一種抗菌納米碳溶膠、納米石墨輻照接枝改性錦綸單絲濾布及其製備方法與流程
2023-06-13 11:11:51 2
本發明涉及錦綸濾布技術領域，尤其涉及一種抗菌納米碳溶膠、納米石墨輻照接枝改性錦綸單絲濾布及其製備方法。
背景技術：
《單絲濾布及其性能的研究進展》一文介紹了滌綸、錦綸、丙綸、聚乙烯單絲濾布的性能。單絲濾布是指採用單根纖維織成的濾布，常規單絲濾布一般由錦綸、滌綸、丙綸和聚乙烯等單絲纖維編織而成。與復絲濾布相比較，單絲濾布的纖維強度大、韌性好，使用中不會有斷絲的情況；在採用壓光工藝後，穩定性高、不易變形，孔徑緻密均勻；濾布表面光滑、不易阻塞，透氣、透水性能好，且濾餅容易剝離再生。所以，單絲濾布的過濾效率更高，且清洗不頻繁、使用壽命長。單絲濾布的過濾阻力相對較小、抗汙染能力強，在過濾精度滿足要求的前提下，其綜合性能優於復絲濾布。
錦綸在幹、溼狀態下均有很高的強度，幹態時可達5.3cN/dtex，溼態強度為幹態時的80%～90%；耐磨性優良，為棉纖維的10倍以上；錦綸的伸長率和彈性都很好，伸長率可達18%～45%，在伸長率為10%時彈性回復率在90%以上；耐鹼性和耐其他藥品性能好，在其他溶劑中比較穩定，但耐酸性稍差一些；纖維表面光滑且吸溼性強，所以容易卸餅；使用溫度可達120℃，是作為過濾布的理想材料。但也存在吸水率較大等問題，會影響到濾布尺寸的穩定性能，限制了在精細固液分離工業中的應用和發展。錦綸單絲濾布的性能還需要進一步改進。
合成纖維中的滌綸纖維具有優良的物理化學性能，使用廣泛，發展迅速，成為目前世界上產量最多的化學纖維，但現有的普通滌綸是疏水性纖維，其織物的吸溼性、親水性差，回潮率僅為0.4%，這成為影響滌綸服用性能的主要因素。隨著人們生活質量的提升，服飾已不僅僅是顏色、款式的變化，對面料的質地與功能也提出了新的要求。提高滌綸織物的親水性能，以便提高滌綸織物的服用性能來滿足人們的日益需求，同時節約能源，減少環境汙染，也是紡織加工技術中必須關心的問題。
滌綸織物親水改性的方法有很多，例如等離子體處理改性、紫外線照射改性、鹼減量、酶處理改性的方法等，但都不能使滌綸織物達到似棉的效果。
近年來，電子束輻照接枝提高滌綸織物親水性能的改性技術具有獨特的魅力，已逐漸被人們所重視。該技術的主要思路是在聚合物表面或體相接枝具有親水功能的單體或官能團，從而提高滌綸織物的親水性能。電子束輻照屬於高能輻照法中的一種，具有反應時間短，對纖維損傷小，接枝率高，耐久性好等優點。它的原理就是利用輻射引發聚合物電離與激發，從而產生一些自由基，進一步引起化學反應，相關的研究已有很多。本研究在以往的研究基礎上通過電子加速器的高能電子束將AA單體接枝到滌綸織物的表面，增加親水基團，提高滌綸織物的親水性，使之真正具備天然纖維所特有的親水性能。
《輻照接枝改性滌綸織物的親水性能》給出了輻照接枝改性滌綸單絲濾布，同樣可以用輻照接枝改性錦綸單絲濾布，提高吸水率較大、濾布尺寸的穩定性差的問題。還需要改進錦綸濾布結構鬆散，彈性不好，耐汙和耐高溫性能差，濾餅不易剝離的問題。還需要提高濾布的耐熱性、防紫外、抗靜電、強度、韌性、耐磨性、防汙、抗菌、吸附性和接枝改性膜的強度等性能。
技術實現要素：
本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種抗菌納米碳溶膠、納米石墨輻照接枝改性錦綸單絲濾布及其製備方法。
本發明是通過以下技術方案實現的：
一種抗菌納米碳溶膠、納米石墨輻照接枝改性錦綸單絲濾布，由下列重量份的原料製成：錦綸單絲濾布100-105、納米碳溶膠3-3.5、納米石墨2.7-3、FeSO4∙7H2O 0.8-0.9、丙烯酸三氟乙酯24-26、矽硼分子篩2.4-2.8、甲殼素晶須3-4、鈦酸四丁酯1.6-1.9、甲基丙烯酸十二氟庚酯24-26、水適量。
