一種真絲纖維等離子體接枝增重的方法
2023-05-13 03:33:06
專利名稱：一種真絲纖維等離子體接枝增重的方法
技術領域：
本發明所屬技術領域為紡織材料的功能性整理，特別涉及一種利用等離子體技術對真絲纖維進行低溫接枝增重的方法背景技術蠶絲纖維具有明亮的光澤，平滑柔軟的手感，是一種高檔的紡織面料。蠶絲纖維主要由絲素和絲膠兩種蛋白質組成，其中絲膠約佔絲纖維全部重量的25％，每根單絲的中間為絲素，外部為絲膠。絲膠分子呈不規則排列的非晶體結構，且愈接近絲素部分，其結晶性愈明顯，但其結晶部分是遠小於絲素部分。因此絲素與絲膠相比，後者的極性要大，水溶性也大。長期以來，真絲綢纖維的染色加工都是採用先去除絲膠的加工方式，通過精練脫去真絲纖維表面的絲膠，這樣，蠶絲纖維的重量減輕了約25％，纖維變細，使真絲織物存在著耐磨擦性差、折皺回復性差、洗可穿性差等缺陷。而真絲織物用乙烯基單體進行接枝共聚可以提高抗皺性、硬挺性和厚實感，甚至可使絲織物具有一定的抗泛黃能力。因此，接枝增重真絲纖維是改善絲纖維服用性能的有效途徑之一。
增重真絲纖維的加工方法主要有以下兩類一類是在絲素纖維上進行化學接枝，以達到增加纖維的重量、改善絲纖維服用性能的目的，主要的加工方法有(1)用錫鹽類金屬離子處理真絲纖維；(2)用乙烯基單體通過引發劑的引發作用在纖維上引入聚乙烯基共聚物。另一類是固著絲膠的方法，通過封閉或交鏈絲膠纖維上的極性基團，以達到固著絲膠增加絲纖維重量的加工方法，主要作用的化學試劑有(1)醛或醛的衍生物；(2)重金屬鹽類；(3)丹寧(鞣酸)類；(4)合成樹脂類。
錫鹽類金屬離子增重絲纖維的方法是把絲製品置於氯化錫溶液中和磷酸鈉溶液(磷酸鹽化)中交替地浸泡，每次經處理後的絲纖維都要洗滌和酸化，經多次處理使絲纖維增加到足夠重後，最後用矽酸鈉溶液處理。用該方法加工工藝較複雜，而且最終產品很大程度取決於加工的特殊條件；還由於經錫鹽加工處理後的絲纖維表面是以矽酸錫膠體形式存在，有變為晶體狀形態的趨勢，這使絲纖維受到一定程度的破壞，當過度增重，特別是有微量鹽和離子存在時，都會損傷纖維，因此，絲纖維的牢度、耐用性受到很大影響。
乙烯基單體通常是在引發劑的引發下與絲纖維(絲素)形成接枝共聚物的方法，其單體主要有疏水性單體和親水性單體兩大類。如苯乙烯、丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸環氧丙酯、甲基丙烯酸羥乙酯等。其引發劑主要為過硫酸鹽，如過硫酸鉀、過硫酸銨等；其主要缺點是乙烯基單體接枝共聚時需較高的溫度，一般需在80℃；此外，乙烯基單體除了與絲纖維形成接枝共聚之外，還會在纖維表面和接枝液中形成大量的乙烯基均聚物，均聚物的存在和接枝共聚的不均勻性對纖維的染色性是不利的，如降低纖維的染色牢度和產生染色色花等；因此如何在工業化生產中有效地去避免乙烯基均聚物的產生和提高接枝共聚物在纖維上分布均勻性是這類加工方法的兩大難點。在本發明作出之前，公開號為CN1603509A的發明專利「紫外光直接輻照真絲綢形成接枝共聚物的方法」中描述了紫外光直接輻照，其特點是可避免間接輻照方法使用光引發劑和光敏劑引起的缺點，有效地去避免乙烯基均聚物的產生，提高真絲綢的品質。但是用紫外光輻照真絲綢表面，直接激發真絲綢上的絲素大分子，產生反應活性點的方法將會帶來一些問題，因為真絲纖維是有十八種胺基酸組成的蛋白質纖維，紫外光的直接輻照會使真絲纖維中的部分氨基發生分解，從而使真絲纖維泛黃，使絲素大分子產生脆性而影響其強力。
