滲透浸泡法製備銀纖維的方法

2023-06-06 00:37:21

專利名稱：：滲透浸泡法製備銀纖維的方法
技術領域：
：本發明屬於纖維製備領域，具體涉及一種新型功能纖維材料的製備方法。
背景技術：
：21世紀是高科技迅速發展的新時代，國際紡織品市場競爭也進入了一個全新的時期。人們對服用衣料需求也越來越高，已發展到不僅要求生理的舒適感(輕薄、保暖、涼爽)、而且要具備心理感覺的舒適(視覺色調光澤、觸覺手感、柔軟性、膨鬆性、懸垂性)，更需要一定的特殊功能性(抗菌、抗靜電、阻燃、防紫外線、防電磁輻射)，即要求綜合具有舒適性、功能化、高品質、健美化的特點。功能性紡織品是當今紡織服裝、家用及產業用紡織品未來的發展趨向之一。它將與細旦纖維紡織品、無紡布、複合材料、環保型材料等共同構成未來紡織品的七大走勢，成為紡織品的發展主流。目前，功能性紡織品的獲得除了通過紡織品的後整理來實現外，更重要是是通過開發各種功能纖維來達到要求。功能纖維是指除一般纖維所具有的物理機械性能以外，還具有某種特殊功能的新型纖維。比如說纖維具有衛生保健功能(抗菌、殺蟎、理療及除異味等)；防護功能(防輻射、抗靜電、抗紫外線等)；熱溼舒適功能(吸熱、放熱、吸溼、放溼等)；醫療和環保功能(生物相容性和生物降解性)。功能纖維的發展是現代纖維科學進步的象徵。功能纖維、差別化纖維和高性能纖維的發展為傳統紡織工業的技術創新、向高科技產業的轉化創造了有利條件，為人類生活水平的提高作出了貢獻。銀纖維因同時具備強力抗菌除臭、耐久性、抗靜電防屏蔽、熱傳導、醫療保健等多種特殊功能而越來越受到人們的關注，已成為當代功能纖維研究及應用新的熱點，擁有廣闊的應用前景，可廣泛用於家紡、體育、軍事、醫療保健等各個領域，還可帶動礦藏、冶金、化工、紡織等相關產業的發展。目前，銀纖維的獲得主要通過化學鍍銀的方法(也叫表面吸附鍍銀法)即在聚合物表面鍍一層純銀得到鍍(塗)銀纖維。以往的化學鍍生產過程中會產生重金屬離子汙水，環境汙染嚴重。由於放置的纖維多以及工藝的原因，會造成牢固度不夠，所鍍銀層厚薄不均勻，均勻度差，性能差，銀纖維外觀差，光澤度差，牢度差，易脫落等缺點，因此目前方法製備的銀纖維做出的產品耐洗性差，洗滌一次後銀層脫落或斷裂，電阻值變無窮大，失去銀纖維的功能。國外儘管已有將銀纖維產品商業化，但該產品採用連續快速化學鍍銀法，僅在纖維表面鍍銀，牢固性差，且其耐洗次數達不到50次。
發明內容本發明的目的是針對現有技術存在的不足，提供一種牢度好、銀層均勻、性能好的銀纖維的製備方法。本發明的目的可以通過以下措施達到一種滲透浸泡法製備銀纖維的方法，包括如下步驟A、去油聚醯胺纖維在鹼性溶液中以及加熱、壓力0.10.8MPa下進行進行去油3處理。其中鹼性溶液為NaOH溶液，其濃度為210g/L。去油時的浴比(固液質量比)為18120。加熱至溫度為80100°C。B、淨化膨脹採用有機溶劑在壓力0.10.SMPa及液體流動下浸泡經去油處理過的聚醯胺纖維。此時，纖維內部和表面殘留的有機物通過有機溶劑的揮發乾燥被徹底去除，使纖維完全淨化膨脹。其中有機溶劑為四氯乙烯、乙醚、碳氫類(如石油醚，己烷，庚烷，辛烷)等。液體流動時的流速為520L/min，浸泡時的浴比15120，浸泡溫度為常溫，浸泡時間為12小時，加壓採用惰性氣體。C、表面擴張採用酸在壓力0.10.8Mpa、加熱及液體流動的條件下對纖維進行表面積擴張處理。該處理可以使纖維表面積擴張數倍，增加後續鍍覆步驟時的親合力、纖維表面鍍覆量以及纖維內部鍍覆量。