專(zhuān)利名稱(chēng)：等離子體法接枝季銨基團(tuán)的化學(xué)纖維及其接枝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種季銨基團(tuán)接枝的化學(xué)纖維，系通過(guò)等離子活化在纖維上 接枝陽(yáng)離子季銨基團(tuán)的方法獲得。
背景技術(shù)：
大部分以天然纖維或常規(guī)化學(xué)纖維制成的服用及家用紡織品是不殺菌 的。隨人們生活水平的不斷提高，人們對(duì)服用及家用紡織品，從美觀、舒 適、衛(wèi)生等的要求也越來(lái)越高。希望這些紡織品能有防菌、殺菌的效果。 作為紡織品的抗菌方法很多，有在化纖生產(chǎn)過(guò)程中就加入抗菌物質(zhì)，有用 后整理的方法加上抗菌物質(zhì)?？咕镔|(zhì)也有多種，有用金屬離子的，如銀、 銅、鋅之類(lèi)的，有用各種醫(yī)用藥物的。陽(yáng)離子的季銨鹽有殺菌作用，醫(yī)療上就用十二垸基二甲基邊卞基氯化 銨(新詰爾滅)作為消毒劑；陽(yáng)離子聚合物也作為有殺菌作用的水處理劑； 在紡織品上也有用季銨鹽有機(jī)硅處理的，以使織物用殺菌作用。相關(guān)的殺 菌作用報(bào)道有薛文青、薛廣波、李云先等，殺菌牙膏的殺菌效果觀察， 現(xiàn)代預(yù)防醫(yī)學(xué)，2002， 04， 544-545;王建平，抗菌纖維的最新進(jìn)展，產(chǎn) 業(yè)用紡織品，1998， 11， 6-10;陳擁軍、李本高、汪燮卿，有機(jī)抗菌劑研 究的新進(jìn)展，石油煉制與化工，1997， 01， 56-63;劉翠云、馮偉，陽(yáng)離子 及兩性聚丙烯酰銨類(lèi)絮凝劑的研究進(jìn)展，石油化工腐蝕與防護(hù)，2002， 02， 45-48;周宇鵬，有機(jī)硅表面活性劑在日化及紡織行業(yè)的應(yīng)用，有機(jī)硅材料， 2002， 01， 24-26;范耀、葛乃祥、毛明富等，改性織物的性能，印染，1999， 05， 12-14;蔡翔、劉侃、蘇開(kāi)弟，抗菌整理劑CL的合成及應(yīng)用性能研究， 廣西紡織科技，2000， 03， 2-5等。在常壓輝光放電接枝技術(shù)對(duì)紡織品改性的專(zhuān)利，主要為上海交通大學(xué) 施楣梧申請(qǐng)?zhí)枮?3142180.6的專(zhuān)利是用電暈放電對(duì) 高強(qiáng)度聚乙烯纖維表面處理，提高聚乙烯纖維和基體的粘合力。四川聯(lián)合 大學(xué)；中國(guó)人民解放軍總后勤部軍需裝備研究所雷景新；張建春；施楣梧; 徐僖等人發(fā)明用電暈放電對(duì)纖維表面處理的方法(CN97107829.7)，再接上 疏水基團(tuán)，使纖維有拒水的性能。本發(fā)明人曾報(bào)道了的電暈活化接枝親水 基團(tuán)的化纖、紗線及其織物的專(zhuān)利(CN200510025901.7)和陽(yáng)離子季銨基 團(tuán)接枝的紡織品(CN200510025904.0)，目前還未見(jiàn)用電暈放電技術(shù)直接對(duì) 化學(xué)纖維進(jìn)行接枝陽(yáng)離子基團(tuán)的專(zhuān)利報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種季銨基團(tuán)接技的化學(xué)纖維。 本發(fā)明的另一目的是提供一種在化學(xué)纖維上通過(guò)電暈活化接枝季銨陽(yáng) 離子基團(tuán)的方法。本發(fā)明的季銨基團(tuán)接枝的化學(xué)纖維，其接枝率在10~38%，是一種帶有 陽(yáng)離子的季銨基團(tuán)的化學(xué)纖維。