所述抗菌納米碳溶膠、納米石墨輻照接枝改性錦綸單絲濾布的製備方法，包括以下步驟：
（1）將納米碳溶膠與水混合，配製成1-1.5%質量濃度的分散液，將錦綸單絲濾布放入分散液，浸泡20-25分鐘，期間不停攪動錦綸單絲濾布，取出烘乾，放入自封袋，進行預輻照，吸收劑量為42-44kGy，得到改性錦綸單絲濾布；
（2）將矽硼分子篩、甲殼素晶須、鈦酸四丁酯，研磨均勻，烘乾，得到混合物料，再將丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯加入水中，配製成50-55%質量濃度的分散液，再加入所述混合物料以及其他剩餘成分攪拌均勻，再將改性錦綸單絲濾布放入分散液，浸泡20-25分鐘，期間不停攪動錦綸單絲濾布，取出烘乾，放入自封袋，進行正反各一次共輻照，吸收劑量為190-195kGy；
（3）將步驟（2）得到的錦綸單絲濾布進行清洗、烘乾，即得。
所述耐熱納米碳溶膠、納米石墨輻照接枝改性錦綸單絲濾布，所述錦綸單絲濾布厚度為1.85-1.90mm，濾布組織結構為14綜雙層組織，織造經密68根/cm，緯密30根/cm。
本發明的優點是：本發明使用納米碳溶膠對錦綸單絲濾布進行浸漬，在纖維中吸附了納米碳，提高了濾布的緻密性、耐熱性和耐磨性，提高過濾精度。再使用丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯、納米石墨進行交聯接枝改性，提高了濾布的尺寸穩定性、順滑性、耐汙和耐高溫性，濾液易通過，降低濾布吸水性，濾餅含水率降低，易剝離，在140℃下具有良好的彈性，不變形，孔隙均勻，過濾效果保持不變，使得錦綸濾布的使用壽命延長。通過使用鈦酸四丁酯對矽硼分子篩、甲殼素晶須進行改性，在矽硼分子篩、甲殼素晶須表面形成了包覆膜，提高了矽硼分子篩、甲殼素晶須的分散性、抗菌性和抗老化性，能夠覆蓋在濾布表面，提高了濾布的過濾效果，使得濾布的抗菌性好，抗老化。
具體實施方式
一種抗菌納米碳溶膠、納米石墨輻照接枝改性錦綸單絲濾布，由下列重量份（公斤）的原料製成：錦綸單絲濾布100、納米碳溶膠3、納米石墨2.7、FeSO4∙7H2O 0.8、丙烯酸三氟乙酯24、矽硼分子篩2.4、甲殼素晶須3、鈦酸四丁酯1.6、甲基丙烯酸十二氟庚酯24、水適量。
所述抗菌納米碳溶膠、納米石墨輻照接枝改性錦綸單絲濾布的製備方法，包括以下步驟：
（1）將納米碳溶膠與水混合，配製成1%質量濃度的分散液，將錦綸單絲濾布放入分散液，浸泡20分鐘，期間不停攪動錦綸單絲濾布，取出烘乾，放入自封袋，進行預輻照，吸收劑量為42kGy，得到改性錦綸單絲濾布；
（2）將矽硼分子篩、甲殼素晶須、鈦酸四丁酯，研磨均勻，烘乾，得到混合物料，再將丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯加入水中，配製成50%質量濃度的分散液，再加入所述混合物料以及其他剩餘成分攪拌均勻，再將改性錦綸單絲濾布放入分散液，浸泡20分鐘，期間不停攪動錦綸單絲濾布，取出烘乾，放入自封袋，進行正反各一次共輻照，吸收劑量為190kGy；
（3）將步驟（2）得到的錦綸單絲濾布進行清洗、烘乾，即得。
所述耐熱納米碳溶膠、納米石墨輻照接枝改性錦綸單絲濾布，所述錦綸單絲濾布厚度為1.85mm，濾布組織結構為14綜雙層組織，織造經密68根/cm，緯密30根/cm。
實驗數據：
該實施例濾布厚度為1.85mm，濾布擴張強度為2592N/cm，定力伸長率為0.23%（50N/cm），濾布透氣量為219L/m2/S，透水率為0.45m3/m2/S。