基于導電高分子的抗霧霾窗紗纖維及其制備方法和應用
【專利摘要】本發明公開了一種基于導電高分子的抗霧霾窗紗纖維及其制備方法和應用。所述的抗霧霾窗紗纖維包括纖維及附著在所述纖維表面的導電高分子表面處理劑層，導電高分子表面處理劑的組成包括：PEDOT?PSS水分散體、水性聚氨酯、3?(2,3?環氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、異丙醇、1?甲基?2?吡咯烷酮、羥乙基纖維素水溶液、水性流平劑BYK?333和N,N?二甲基乙醇胺。本發明還公開了抗霧霾窗紗纖維的制備方法和應用。采用本發明基于導電高分子的抗霧霾窗紗纖維制成紗窗，在不影響透氣效果的前提下，提升PM2.5的阻擋率，且制備方法簡單，產品可以重復使用率高。
【專利說明】
基于導電高分子的抗霧讚窗紗纖維及其制備方法和應用
技術領域
[0001] 本發明設及紗窗纖維，尤其設及一種基于導電高分子的抗霧靈窗紗纖維及其制備 方法和應用。
【背景技術】
[0002] 霧靈是霧和靈的統稱，是一種天氣現象，是對大氣中各種懸浮顆粒物含量超標的 籠統表述。指空氣中的灰塵、硫酸、硝酸、有機碳氨化合物等大量極細微的干塵粒子均勻的 浮游在空中，使空氣渾濁，視野模糊并導致能見度惡化。霧靈天氣是一種大氣污染狀態，霧 靈尤其是PM2.5(空氣動力學當量直徑小于等于2.5微米的顆粒物)被認為是造成霧靈天氣 的"元兇"。近些年來，隨著空氣質量逐漸惡化，霧靈天氣現象出現頻率越來越高，它們在人 們毫無防范的時候侵入人體呼吸道和肺葉中，從而引起呼吸系統疾病、屯、血管系統疾病、血 液系統、生殖系統等疾病，諸如咽喉炎、肺氣腫、哮喘、鼻炎、支氣管炎等炎癥，長期處于運種 環境還會誘發肺癌、屯、肌缺血及損傷。
[0003] 為了減輕霧靈對人體的傷害，除了環境治理，從源頭減少污染源之外，采用具有防 靈效果的口罩與窗紗等防護性產品是降低靈對人們身體傷害的可靠途徑。其中，現有的防 霧靈窗紗采用核孔膜原理，核孔膜雖然能夠有效的阻擋霧靈，但透氣性差，成本高限制了其 進一步商業化應用。此外，還有一些通過靜電原理抗霧靈的窗紗產品，但是依然成本高昂， 而且空隙較大，效果較差。還有一些功能性超細纖維，通過將電氣石、硫化巧、砸化巧、一水 硫酸裡、氧化鋒中的一種或幾種與粘合劑形成的混合物。與面料共混，制備抗霧靈紗窗，但 是無機共混物容易失效，而且會導致窗紗品質下降。
【發明內容】
[0004] 技術問題:為克服現有技術中的問題，本發明提供了一種基于導電高分子的抗霧 靈紗窗纖維，制成的紗窗在不影響透氣效果的前提下，提升PM2.5的阻擋率，且制備方法簡 單，產品可W重復使用率高。
[0005] 技術方案：
[0006] -種基于導電高分子的抗霧靈窗紗纖維，包括纖維及附著在所述纖維表面的導電 高分子表面處理劑層，其中，W重量百分比計，導電高分子表面處理劑的組成包括： PEDOT-PSS水分化化 觀~視％
[0007] 水性聚氨醋 13-20% 3-(2,3-環氧丙氧巧基二甲氧基硅烷化8~1% 異丙醇 15~20% 1-甲基壬郵咯焼麗 8~20%
[000引 徑云基纖維素水溶液 4~6% 水性流平劑BYK-333 03-0.5% N，N-二甲基己醇胺 2~5%;
[0009] 所述徑乙基纖維素水溶液的質量分數為2~3%。
[0010] 所述導電高分子表面處理劑的抑為7~8,在此條件下，體系才能穩定。
[0011] 本發明導電高分子表面處理劑在空氣的摩擦下，可W產生靜電，與空氣中的粉塵 相互作用，誘導粒子產生電荷，從而達到排斥粉塵的效果。