用絲膠固著的方法來增重真絲纖維，是通過交聯變性降低絲膠的水溶性，使其成為蠶絲表面能持久保留的部分，以達到充分利用絲膠、增重真絲纖維，並省卻或縮短脫膠工序，減少絲素損傷的目的。公開號為CN1262713A的發明專利「利用絲膠固定的紗線製造機織或針織織物的方法和由此方法製造的機織或針織織物」中描述了用三嗪骨架交聯反應固著絲膠的方法，所用的整理劑是三聚氰酸鹽及其衍生物或三聚嗪酸衍生物的活性染料；公開號為CN1431357A的發明專利「一種增重真絲纖維的加工方法」中描述了用固著劑為含有鑭、鈰和釹離子中的一種或幾種的稀土金屬鹽，濃度為0.01～0.10g/ml，固著促進劑為銨鹽類化合物，濃度為0.01～0.10g/ml。
在上述兩種絲膠固著的技術方案中，第一種由於所使用的三聚氯氰在空氣中不穩定，有揮發性，極易吸溼，並能與水直接反應而降低其反應性，實際生產時對環境要求較高，因此，難以適應印染加工的要求。而三聚氯氰衍生物的活性染料固著絲膠的缺點是在去除未固著或固著不牢固的絲膠時，活性染料會因水解而從纖維上脫落下來，既浪費了染料，又加重了汙水處理量。第二種由於所使用的鑭、鈰和釹等稀土金屬鹽的濃度太高，為0.01～0.10g/ml，這些重金屬離子對後面的汙水處理將增加難度，因為目前均採用生化技術(活性汙泥法或生物膜法)進行汙水處理，而鑭、鈰和釹等重金屬離子的存在均對微生物有毒殺作用。另外，絲膠固著僅僅只能起到對真絲纖維增重作用而無法對其進行改性，因此仍顯不足。
總之，以上所提及的這些增重真絲纖維的加工方法均存在著一定的缺點，尤其是對環境的汙染影響較大，目前難以實現工業化生產。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術存在的不足，提供一種有效降低環境汙染、對真絲纖維強力影響小，且能對真絲纖維進行改性、接枝增重效果明顯的加工方法。
本發明所述的一種增重真絲纖維的加工方法，先對真絲纖維進行精練、洗滌、乾燥處理，再對它們進行低溫等離子體處理和接枝增重處理，所述的低溫等離子體處理，電源採用射頻電源，電極布置採用電容偶合式或電感偶合式，背底壓力0.1～5Pa，工作氣體的工作壓力10～100Pa，放電功率30～300W，處理時間3～15分鐘；所述的接枝增重處理，先製備接枝液，它由含有乙烯基單體的接枝單體混合液、非離子表面活性劑和溶劑組成，接枝單體的加入量為被接枝增重真絲纖維重量的20～80％，非離子表面活性劑濃度為0.5～2.5g/1，由pH值調節劑調節接枝液的pH值為3～5；再將被接枝增重真絲纖維置於浴比為1∶10～100的接枝液中進行接枝處理，溶液溫度為30～55℃，處理時間為20～60分鐘。
上述技術方案中，所述的真絲纖維為桑絲纖維或柞絲纖維。所述的低溫等離子體工作氣體為純氬氣、純氧氣、純氦氣、純氮氣中的一種或一種以上的混合氣體。所述的乙烯基單體為苯乙烯、丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸環氧丙酯、甲基丙烯酸羥乙酯單體或其相應的取代物或衍生物；所述的含有乙烯基單體的接枝單體混合液為上述乙烯基單體中的一種或幾種的混合液。所述的非離子表面活性劑為平平加0、滲透劑JFC或它們的混合物。所述的pH值調節劑為有機酸甲酸、乙酸或無機酸硫酸、磷酸、鹽酸，及其它們的混合物。
本發明所述的增重真絲纖維的加工方法與現有技術相比，具有以下特點1.本發明利用等離子體技術使工作氣體電離成離子態，並轟擊和刻蝕真絲纖維的內、外表面，使真絲纖維的內、外表面的部分蛋白質分子價鍵斷裂，產生活性基團，該類活性基團在接枝過程中起引發劑的作用，在將真絲纖維導入接枝液中時，能在30～55℃的較低溫度下發生接枝反應，而常規的過硫酸鹽引發接枝共聚時需80℃的較高的溫度，因此，接枝反應比較溫和，有效地減少了對真絲纖維的損傷，且具有工藝簡單、節能高效、有利於清潔生產和環境保護的優點。