其中所述酸液為磷酸或硫酸(水溶液)，其濃度1020ml/L。該步驟需加熱至6080°C。液體流動的流速為510L/min。D、漂洗將處理後的聚醯胺纖維水洗並乾燥。具體採用蒸餾水洗淨並脫幹、乾燥至溶劑完全揮發乾淨。E、覆銀將硝酸銀溶液與氨水溶液混合至透明且均勻後，加入緩衝劑和還原劑製成覆銀溶液，再加入漂洗後的聚醯胺纖維，在壓力0.10.SMPa及液體流動下進行覆銀至銀完全吸附。覆銀步驟中，還原劑為甲醛，所述緩衝劑為十二烷醇，覆銀溶液中各物質的濃度為硝酸銀520g/L，氨水840g/L，甲醛28ml/L，十二烷醇25ml/L。覆銀溶液中加入聚醯胺纖維的密度為0.10.8g/cm3,液體流動時的流速為520L/min。溶液中的銀離子全部吸附於纖維一般需12小時，可以用稀鹽酸滴定法測試反應液銀離子的濃度，無沉澱析出，表明反應已結束。覆銀完成後再對纖維進行漂洗、上油和烘乾步驟，其中還包括上油、檢測、打包等具體步驟。一種詳細的步驟包括取出纖維，排液，漂洗，上油，烘乾，檢測。短纖檢測後打壓縮包；長絲經卷饒成型再打包。本發明中去油、淨化膨脹、表面擴張和覆銀步驟均優選在加壓情況下進行，故各步驟進行時的優選壓力為去油0.20.8MPa，淨化膨脹時0.20.8MPa，表面擴張0.20.8MPa，覆銀0.20.8MPa。本發明在0.10.8MPa(特別是0.20.8MPa)的壓力下進行去油，會使纖維去油迅速以及迅速溶漲的效果。在淨化膨脹過程中使液體流動可以使纖維浸泡膨脹充分均勻，而採用有機溶劑浸泡並配合加壓(特別是0.20.8MPa)和流動，不僅使纖維的空間充分溶脹，纖維分子間隙增大，還使纖維內部雜質去除乾淨，重新排列內部分子空間結構。隨後，使用酸劑在0.10.8MPa(特別是0.20.8MPa)的壓力下對纖維進行處理，擴大其表面面積，使銀和纖維有更多緊密的結合點。在覆銀步驟時採用加壓及液體流動的條件，克服了現有方法只鍍覆在表面的缺點，在之前步驟(特別是去油和膨脹)的配合下，在增大纖維內部結構及間隙的情況下，從纖維的內部直至表面均進行均勻鍍覆，同時加壓(特別是在0.20.SMPa下)增加銀層與纖維的粘結牢度。因此本發明的銀纖維牢度好、銀層均勻、性能好、不易脫落、銀含量高(銀含量可達40%以上)。現有鍍銀方法採用的是連續不斷補充法鍍銀，反應液中通過不斷補充銀來反覆利用。所以其溶液中永遠存在銀離子。計量不精確，在活化中已加入AgN03，此時AgN03易氧化，抗氧化性差。本發明按反應配方精確投料，結束時用滴定法精確檢測溶液中銀離子濃度，檢測出沒有銀離子時才結束反應。所以此法可以將硝酸銀中的銀一次完全利用。本發明通過重新排列分子空間結構，用滲透浸泡法將銀溶入纖維內部並完全覆蓋纖維表面來製備銀纖維。通過這種方法製備的銀纖維，銀與纖維的結合牢固，性能優異。而且本發明的反應液(即覆銀溶液)一次完全反應，不會產生浪費或重金屬汙染，所產生的廢水經化學處理後對環境無任何汙染作用。所製得的產品含銀量穩定，銀的牢固性強，洗滌100次後不變，最大性能無損洗滌次數可達250次以上，銀層均勻，單纖維覆銀均勻，因此成品性能優異，導電性好，電阻值小，電阻值在20歐姆/釐米以下，更可達到36歐姆/釐米。具體實施例方式實施例1錦綸銀短纖錦綸短纖規格1.5D/38mm的錦綸短纖(即纖維直徑為1.5D，長度為38mm)。具體鍍覆步驟如下①去油前處理使用5克/升燒鹼(氫氧化鈉)對原材料錦綸短纖材料進行去油處理，浴比(固液比)為112，，溫度90°C，加壓力至0.3-0.4MPa。