[0012] 陽DOT-PSS水分散體:作為導電介質。所述PEDOT-PSS水分散體可采用常規方法制 備，具體可采用如下方法制備:在一S頸圓底燒瓶中加入IOOmL去離子水和1.30g PSS-化， 在室溫下快速攬拌使其充分分散，用微量注射累滴加0.26g EDOT，滴加完畢后，快速攬拌 5min左右，隨后加入0.60g(NH4)2S2〇8，在快速攬拌下加入0.05g硫酸鐵，繼續攬拌5min后，用 10 %的稀鹽酸調控反應液的抑保持在1.8~2.2，反應液逐漸變成藍墨色，繼續反應20h后， 得到深藍色的陽DOT-PSS水分散體。
[0013] 水性聚氨醋:作為成膜基質。
[0014] 3-(2,3-環氧丙氧)丙基=甲氧基硅烷:提高高分子表面處理劑與基材的粘附性。
[0015] 異丙醇:發揮消泡劑與防凍劑的作用。
[0016] 1-甲基-2-化咯燒酬:作為水性聚氨醋在水相中的助溶劑。
[0017] 徑乙基纖維素水溶液:為環境友好型增稠劑。
[0018] 水性流平劑BYK-333:改善滲透性，降低液體表面張力，促使形成平整、光滑、均勻 的涂膜。
[0019] N，N-二甲基乙醇胺:聚氨醋類基質固化促進劑。
[0020] 導電高分子表面處理劑的粘度為138/mPa ? S~180/mPa ? S。
[0021 ] 導電高分子表面處理劑層的厚度為20~80um。
[0022] 所述的纖維為聚乙締纖維。所述纖維的直徑為0.5~Imm。
[0023] 優選的，W重量百分比計，導電高分子表面處理劑的組成包括： PEDOT-PSS 水分散體 30-36 %
[0024] 水性聚氨醋 15~18% 3-(2,3-環氧丙氧府基二甲氧基硅烷0,8~1 % 異兩醇 17~20% 1-甲基-2-郵咯燒醒 19~20 %
[0025] 腎己基纖維素水溶液 4~6 % 水性流平劑BYK-333 0.3~0.5 〇/〇 風N-二甲基己醇胺 3~4.5 〇/〇 6
[00%] 更優選的，W重量百分比計，導電高分子表面處理劑的組成包括： 化DOT-PSS水分故化 35.2 〇/〇 水性聚氨酷 17.3% 3-(2,3-環氧兩氧)丙基S甲氧基娃焼0.8% 異丙醇 19.7%
[0027] 1-甲基-2-耽咯燒麗 19,7% 2wt.%篡己基纖維素水溶液 4.0 % 水性流平劑BYK-333 0.3 % N，N-二甲基藝醇胺 導％ 。
[0028] 所述導電高分子表面處理劑的制備方法包括:攬拌條件下，向陽DOT-PSS水分散體 中依次加入水性聚氨醋、3-(2,3-環氧丙氧)丙基=甲氧基硅烷、異丙醇和1-甲基-2-化咯燒 酬，攬拌5~IOmin后加入徑乙基纖維素水溶液和水性流平劑，然后攬拌20~30min，再滴加 N，N-二甲基乙醇胺于混合體系中，調節抑在7~8,繼續攬拌2~化后得到所述的導電高分子 表面處理劑。
[0029] 本發明還提供了所述基于導電高分子的抗霧靈窗紗纖維的制備方法，包括：
[0030] 在紡絲過程中，將拉出的纖維通過導電高分子表面處理劑。
[0031] 本發明還提供了所述的基于導電高分子的抗霧靈窗紗纖維在制備紗窗面料中的 應用。
[0032] -種抗霧靈紗窗面料，包括所述的抗霧靈窗紗纖維。
[0033] -種抗霧靈紗窗，包括所述的抗霧靈紗窗面料。
[0034] 與現有技術相比，本發明的有益效果為：
[0035] (1)本發明在不改變現有拉絲工藝的前提下，能大量快速制備導電高分子抗霧靈 窗紗纖維。
[0036] (2)相比于用無機材料修飾的功能纖維，本發明用導電高分子修飾的聚乙締纖維， 依然保持較高的拉伸率，且不易失效，產品可重復使用。
