一种导电纯棉面料的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种导电纯棉面料的制备方法，为功能纺织品领域。
【背景技术】
[0002] 纺织材料是电的绝缘体材料，比电阻一般较高，在纺织品服用过程中，由于纤维与 纤维间的密切接触和摩擦，造成电荷在物体表面的转移，结果产生静电。近年来，随着计算 机、电信、微波炉等的迅速发展和普及，人们生活、工作环境中的静电、电磁辐射日渐严重， 因而产生的电磁波干扰对电子仪器设备的正常工作及人们的生理健康等都带来了很多负 面影响。为了解决面料织物在穿用过程中的静电干扰，必须使纤维及其织物具有耐久性抗 静电性能。使纤维以及其织物具有耐久性抗静电性能的方法很多。例如，在合成纤维的聚 合或者纺丝时，加入亲水性聚合物或则导电性低分子聚合物；或则利用复合纺丝法，制成外 层具有亲水性的复合纤维等。又如，可以在纺纱的过程中，将合成纤维与吸湿性强的纤维进 行混纺，或者按照电位序列，使带正电荷的纤维与带负电荷的纤维进行混纺，以及对织物进 行耐久性的亲水性助剂整理。
[0003] 市场上现有的抗静电面料有三大类：导电丝防静电面料、导电纤维防静电面料和 助剂整理防静电面料，其中采用导电丝、导电纤维与其他纤维混纺的抗静电、导电面料较常 见且导电、抗静电性能、耐久性好。但导电丝、导电纤维的加入，会影响织物的柔软性和服用 舒适性，尤其是导电物质突出而产生的刺痒感更使人难以忍受；此外，染整等加工过程会减 弱织物的导电、抗静电性能。更为明显的不足则在于，与其他纤维混纺的导电丝、导电纤维 含量较低，那么处于面料表层的量则少之又少，因而影响织物的导电、抗静电性能。
[0004] 若在织物的表层生成金属纳米颗粒层，则可克服上述不足和缺陷，织物的导电、抗 静电性会极大地改善。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于：提供一种导电纯棉面料的制备方法，以克服现有导电、抗静电 面料性能不足。
[0006] 为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
[0007] -种导电纯棉面料的制备方法，包括以下步骤：
[0008] (1)配制光致自由基高分子复合整理液：
[0009] 每1升光致自由基高分子复合整理液由以下成分组成：磺化聚醚醚酮2. 5~15g ; 氢原子供体聚合物5~17. 5g ;交联剂1~IOwt% (交联剂重量占磺化聚醚醚酮及氢原子 供体聚合物总重量的百分比）；适量醋酸调节整理液pH至2~5 ;余量为去离子水；
[0010] 配制步骤：将所述磺化聚醚醚酮、部分去离子水投入3升搅拌容器中，在搅拌下加 热至50°C、溶解，形成溶液A ;向3升搅拌容器中加入规定量的氢原子供体聚合物和剩余的 去离子水，搅拌使聚合物充分溶胀后，加热至85°C、溶解，形成溶液B ;将溶液B加入溶液A， 充分搅拌混合，加入适量的醋酸，5min后，加入规定量的交联剂；
[0011] (2)纯棉面料浸乳和焙烘：
[0012] 浸乳：纯棉面料在上述整理液中浸渍30~50min后用乳车乳液，一浸一乳，乳液率 70 ~110%，浴比 1 : 15 ;
[0013] 焙烘：浸乳后的棉织物在80~90°C的烘箱中预烘20~40min，然后在130~ 160 °C焙烘机中焙烘60~240s;
[0014] (3)纯棉面料浸乳铜盐溶液：
[0015] 将焙烘后的棉织物在0. 1~0. 3mol/L的铜盐溶液中浸渍10~15min后用乳车乳 液，一浸一乳，乳液率60~80%，并真空干燥；
[0016] (4)铜纳米颗粒的生成：
[0017] 将步骤（3)中真空干燥后的纯棉面料置于光化学反应器中，采用350nm紫外光进 行照射，将铜离子还原生成铜纳米颗粒，制备成一种导电纯棉面料。
[0018] 所述的磺化聚醚醚酮磺化度在70~90 %。
[0019] 所述的氢原子供体聚合物为聚乙烯亚胺或聚乙烯醇。
[0020] 所述的交联剂为环氧氯丙烷或戊二醛；氢原子供体聚合物为聚乙烯醇时，交联剂 为戊二醛；氢原子供体聚合物为聚乙烯亚胺时，交联剂为环氧氯丙烷。聚乙烯醇（PVA)为氢 原子供体、戊二醛（GA)为交联剂时，1个戊二醛分子上有2个醛基，可以和PVA大分子上的 羟基或者棉纤维上的羟基形成缩醛和半缩醛，使得PVA可以在棉纤维上交联并成膜（包括 PVA之间的交联及PVA与棉纤维的交联）；聚乙烯亚胺（PEI)为氢原子供体、环氧氯丙烷为 交联剂时，环氧基团与棉纤维交联成膜（包括PEI之间的交联及其PEI与棉纤维的交联）。
[0021] 所述的铜盐为氯化铜或硫酸铜，或为其他可溶性二价铜盐。
[0022] 所述的步骤（3)中，真空干燥的压力为-70~_90KPa、时间为3~4h。