②淨化、膨脹使用四氯乙烯在流動情況下充分浸泡上述原材料，流速控制在10-15升/分鐘，常溫下浸泡1-2小時。浸泡時須用惰性氣體加壓力至0.3-0.4MPa,纖維加入量和溶劑量浴比為110-112。③表面擴張採用磷酸(10_15ml/L)在壓力0.20.3Mpa、溫度6070°C及液體流動(6-8L/min)等條件下對纖維進行處理，使纖維表面積擴張數倍。④漂洗從溶劑中取出纖維，用蒸餾水洗淨、脫幹至溶劑完全發揮乾淨，備用。⑤覆銀使用攪拌器將硝酸溶液和氨水溶液充分攪拌至無色透明，並混合均勻，此時溶液的PH值為弱鹼性，緩緩加入緩衝劑(十二烷醇)和甲醛溶液，邊加入邊攪拌至均勻質，得覆銀溶液，其中AgN03濃度為10-12克/升，NH3*H20為20-25克/升，甲醛(還原劑)4-5毫升/升，十二烷醇(緩衝劑)3-4毫升/升；然後將已淨化過的纖維，全部加入容器中，繼續攪拌，讓纖維和溶液充分均勻，纖維密度控制在0.2-0.3克/立方釐米，溶液溫度為常溫。蓋上容器，加壓至0.3-0.4MPa，讓反應液循環流動，流速控制在10-12升/分鐘。經過1-2小時反應，待溶液中的銀離子全部吸附於纖維。用稀鹽酸滴定法測試反應液銀離子的濃度，無沉澱析出，表明反應已結束。⑥漂洗、烘乾取出纖維，排液，漂洗，上油，烘乾，檢測。短纖檢測後打壓縮包；長絲經卷饒成型再打包。生產廢水經簡單化學處理後對環境無任何汙染，可直接排放或回用。銀纖維電鏡照片顯示，各單纖維覆銀均勻，纖維上的銀層均勻。銀纖維洗滌100次後銀含量及鍍層不變，最大洗滌次數可達250次，平均電阻值為6歐姆/釐米。以本例製備的銀纖維與以往工藝的銀纖維對比，結果如下tableseeoriginaldocumentpage6實施例2錦綸銀長絲錦綸長絲規格70D/24F的錦綸長絲；絲束直徑為70D，其中包含24根單絲。加捻120捻/米，Z向。環狀的錦綸長絲。具體鍍覆步驟如下①去油前處理使用8克/升燒鹼(氫氧化鈉)對錦綸長絲材料進行去油處理，浴比(固液比)為1I5，，溫度92°C，加壓力至0.2_0·3MPa。②淨化、膨脹使用乙醚在流動情況下充分浸泡上述原材料，流速控制在10-15升/分鐘，常溫下浸泡1-2小時。浸泡時須用惰性氣體加壓力至0.4-0.5MPa,纖維加入量和溶劑量浴比為110-112。③表面擴張採用硫酸(14_17ml/L)在壓力0.30.4Mpa，溫度7080°C及液體流動(6-8L/min)等條件下對纖維進行處理，使纖維表面積擴張數倍。④漂洗從溶劑中取出纖維，用蒸餾水洗淨、脫幹至溶劑完全發揮乾淨，備用。⑤覆銀使用攪拌器將硝酸溶液和氨水溶液充分攪拌至無色透明，並混合均勻，此時溶液的PH值為弱鹼性，緩緩加入緩衝劑(十二烷醇)和甲醛溶液，邊加入邊攪拌至均勻質，得覆銀溶液，其中AgNO3濃度為11-12克/升，NH3·H2O為20-22克/升，甲醛(還原劑)4-5毫升/升，十二烷醇(緩衝劑)3-4毫升/升；然後將已淨化過的纖維，全部加入容器中，繼續攪拌，讓纖維和溶液充分均勻，纖維密度控制在0.2-0.3克/平方釐米，溶液溫度為常溫。蓋上容器，加壓至0.4-0.5MPa，讓反應液循環流動，流速控制在10-12升/分鐘。經過1-2小時反應，待溶液中的銀離子全部吸附於纖維。用稀鹽酸滴定法測試反應液銀離子的濃度，無沉澱析出，表明反應已結束。⑥漂洗、烘乾取出纖維，排液，漂洗，上油，烘乾，檢測。