[0037] (3)本發明對PM2.5阻擋效果優。
[0038] (4)相比較于采用核孔膜原理的防霧靈窗紗，透氣效果好。
【附圖說明】
[0039] 圖1為本發明實施例1制備得到防霧靈窗紗纖維的電鏡圖。
【具體實施方式】
[0040] 為了更好的理解本發明，下面結合實施例進一步闡明本發明的內容，此處所描述 的具體實施例僅用W解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0041] 水性聚氨醋:WPU，蘇州亞科科技股份有限公司；貨號:S0715。
[0042] 3-(2,3-環氧丙氧)丙基S甲氧基硅烷:SCA-187,薩恩化學技術(上海)有限公司）
[0043] 異丙醇：IPA，上海申博化工有限公司；
[0044] 1-甲基-2-化咯燒酬:NMP，國藥集團化學試劑有限公司；
[0045] 徑乙基纖維素:肥C，梯希愛(上海)化成工業有限公司；
[0046] 水性流平劑BYK-333:廣東匯和化工有限公司；
[0047] N，N-二甲基乙醇胺:DMEA，薩恩化學技術(上海)有限公司。
[004引實施例1
[0049] (1)制備基于導電聚合物PEDOT-PSS的導電高分子表面處理劑。
[(K)加 ]
[0化1 ]
[0化2]
[0化3] 在一S頸圓底燒瓶中加入IOOmL去離子水和1.30g PSS-Na(聚苯乙締橫酸鋼鹽）， 在室溫下快速攬拌使其充分分散。用微量注射累滴加0.26g ED0T(3，4-乙締二氧嚷吩），滴 加完畢后，快速攬拌5min左右。隨后加入0.60g(NH4)2S2〇8，在快速攬拌下加入0.05g硫酸鐵， 繼續攬拌5min后，用10 %的稀鹽酸調控反應液的抑保持在2左右，反應液逐漸變成藍墨色。 繼續反應20h后，得到深藍色的PEDOT-PSS水分散體，作為下一步的原料。
[0054] 在容器中加入一定量的PEDOT-PSS水分散體，在快速攬拌下，依次加入一定量的水 性聚氨醋、3-(2,3-環氧丙氧）丙基S甲氧基硅烷、異丙醇和1-甲基-2-化咯燒酬，攬拌5min 后加入已配制好的徑乙基纖維素水溶液和水性流平劑BYK-333,攬拌30min，再滴加 N，N-二 甲基乙醇胺于混合體系中，調節抑在7~8之間，繼續快速攬拌化后得到復配的高粘度(粘度 為ISOmPa ? S)導電高分子表面處理劑。
[0055] (2)防霧靈窗紗纖維的制備
[0056] 在聚乙締烙融紡絲的過程中，在拉絲的最后一個環節，將拉出的纖維（一般為 0.5mm)，通過高粘度的導電高分子表面處理劑，纖維表面將附著一層很薄(40um)的導電高 分子層，制備得到防霧靈窗紗纖維。
[0057] 圖1為本發明制備得到防霧靈窗紗纖維表面形貌的電鏡圖。將本發明的防霧靈紗 窗纖維織成面料，應用現有類似面料形成的紗窗作為對比例，對比二者的阻擋效果。重復使 用，測試五次，結果如表1。
[0化引性能檢測方法具體如下：
[0059] 作為對比的為功能性超細纖維經編防霧靈紗窗，制作該紗窗采用的功能性超細纖 維具體可W參照公開號為CN 105220349 A、名稱為"一種功能性超細纖維經編防霧靈紗窗 面料及其制備方法"公開的方法進行制備，本實施例中，對比紗窗采用的功能性超細纖維由 超細纖維和附著在超細纖維上的靜電吸塵劑組成，其中超細纖維為0.5mm的聚乙締絲，靜電 吸塵劑由電氣石（10-20wt. % )、硫化巧（l-5wt. % )、砸化巧（2-6wt. % )、一水硫酸裡（1- 3wt. % )、氧化鋒(l-3wt. % )與粘合劑形成的混合溶液。
