一種抗紫外丙綸的制備方法
【專利說明】
[0001]【技術領域】:本發明屬于纖維技術領域，具體涉及一種抗紫外丙綸的制備方法。
[0002]【【背景技術】】:聚丙烯纖維(PP)是以丙烯聚合得到的等規聚丙烯為原料紡制而成的合成纖維。密度為0.90?0.92g/cm3，熔點為165°C?173 °C。聚丙烯纖維具有機械性能好，初始模量高，耐磨性好，耐腐蝕性好，無毒、成本低和成型簡單等優點。2014年我國丙綸產量是26.76萬噸/年，雖與往年相比有所下降，但仍是使用率最高的纖維之一。丙綸在家紡、服裝、建筑材料、汽車用紡織品、醫療衛生、包裝袋領域均有廣泛應用。但是由于聚丙烯含有甲基側鏈，受紫外照射易發生氧化反應，使丙綸極易老化。這一特性使得丙綸的應用受到很大限制，因此，對丙綸進行抗紫外改性具有重大意義。
[0003]目前，國內外學者對聚丙烯纖維的抗紫外改性方法主要包括表面改性和本體改性，以下重點圍繞這兩種改性方法進行闡述:
[0004]1.本體改性
[0005]本體改性是將一定量的抗紫外助劑添加到紡絲過程，使纖維具有抗紫外性能，這種改性方法下的二氧化鈦與聚丙烯屬于物理共混，不存在化學鍵連結，存在著易迀移、效果不持久等缺點。而且二氧化鈦的添加也會影響紡絲性能及最終的纖維性能。
[0006]2.表面改性
[0007]2.1溶膠-凝膠法
[0008]溶膠-凝膠法是指含有高化學活性成分的化合物在溶液中發生水解、縮合反應，得到穩定透明的溶膠體系，再通過陳化過程生成凝膠的方法凝膠經熱處理和干燥又可制備出所需要的材料，Wiener等將二氧化鈦溶膠均勻附著在玻璃纖維表面，發現用紫外線光輻射3h后，未經處理玻璃纖維樣品的強度和伸長率大幅度降低，而處理后的玻璃纖維無明顯變化。但是這類方法影響手感，涂層不夠致密均勻，容易脫落，耐洗牢度差。
[0009]2.2化學鍍法
[0010]化學鍍是指可控制的氧化還原反應受金屬的催化作用而產生金屬的沉積過程。劉志才等對聚酰胺6織物進行表面化學鍍處理，使其表面附著均勻的銀層，處理后織物的UPF值達到142.7。這主要是由于織物表面粒徑與光波波長相當甚至更小的納米銀顆粒使材料的光吸收作用顯著增強，故可吸收部分紫外線。但是這種方法會產生含重金屬離子的廢棄溶液，污染環境。
[0011]2.3磁控濺射法
[0012]磁控濺射鍍膜技術是指電子在電場的作用下與氬原子發生碰撞，隨后電離出Ar+，Ar+轟擊靶材，大量的靶材原子被濺射出并在基片上沉積成膜。徐陽等，在室溫條件下采用磁控反應濺射技術在滌綸非織造布表面形成二氧化鈦薄膜，發現處理后的織物具有較好抗紫外性能，而且在一定范圍內，濺射功率對沉積薄膜的化學結構影響不大，但其對濺射效率和薄膜的外觀影響較大，薄膜的致密性、均勻性、濺射效率均隨著濺射功率的增加而有所提高，但濺射功率過高會使基體過熱，不僅使薄膜沉積速率降低，均勻性下降，而且易損傷基體，所以這種方法的缺點是成本高，且會損害纖維的力學性能。
[0013]而本發明提出一種抗紫外丙綸的制備方法，即將丙綸浸泡入多巴胺-Tris溶液中，多巴胺會氧化自聚，牢牢吸附在丙綸纖維表面，再將聚多巴胺作為二次功能層，接枝二氧化鈦。多巴胺作為近年來發展起來的新型改性劑，它是受海洋貽貝啟發，可以在弱堿性條件下氧化自聚，牢固的粘附在幾乎各種(有機和無機)物質表面的一種綠色仿生物質。而且聚多巴胺中存在鄰苯二酚、胺基和亞氨基基團，所以聚多巴胺層又可以作為二次功能層。
