注意防止纤维的缠绕甚至打结，造成分离困难且粘接不均匀或漏粘现象。由于氧化钛、氧化铋及氧化硅具有良好的疏水性，在纤维表面粘附其凝胶并凝固干燥后，能显著提高纤维的疏水性。同时，凝胶进入纤维表面孔洞，使其表面孔隙率大大下降，纤维结构更为致密，大大减少了其对固体、液体、气体赃物的吸附，并使已吸附的少量赃物可自然脱落或容易清洗。另外，氧化物的加入，也增加了纤维的力学强度及硬度，但柔韧性稍有下降。本发明提供了一种具有自洁功能的纺织纤维及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：1.本发明制备的聚酰胺纤维，由于表面粘附了氧化钛、氧化铋及蛋白石，具有良好的疏水性能。2.本发明制备的聚酰胺纤维，由于表面疏松多孔的结构特点得到改善，具有极强的抗脏物附着性及抗气体吸附性。3.本发明制备的聚酰胺纤维，能较好地保持聚酰胺纤维的阻燃性、透气性及舒适性。4.本发明制备的聚酰胺纤维，具有较强的抗拉伸性能及较高的硬度，综合性能优良。5.本发明的方法整个操作简单，过程控制和质量控制较为容易，可实现自动化连续生产。具体实施方式以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。实施例1一种具有自洁功能的纺织纤维及制备方法，其制备自洁纤维的具体过程如下：常温下在反应容器中加入100l无水乙醇，以1000r/min的速度剧烈搅拌，并依次滴加32l钛酸丁酯及7l冰乙酸，20min后，滴加40l硝酸及水的混合液，继续搅拌50min，得到氧化钛凝胶。将摩尔浓度为0.6mol/l的五水硝酸铋硝酸溶液与摩尔浓度为0.5mol/l的柠檬酸水溶液按5:4的体积比例混合，以500r/min的速度强磁力搅拌40min，得到氧化铋凝胶。将蛋白石微细化得到纳米蛋白石；将氧化钛凝胶、氧化铋凝胶、纳米蛋白石按1:1:1质量比混合，得到复合凝胶；将聚酰胺6.6在双螺杆挤出机中进行熔融挤压，温度为进料段170℃，压缩段180℃，熔融段200℃，不设冷却段。熔体先后通过具有加热保温功能的过滤装置及计量泵，然后导入纺丝机中进行熔喷，熔体温度不低于200℃。并通过空压机将加热的高速空气吹入喷丝孔两侧的风道，对熔体细流进一步拉伸。将喷丝得到的初生纤维浸入复合凝胶中进行粘附，不断改变搅拌方向使粘附均匀，20min后，转移至含正丁醇和氯化钠的凝固水浴中，10min后取出，并洗净残留溶剂等，得到具有自洁功能的聚酰胺6.6纺织纤维。对实施例1得到的自洁性聚酰胺6.6纤维，对其疏水性能进行表征，并与普通聚酰胺6.6纤维进行对比，得到的接触角数据如表1所示。对实施例1得到的自洁性聚酰胺6.6纤维纺织成布，在密闭充烟的容器中放置24小时，取出后测试其吸附的烟味。结果如表1所示。对实施例1得到的自洁性聚酰胺6.6纤维，对其力学性能进行表征，并与普通聚酰胺6.6纤维进行对比，得到的拉伸强度及洛氏硬度数据如表1所示。实施例2一种具有自洁功能的纺织纤维及制备方法，其制备自洁纤维的具体过程如下：常温下在反应容器中加入100l无水乙醇，以800r/min的速度剧烈搅拌，并依次滴加30l钛酸丁酯及8l冰乙酸，15min后，滴加40l硝酸及水的混合液，继续搅拌50min，得到氧化钛凝胶。将摩尔浓度为0.4mol/l的五水硝酸铋硝酸溶液与摩尔浓度为0.5mol/l的柠檬酸水溶液按5:4的体积比例混合，以300r/min的速度强磁力搅拌40min，得到氧化铋凝胶。将蛋白石微细化得到纳米蛋白石；将氧化钛凝胶、氧化铋凝胶、纳米蛋白石按1:1:1质量比混合，得到复合凝胶；将聚酰胺在双螺杆挤出机中进行熔融挤压，温度为进料段180℃，压缩段190℃，熔融段210℃，不设冷却段。