2.本發明採用的技術方案是對已脫膠的真絲纖維(而不是真絲織物)進行等離子體處理，再在接枝液中進行接枝增重加工，這樣能提高絲纖維接枝增重的均勻性。該方法在不影響真絲原有風格的基礎上、可通過控制接枝劑的濃度來控制接技程度，使接枝量恰到好處，可賦予真絲織物厚實、增彈的改性效果。
3.由於採用了等離子體處理技術，使接枝反應僅發生在真絲纖維的內、外表面的部分，進行定點、定向接枝，而在接枝液中不發生共聚反應，因此，在溶液中無接枝單體的均聚和自聚反應發生，解決了自聚物粘附綢面及接枝設備，給工業化生產帶來困難的問題，對環境汙染小，且接枝液能重複利用，不再作為廢液直接排放，因而也減輕了接枝處理成本4.本發明所述的技術方案，在採用低溫等離子處理和接枝處理後，真絲纖維再經染色和整理加工，形成真絲色絲產品，或直接織成機織布或針織布後再進行染色和整理加工，由於後道處理均為常規加工，因此，技術成熟，工藝簡單，極易推廣使用。
附圖1是本發明技術方案實施例的工藝流程圖。
具體實施例方式
下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述實施例一參見附圖1所示，一種真絲纖維等離子體接枝增重的方法，包括如下步驟準備生絲絞紗或筒子紗材料，用真絲精練劑精練處理，洗滌與乾燥、等離子體處理、接枝增重、洗滌、染色、烘乾和整理等步驟。
在精練劑精練處理步驟中，用真絲快速精練劑、常規工藝去除絲膠蛋白質，然後採用一道90℃的熱水洗，一道60℃的溫水洗，一道常溫冷水洗，再經離心脫水後熱風乾燥。
在等離子體處理步驟中，電源採用射頻電源，電極布置採用電容偶合式，背底壓力2Pa，工作壓力30Pa，放電功率70W，處理時間8分鐘，工作氣體採用純氧(99.99％)。
在接枝增重處理步驟中，接枝液的製備接枝單體採用甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)，加入量為織物重量的70％(即70％的OWF)；非離子表面活性劑採用平平加0，加入量為為1.0g/l；溶劑採用軟水，浴比為1∶25，溶劑也可為乙醇、甲醇或其它常規有機溶劑及其混合物。用乙酸調節接枝液的pH值為4。接枝增重處理採用浸漬法，處理溫度為45℃，時間為30分鐘，得到接枝增重率為26.35％的真絲纖維。
再將接枝增重處理後的真絲纖維進行皂煮處理，皂液用絲光皂，用量1g/l，皂煮時間10分鐘，以除去未反應單體；皂煮溫度為80～90℃。
在洗滌、染色、烘乾和整理等步驟中，採用常規工藝。如無需染色，則洗滌、烘乾和整理等即可。
實施例二參見附圖1，本實施例採用柞絲纖維進行接枝增重，包括如下步驟準備生絲絞紗或筒子紗材料，用柞絲精練劑精練處理，洗滌與乾燥、等離子體處理、接枝增重、洗滌、染色、烘乾和整理等步驟。
在精練劑精練處理步驟中，用柞絲精練劑加膨化劑、常規工藝去除絲膠蛋白質，然後採用一道90℃的熱水洗，一道60℃的溫水洗，一道常溫冷水洗，再經離心脫水後，熱風乾燥。
在等離子體處理步驟中，電源採用射頻電源，電極布置採用電容偶合式，背底壓力5Pa，工作壓力30Pa，放電功率100W，處理時間8分鐘，工作氣體採用氬氣(純度99.99％)。
在接枝增重處理步驟中，接枝單體採用甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)，接枝單體的加入量為織物重量的50％(即50％的OWF)；採用浸漬法，溶劑採用軟水，浴比為1∶25；勻染劑採用平平加0，加入量為為2.0g/l；接枝溶液的pH值為4，用乙酸調節；接枝處理的溫度為45℃，接枝處理時間為40分鐘，得到接枝增重率24.22％。