[0014]聚多巴胺上的鄰苯二酚基團跟氟鈦酸銨在硼酸溶液中水解生成的二氧化鈦發生螯合作用，從而將二氧化鈦以化學鍵形式連結固定在纖維表面，而二氧化鈦是紫外線屏蔽劑，可以有效屏蔽紫外線，從而改善丙綸的抗紫外性。這種方法制備的丙綸纖維:首先，由于聚多巴胺包覆在纖維表面，可以作為一層保護層保護纖維內部結構不發生變化，所以經改性后的纖維的力學性能基本保持不變；其次，二氧化鈦是以共價鍵的形式固定在纖維表面，這樣結合力會更強，不易脫落；最后，上述使用的藥品均為水溶性物質，設備簡單易得，操作簡便。
[0015]【
【發明內容】
】:針對現有技術的不足，該專利采用一種操作簡單、綠色無污染的方法，目的是通過多巴胺的氧化自聚，粘附于纖維表面，再將二氧化鈦以化學鍵形式固定在聚多巴胺層上，來改善丙綸的抗紫外性。
[0016]本發明首先將多巴胺粘附在丙綸表面作為二次功能層，同時氟鈦酸銨在硼酸溶液中水解生成的二氧化鈦會在聚多巴胺的鄰苯二酚基團上原位生長，以化學鍵形式連結固定在纖維表面，從而改善丙綸的抗紫外性。該方法相比于傳統的共混改性具有鍵合力強、不易掉落，且不會改變纖維原有力學性能的優點。
[0017]為達到此目的，本發明采用的技術路線是:
[0018]I)丙綸纖維的預處理:
[0019]將在市場上買到的丙綸浸泡在乙醇中一段時間，去除丙綸上殘留的有機溶劑，然后取出烘干。
[0020]2)多巴胺的粘附:
[0021]稱取0.0605-0.1210g的Tris溶于200ml水中，調節pH值至8.5，隨后稱取0.2-0.4g的多巴胺，溶于上述Tris溶液中并攪拌。將丙綸浸入此溶液，在此過程中多巴胺-Tris混合溶液會由無色變為棕色最后變為黑色，而丙綸也會由白色變為黑色。反應6_48h后，將丙纟侖取出，用去咼子水多次沖洗，烘干待用；
[0022]3)接枝二氧化鈦:
[0023]配置0.01-0.lmol/L氟鈦酸銨和0.03-0.3mol/L硼酸的混合溶液，調節pH值至
3.gg，再將2)所得到的纖維泡入混合溶液中，室溫下反應lmin-lh，取出并用去離子水多次沖洗，烘干，制得抗紫外丙綸。
[0024]本發明原理是:多巴胺在弱堿性條件下會氧化自聚，并會粘附在基體表面。而氟鈦酸銨水解生成的二氧化鈦會在聚多巴胺的鄰苯二酚基團上原位生長，最終在丙綸表面生成二氧化鈦層，從而使丙綸具有抗紫外特性。
[0025]本發明所采用的方法，能夠應用于大多數材料的表面改性，操作簡單，對設備條件要求低，綠色無污染，且不會改變纖維原有的力學性，可廣泛應用于戶外織物。
【具體實施方案】
[0026]實施例1:
[0027]I)丙綸纖維的預處理。將丙綸裁剪至一定長度，在乙醇中浸泡一段時間，去除丙綸上殘留的有機溶劑，然后取出烘干待用。
[0028]2)多巴胺的沉積。稱取0.0605g Tris溶解到200ml去離子水中，再稱取0.2g多巴胺溶解到Tris溶液中，然后快速將丙綸浸泡進溶液中，反應條件為:室溫，6h。取出后用去離子水多次沖洗，烘干待用。
[0029]3)接枝二氧化鈦。配制0.01mol/L氟鈦酸錢和0.03mol/L硼酸的混合溶液，調節pH值至3.88，再將2)所得到的纖