熔体先后通过具有加热保温功能的过滤装置及计量泵，然后导入纺丝机中进行熔喷，熔体温度不低于200℃。并通过空压机将加热的高速空气吹入喷丝孔两侧的风道，对熔体细流进一步拉伸。将喷丝得到的初生纤维浸入复合凝胶中进行粘附，不断改变搅拌方向使粘附均匀，20min后，转移至含丙醇和溴化钾的凝固水浴中，20min后取出，并洗净残留溶剂等，得到具有自洁功能的聚酰胺纺织纤维。对实施例2得到的自洁性聚酰胺纤维，对其疏水性能进行表征，并与普通聚酰胺纤维进行对比，得到的接触角数据如表1所示。对实施例2得到的自洁性聚酰胺纤维纺织成布，在密闭充烟的容器中放置24小时，取出后测试其吸附的烟味。结果如表1所示。对实施例2得到的自洁性聚酰胺纤维，对其力学性能进行表征，并与普通聚酰胺纤维进行对比，得到的拉伸强度及洛氏硬度数据如表1所示。实施例3一种具有自洁功能的纺织纤维及制备方法，其制备自洁纤维的具体过程如下：常温下在反应容器中加入100l无水乙醇，以900r/min的速度剧烈搅拌，并依次滴加40l钛酸丁酯及8l冰乙酸，18min后，滴加35l硝酸及水的混合液，继续搅拌55min，得到氧化钛凝胶。将摩尔浓度为0.5mol/l的五水硝酸铋硝酸溶液与摩尔浓度为0.6mol/l的柠檬酸水溶液按1:1的体积比例混合，以350r/min的速度强磁力搅拌45min，得到氧化铋凝胶。将蛋白石微细化得到纳米蛋白石；将氧化钛凝胶、氧化铋凝胶、纳米蛋白石按1:1:1质量比混合，得到复合凝胶；将聚酰胺6.6在双螺杆挤出机中进行熔融挤压，温度为进料段175℃，压缩段185℃，熔融段205℃，不设冷却段。熔体先后通过具有加热保温功能的过滤装置及计量泵，然后导入纺丝机中进行熔喷，熔体温度不低于200℃。并通过空压机将加热的高速空气吹入喷丝孔两侧的风道，对熔体细流进一步拉伸。将喷丝得到的初生纤维浸入复合凝胶中进行粘附，不断改变搅拌方向使粘附均匀，25min后，转移至含正丁醇和氯化钾的凝固水浴中，20min后取出，并洗净残留溶剂等，得到具有自洁功能的聚酰胺6.6纺织纤维。对实施例3得到的自洁性聚酰胺6.6纤维纺织成布，在密闭充烟的容器中放置24小时，取出后测试其吸附的烟味。结果如表1所示。对实施例3得到的自洁性聚酰胺6.6纤维，对其吸附能力进行表征，并与普通聚酰胺6.6纤维进行对比，得到的孔隙率数据如表1所示。对实施例3得到的自洁性聚酰胺6.6纤维，对其力学性能进行表征，并与普通聚酰胺6.6纤维进行对比，得到的拉伸强度及洛氏硬度数据如表1所示。实施例4一种具有自洁功能的纺织纤维及制备方法，其制备自洁纤维的具体过程如下：常温下在反应容器中加入100l无水乙醇，以850r/min的速度剧烈搅拌，并依次滴加38l钛酸丁酯及7l冰乙酸，15min后，滴加38l硝酸及水的混合液，继续搅拌55min，得到氧化钛凝胶。将摩尔浓度为0.4mol/l的五水硝酸铋硝酸溶液与摩尔浓度为0.8mol/l的柠檬酸水溶液按4:5的体积比例混合，以380r/min的速度强磁力搅拌42min，得到氧化铋凝胶。将蛋白石微细化得到纳米蛋白石；将氧化钛凝胶、氧化铋凝胶、纳米蛋白石按1:1:1质量比混合，得到复合凝胶；将聚酰胺6.6在双螺杆挤出机中进行熔融挤压，温度为进料段180℃，压缩段190℃，熔融段200℃，不设冷却段。熔体先后通过具有加热保温功能的过滤装置及计量泵，然后导入纺丝机中进行熔喷，熔体温度不低于200℃。并通过空压机将加热的高速空气吹入喷丝孔两侧的风道，对熔体细流进一步拉伸。将喷丝得到的初生纤维浸入复合凝胶中进行粘附，不断改变搅拌方向使粘附均匀，30min后，转移至含乙醇和溴化钠的凝固水浴中，15min后取出，并洗净残留溶剂等，得到具有自洁功能的聚酰胺6.6纺织纤维。