[0023] 所述的步骤（4)中，紫外光照射时间为3~6h。
[0024] 根据所要形成的图案，实施步骤（4)时可在不需要生成金属颗粒的表面位置覆盖 遮光材料，光照后在未覆盖遮光材料处生成铜纳米颗粒。
[0025] 金属纳米颗粒的主要合成方法包括物理法、传统的化学还原法、电化学法、光化学 法以及生物合成法等。光化学法也称光还原法或光诱导法，其基本原理是利用不同波长的 光（紫外、白光、蓝光、绿光、橙光等）进行照射，使溶液中或者聚合物基体上产生还原性很 强的水合电子或还原性自由基，把不活泼或较活泼的金属离子还原成金属原子。
[0026] 光诱导法是目前制备聚合物基无机纳米金属复合材料典型的一步合成法，在常温 常压下一步合成，简单有效，过程和形状可控，且能使纳米相颗粒均匀分布；同时，通过控制 光照位置，可以有效控制金属颗粒的排布图案，制备出聚合物基柔性电子电路（用于纤维 材料可制备电子智能服装面料）。本发明即是采用此法。
[0027] 磺化聚醚醚酮（SPEEK)含有二苯甲酮（BP)基团，它在光引发下可形成n，*激发 三重态，对其它化合物中的氢原子有较高的活性，如它与聚乙烯醇（PVA)共存时，PVA作为 氢原子供体，在光引发下可形成两种聚合醇自由基，反应过程如下式所示：
[0028]
[0029] 式⑵中PVA的a-羟基自由基还可与第二个聚苯甲酮基反应形成新的SPEEK ?自 由基。因此，根据此原理，我们也可以利用光致形成的SPEEK ?自由基对金属离子进行还原， 在织物表面的SPEEK/PVA聚合物薄膜表面把二价铜离子还原成铜原子，制备出均匀排列的 纳米金属纳米铜颗粒。
[0030] 2SPEEK ? +Cu2+- CU+2SPEEK+2H + (3)
[0031] 在本发明制备方法中，铜盐施加到SPEEK聚合物表面后，Cu2+离子与含磺酸根 (-SO 3H) SPEEK聚合物中的H+完成离子交换，Cu 2+离子吸附到SPEEK聚合物表面，通过紫外 光的照射，产生的SPEEK ?自由基将Cu2+离子还原成铜原子。
[0032] 本发明在纯棉面料表面交联形成含BP基团光敏剂的透明聚合物薄膜，通过光引 发形成高分子自由基还原金属离子，从而在纤维材料表面生成金属纳米颗粒；铜离子在纤 维材料表面与薄膜中的氢离子通过离子交换均匀分布，光诱导后有利于生成均匀分散的铜 纳米颗粒；铜纳米颗粒在棉纤维材料表面的生长均匀稳定，纳米颗粒粒径、排布可控。通过 遮盖无需光照位置，可以很方便地实现纯棉面料表面金属颗粒的图案化排列，形成柔软的 电的导体。
[0033] 本发明方法制备的导电纯棉面料手感柔软、导电性能优异，克服了传统金属导电 面料舒适性、抗皱性、导电性能差等缺陷，可广泛用于导电、电磁屏蔽等防护服领域，也可用 作柔软的导体材料。
【附图说明】
[0034] 图1为本发明导电纯棉面料的制备过程和原理。
[0035] 具体实施方法:
[0036] 下列实施方案，仅是举例说明，不是仅有的，所以，一切在本发明范围内或是作与 本发明相似的改变均包含于本发明之内。
[0037] -种导电纯棉面料的制备方法，包括以下步骤：
[0038] (1)配制光致自由基高分子复合整理液：
[0039] 磺化聚醚醚酮、氢原子供体聚合物、交联剂、适量醋酸调节整理液pH至2~5、余量 为去离子水配成溶液；
[0040] (2)纯棉面料浸乳和焙烘：
[0041] 纯棉面料在上述整理液中浸渍、乳液，预烘、焙烘；
[0042] (3)纯棉面料浸乳铜盐溶液：
[0043] 棉织物在铜盐溶液中浸渍、乳液，并真空干燥；
[0044] (4)铜纳米颗粒的生成：
[0045] 采用350nm紫外光进行照射，将铜离子还原生成铜纳米颗粒。
[0046] 本发明导电纯棉面料的制备过程和原理如图1所示。
[0047]聚醚醚酮（PEEK，Victrex PEEK-450G)，工业级，英国 ICI 公司。
[0048] 磺化聚醚醚酮为现有产品，可通过市场购买，其制备方法为：将PEEK粒料在 100°C、真空下干燥10h，然后称取4g在50°C溶于200mL浓硫酸（98% )中，剧烈搅拌，持续一 段时间（控制磺化度）后，将反应溶液倒入至少5倍体积的冰水中，持续搅拌lh，静置24h， 沉淀物经多次洗涤、离心、过滤后，加入适量NaOH溶液调节pH值至7。产物SPEEK最后于 50°C真空干燥24h。称取一定量的SPEEK，将其完全溶于氘代二甲基亚矾中，配制成质量分 数为2%-5%的聚合物溶液，采用AVANCE AV 400MHz Digital FT-NMR核磁共振波谱仪对 其进行核磁分析，磺化度计算方法文献：董云凤，谭孝林，郭强，等.磺化聚醚醚酮磺化度的 测定及其对质子交换膜性能的影响[J].理化检测-物理分册，2011 (47) :535-538。