在皂煮處理步驟中，採用絲光皂，用量1g/l，皂煮時間10分鐘，以除去未反應單體；皂煮溫度為80～90℃。
在洗滌、染色、烘乾和整理等步驟中，採用常規工藝。如無需染色，則洗滌、烘乾和整理等即可。
實施例三本實施例採用甲基丙烯酸羥乙酯增重柞絲纖維的加工方法，包括如下步驟準備生絲絞紗或筒子紗材料，用柞絲精練劑精練處理，洗滌與乾燥、等離子體處理、接枝增重、洗滌、染色、烘乾和整理等步驟。
其它步驟均如同實施例二，在接枝增重處理步驟中，用實施例二接枝過的接枝液，補加接枝單體的加入量為織物重量的25％(即25％的OWF)；加入部分水，調節浴比1∶25，補加乙酸調節pH值為4，補加少量平平加0，在45℃條件下進行接枝處理，接枝處理時間為40分鐘，得到接枝增重率20.46％。
權利要求
1.一種真絲纖維接枝增重的方法，先對真絲纖維進行精練、洗滌、乾燥處理，其特徵在於再對它們進行低溫等離子體處理和接枝增重處理，所述的低溫等離子體處理，電源採用射頻電源，電極布置採用電容偶合式或電感偶合式，背底壓力0.1～5Pa，工作氣體的工作壓力10～100Pa，放電功率30～300W，處理時間3～15分鐘；所述的接枝增重處理，先製備接枝液，它由含有乙烯基單體的接枝單體混合液、非離子表面活性劑和溶劑組成，接枝單體的加入量為被接枝增重真絲纖維重量的20～80％，非離子表面活性劑濃度為0.5～2.5g/l，由pH值調節劑調節接枝液的pH值為3～5；再將被接枝增重真絲纖維置於浴比為1∶10～100的接枝液中進行接枝處理，溶液溫度為30～55℃，處理時間為20～60分鐘。
2.根據權利要求1所述的一種真絲纖維等離子體接枝增重的方法，其特徵在於所述的真絲纖維為桑絲纖維或柞絲纖維。
3.根據權利要求1所述的一種真絲纖維等離子體接枝增重的方法，其特徵在於所述的低溫等離子體工作氣體為純氬氣、純氧氣、純氦氣、純氮氣中的一種或一種以上的混合氣體。
4.根據權利要求1所述的一種真絲纖維等離子體接枝增重的方法，其特徵在於所述的乙烯基單體為苯乙烯、丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸環氧丙酯、甲基丙烯酸羥乙酯單體或其相應的取代物或衍生物；所述的含有乙烯基單體的接枝單體混合液為上述乙烯基單體中的一種或幾種的混合液。
5.根據權利要求1所述的一種真絲纖維等離子體接枝增重的方法，其特徵在於所述的非離子表面活性劑為平平加0、滲透劑JFC或它們的混合物。
6.根據權利要求1所述的一種真絲纖維等離子體接枝增重的方法，其特徵在於所述的pH值調節劑為有機酸甲酸、乙酸或無機酸硫酸、磷酸、鹽酸，及其它們的混合物。
全文摘要
本發明公開了一種利用等離子體技術對真絲纖維進行低溫接枝增重處理的方法。其技術方案是先對真絲纖維進行精練、洗滌、乾燥處理，再進行低溫等離子體處理和接枝增重處理。由於等離子體處理後真絲纖維的內、外表面的部分蛋白質分子價鍵斷裂，產生活性基團，使接枝反應比較溫和，有效地減少了對真絲纖維的損傷；接枝液中含有乙烯基接枝單體、非離子表面活性劑等，能在真絲纖維的內、外表面發生接枝共聚反應，從而，可賦予真絲織物厚實、增彈的改性效果。它還解決了自聚物粘附綢面及接枝設備，給工業化生產帶來困難的問題，具有工藝簡單、節能高效、有利於清潔生產和環境保護的優點，應用前景廣闊。
文檔編號D06M14/00GK1693574SQ20051004076
公開日2005年11月9日 申請日期2005年6月21日 優先權日2005年6月21日
發明者謝洪德, 王新波 申請人:蘇州大學