[0060] 本實施例和對比由窗紗纖維經常規的平織方法織成網目為18目窗紗（即紗窗面 料），將窗紗制成紗窗，安裝在住宅樓房間的窗戶上。紗窗面積長98cm寬45cm，室內單面通 風，室內面積15m2,緊緊關閉其他口窗。在霧靈天做檢測，檢測開窗通風前后室內PM2.5濃 度，計算PM2.5阻擋率。
[0061] 主1
[0062]
[0063]
[0064] 結果如表1，與現有的紗窗相比，本實施例的紗窗具有更好的抗霧靈效果，PM2.5阻 擋率可達82.5%，且重復多次使用W后，PM2.5阻擋率仍維持在較高的水平。
[00化]實施例2~7
[0066] 改變各組分比例，其余方法同實施例1，考察不同配比的導電高分子表面處理劑制 成的窗紗纖維對抗霧靈效果的影響，具體配比見表2。
[0067] 表 2
[00681
[C
[C
[C
[C
【主權項】
1. 一種基于導電高分子的抗霧霾窗紗纖維，其特征在于，包括纖維及附著在所述纖維 表面的導電高分子表面處理劑層，其中，以重量百分比計，導電高分子表面處理劑的組成包 括： PEDOT-PSS水分散休 30~40% 水性聚氨酯 15~20% 3-(2,3-環氧丙氧)丙基二甲氧基鞋焼0名~1% 異丙醇 15~20% 1_甲基-2-吡咯烷酮 8~20% 羥乙基纖維素水溶液 4~6%: 水性流平劑BYK-333 0.3~0.5% N,N-二甲基乙醇胺 2~5%; 所述羥乙基纖維素水溶液的質量分數為2~3%。2. 根據權利要求1所述的抗霧霾窗紗纖維，其特征在于，以重量百分比計，導電高分子 表面處理劑的組成包括： PEDOT-.PSS水分故休 30~36 % 水性聚氨酯 15~18% 3-(2,3-環氧丙氧)丙基三甲氧基娃焼0.8~1 % 異丙醇 17~20% 1 _甲基_2-吡咯烷酮 19~20 % 羥乙基纖維素水溶液 4~6 % 水性流平劑BYK-333 0.3-0.5 % N，N-二甲基乙醇胺 3~4.5 % 。3. 根據權利要求1所述的抗霧霾窗紗纖維，其特征在于，所述導電高分子表面處理劑的 ph為7~8。4. 根據權利要求1所述的抗霧霾窗紗纖維，其特征在于，所述的纖維為聚乙烯纖維。5. 根據權利要求1所述的抗霧霾窗紗纖維，其特征在于，導電高分子表面處理劑層的厚 度為20~80um。6. 根據權利要求1所述的抗霧霾窗紗纖維，其特征在于，所述的導電高分子表面處理劑 的制備方法包括:攪拌條件下，向PED0T-PSS水分散體中依次加入水性聚氨酯、3-( 2，3-環氧 丙氧)丙基三甲氧基硅烷、異丙醇和1-甲基-2-吡咯烷酮，攪拌5~IOmin后加入羥乙基纖維 素水溶液和水性流平劑BYK-333，然后攪拌20~30min，再滴加 N，N-二甲基乙醇胺于混合體 系中，調節PH在7~8,繼續攪拌2~3h后得到所述的導電高分子表面處理劑。7. 根據權利要求1~6任一項所述的抗霧霾窗紗纖維的制備方法，其特征在于，包括:在 紡絲的過程中，將拉出的纖維通過導電高分子表面處理劑。8. 根據權利要求1~6任一項所述的抗霧霾窗紗纖維的在制備紗窗面料中的應用。9. 一種抗霧霾紗窗面料，包括根據權利要求1~6任一項所述的抗霧霾窗紗纖維。10. -種抗霧霾紗窗，包括根據權利要求9所述的抗霧霾紗窗面料。
【文檔編號】D06M15/564GK106012531SQ201610391983
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月3日
【發明人】韓國志, 李俊
【申請人】江蘇華昌織物有限公司