短纖檢測後打壓縮包；長絲經卷饒成型再打包。生產廢水經簡單化學處理後對環境無任何汙染，可直接排放或回用。銀纖維電鏡照片顯示，各單纖維覆銀均勻，纖維上的銀層均勻。銀纖維洗滌100次後銀含量及鍍層不變，最大洗滌次數可達250次以上，平均電阻值為5歐姆/釐米。本發明對纖維的規格沒有具體限制，本領域技術人員可根據上述方法對其他任何規格的聚醯胺纖維進行覆銀處理。權利要求一種滲透浸泡法製備銀纖維的方法，其特徵在於包括如下步驟A、去油聚醯胺纖維在鹼性溶液中以及加熱、壓力0.1～0.8MPa下進行進行去油處理；B、淨化膨脹採用有機溶劑在壓力0.1～0.8Mpa、加熱及液體流動下浸泡經去油處理過的聚醯胺纖維；C、表面擴張採用酸液在壓力0.1～0.8Mpa、加熱及液體流動的條件下對纖維進行表面積擴張處理；D、漂洗將處理後的聚醯胺纖維水洗並乾燥；E、覆銀將硝酸銀溶液與氨水溶液混合至透明且均勻後，加入緩衝劑和還原劑製成覆銀溶液，再加入漂洗後的聚醯胺纖維，在壓力0.1～0.8MPa及液體流動下進行覆銀至銀完全吸附。2.根據權利要求1所述的滲透浸泡法製備銀纖維的方法，其特徵在於在去油步驟中，所述鹼性溶液為NaOH溶液，其濃度為210g/L；加熱至溫度為80100°C，去油時的浴比為18120。3.根據權利要求1所述的滲透浸泡法製備銀纖維的方法，其特徵在於在淨化膨脹步驟中，所述有機溶劑為四氯乙烯、乙醚或碳氫類溶劑。4.根據權利要求1所述的滲透浸泡法製備銀纖維的方法，其特徵在於在淨化膨脹步驟中，液體流動時的流速為520L/min，浸泡時的浴比15120。5.根據權利要求1所述的滲透浸泡法製備銀纖維的方法，其特徵在於表面擴張步驟中，所述酸液為磷酸或硫酸，其濃度為1020ml/L；加熱至溫度為6080°C，液體流動的流速為510L/min。6.根據權利要求1所述的滲透浸泡法製備銀纖維的方法，其特徵在於覆銀步驟中，所述還原劑為甲醛，所述緩衝劑為十二烷醇。7.根據權利要求6所述的滲透浸泡法製備銀纖維的方法，其特徵在於覆銀溶液中各物質的濃度為硝酸銀520g/L，氨水840g/L，甲醛28ml/L，十二烷醇25ml/L。8.根據權利要求1所述的滲透浸泡法製備銀纖維的方法，其特徵在於覆銀溶液中加入聚醯胺纖維的密度為0.10.8g/cm3，液體流動時的流速為520L/min。9.根據權利要求1所述的滲透浸泡法製備銀纖維的方法，其特徵在於去油時的壓力為0.20.8MPa，淨化膨脹時的壓力為0.20.8MPa，表面擴張時的壓力為0.20.8MPa，覆銀時的壓力為0.20.8MPa。10.根據權利要求1所述的滲透浸泡法製備銀纖維的方法，其特徵在於覆銀後再對纖維進行漂洗、上油和烘乾。全文摘要本發明公開了一種滲透浸泡法製備銀纖維的方法，包括去油、淨化膨脹、表面擴張、漂洗和覆銀步驟。本發明通過重新排列纖維分子空間結構，用滲透浸泡法將銀溶入纖維中並完全覆蓋纖維表面來製備銀纖維。其中滲透浸泡法是將化學纖維精練洗滌烘乾，在有機溶劑中浸泡後，加壓滲透後纖維分子間隙增大，去除有機溶劑加硝酸銀和助劑進行銀反應，使銀部分植入纖維，具餘全部覆蓋纖維表面和所有空隙，整個加工過程無汙染產生，所產生的廢水經化學處理後對環境無任何汙染作用；銀纖維的牢固度高，銀含量最高可達40％以上。文檔編號D06M11/83GK101805987SQ20101013755公開日2010年8月18日申請日期2010年4月1日優先權日2010年4月1日發明者羅堅平申請人:常州寶麗絲纖維有限公司