对实施例4得到的自洁性聚酰胺6.6纤维，对其疏水性能进行表征，并与普通聚酰胺6.6纤维进行对比，得到的接触角数据如表1所示。对实施例4得到的自洁性聚酰胺6.6纤维纺织成布，在密闭充烟的容器中放置24小时，取出后测试其吸附的烟味。结果如表1所示。对实施例4得到的自洁性聚酰胺6.6纤维，对其力学性能进行表征，并与普通聚酰胺6.6纤维进行对比，得到的拉伸强度及洛氏硬度数据如表1所示。实施例5一种具有自洁功能的纺织纤维及制备方法，其制备自洁纤维的具体过程如下：常温下在反应容器中加入100l无水乙醇，以1000r/min的速度剧烈搅拌，并依次滴加30l钛酸丁酯及8l冰乙酸，20min后，滴加40l硝酸及水的混合液，继续搅拌50min，得到氧化钛凝胶。将摩尔浓度为0.6mol/l的五水硝酸铋硝酸溶液与摩尔浓度为0.7mol/l的柠檬酸水溶液按5:4的体积比例混合，以450r/min的速度强磁力搅拌50min，得到氧化铋凝胶。将蛋白石微细化得到纳米蛋白石；将氧化钛凝胶、氧化铋凝胶、纳米蛋白石按1:1:1质量比混合，得到复合凝胶；将聚酰胺6.6在双螺杆挤出机中进行熔融挤压，温度为进料段170℃，压缩段190℃，熔融段210℃，不设冷却段。熔体先后通过具有加热保温功能的过滤装置及计量泵，然后导入纺丝机中进行熔喷，熔体温度不低于200℃。并通过空压机将加热的高速空气吹入喷丝孔两侧的风道，对熔体细流进一步拉伸。将喷丝得到的初生纤维浸入复合凝胶中进行粘附，不断改变搅拌方向使粘附均匀，20min后，转移至含正丁醇和氯化镁的凝固水浴中，15min后取出，并洗净残留溶剂等，得到具有自洁功能的聚酰胺6.6纺织纤维。对实施例5得到的自洁性聚酰胺6.6纤维，对其疏水性能进行表征，并与普通聚酰胺6.6纤维进行对比，得到的接触角数据如表1所示。对实施例5得到的自洁性聚酰胺6.6纤维纺织成布，在密闭充烟的容器中放置24小时，取出后测试其吸附的烟味。结果如表1所示。对实施例5得到的自洁性聚酰胺6.6纤维，对其力学性能进行表征，并与普通聚酰胺6.6纤维进行对比，得到的拉伸强度及洛氏硬度数据如表1所示。对比例1将聚酰胺6.6在双螺杆挤出机中进行熔融挤压，温度为进料段170℃，压缩段190℃，熔融段210℃，不设冷却段。熔体先后通过具有加热保温功能的过滤装置及计量泵，然后导入纺丝机中进行熔喷，熔体温度不低于200℃。并通过空压机将加热的高速空气吹入喷丝孔两侧的风道，对熔体细流进一步拉伸。得到聚酰胺6.6纺织纤维。对比例1得到的聚酰胺6.6纤维，接触角数据如表1所示。对比例1得到的聚酰胺6.6纤维纺织成布，在密闭充烟的容器中放置24小时，取出后测试其吸附的烟味。结果如表1所示。对比例得到的聚酰胺6.6纤维，对其力学性能进行表征，得到的拉伸强度及洛氏硬度数据如表1所示。表1：具体实施例接触角（°）拉伸强度（kpa）洛氏硬度24小时烟吸附性实施例1160132131无烟味实施例2162141128无烟味实施例3168138135无烟味实施例4165135130无烟味实施例5163143129无烟味对比例170105108极浓的烟味由表1可见：（1）本发明制得的自洁性纺织纤维，表面接触角均可达160°以上，而普通聚酰胺纤维的接触角为60~80°，可见改性后的纤维由亲水性变为疏水性，且疏水性能很好。（2）本发明制得的自洁性纺织纤维对烟味等异味气体的吸附作用显著降低。（3）本发明制得的自洁性纺织纤维，拉伸强度比普通聚酰胺6.6纤维提高了20%以上，洛氏硬度提高了15%以上，可见其力学性能优良，满足应用要求。当前第1页12