被接枝的季銨陽(yáng)離子的烯類(lèi)單體是雙烯丙基雙甲基氯化銨、丙烯酸-N-三甲基丙垸基酯氯化銨、甲基丙烯酸-N-三甲基丙烷基酯氯化銨、丙烯酸-N-三甲基乙基酯氯化銨、甲基丙烯酸-N-三甲基乙基酯氯化銨。所述的化學(xué)纖維是纖維素類(lèi)纖維、聚丙烯類(lèi)纖維、聚丙烯腈類(lèi)纖維、 聚酯類(lèi)纖維、聚酰胺類(lèi)纖維的短纖或長(zhǎng)絲。本發(fā)明采用低溫電暈放電等離子體技術(shù)對(duì)化學(xué)纖維進(jìn)行電暈放電處 理，使化學(xué)纖維的表面產(chǎn)生自由基、陽(yáng)離子或是陰離子基團(tuán)，然后再和季 銨陽(yáng)離子的烯類(lèi)單體接枝反應(yīng)。采用電暈放電技術(shù)對(duì)化學(xué)纖維進(jìn)行處理，然后再接上親水性的基團(tuán)的 技術(shù)有在大氣中可進(jìn)行、無(wú)游離聚合物產(chǎn)生、投入費(fèi)用少、 一些印染的舊 設(shè)備可改造應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)。本技術(shù)適用纖維素類(lèi)纖維、丙綸、腈綸、滌綸、尼龍(錦綸)纖維的
處理，經(jīng)處理后的這些化學(xué)纖維帶有陽(yáng)離子的季銨基團(tuán)。 本發(fā)明的主要方法可表示如下將所需處理的化學(xué)纖維，在電暈放電的電場(chǎng)中處理一定時(shí)間,如5秒 20分鐘，推薦處理5秒 10分，使其表面產(chǎn)生自由基或離子基團(tuán)，然后立即進(jìn)入季銨陽(yáng)離子的烯類(lèi)單體溶液，進(jìn)行接枝聚合反應(yīng)，接上季銨陽(yáng)離子 基團(tuán)。取出擠壓去沒(méi)反應(yīng)的單體，洗滌、干燥即得到含季銨陽(yáng)離子基團(tuán)的 化學(xué)纖維。電暈產(chǎn)生的電壓是3000 12000伏，電極間距為1 60毫米，功率根 據(jù)纖維品種及運(yùn)行的速度，可以10瓦到500瓦的范圍內(nèi)變化。所被處理后的纖維是改性纖維素類(lèi)纖維、改性聚丙烯類(lèi)纖維、改性聚 丙烯腈類(lèi)纖維、改性聚酯類(lèi)纖維、改性聚酰胺類(lèi)纖維，這些改性纖維的可 以是短纖或長(zhǎng)絲。被接枝的季銨陽(yáng)離子的烯類(lèi)單體是雙烯丙基雙甲基氯化銨、丙烯酸-N-三甲基丙烷基酯氯化銨、甲基丙烯酸-N-三甲基丙垸基酯氯化銨、丙烯酸-N-三甲基乙基酯氯化銨、甲基丙烯酸-N-三甲基乙基酯氯化銨。接枝反應(yīng)是在上述這些親水單體的水溶液中進(jìn)行的，這些單體在水溶 液中的重量百分濃度是10 30%。接枝反應(yīng)溫度為50 80°C，反應(yīng)時(shí)間為5 40分鐘。 通常接枝率在38%以下可任意調(diào)節(jié)。 一般為10 38%接枝率。 本發(fā)明采用常壓電暈放電技術(shù)對(duì)化學(xué)纖維進(jìn)行表面預(yù)化處理，隨后再 用季銨陽(yáng)離子單體溶液對(duì)纖維表面進(jìn)行接枝，接上季銨陽(yáng)離子基團(tuán)。采用 該方法有設(shè)備簡(jiǎn)單、投資低、污染小、效率高的特點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式通過(guò)以下實(shí)施例將有助于理解本發(fā)明，但并不限制本發(fā)明的內(nèi)容。 采用本發(fā)明所述的工藝，把所需處理的化學(xué)纖維在低溫等離子體下處 理，使纖維表面產(chǎn)生自由基或離子基團(tuán)，然后立即進(jìn)入親水含陽(yáng)離子季銨鹽的乙烯基單體溶液，進(jìn)行接枝聚合反應(yīng)，接上季胺陽(yáng)離子基團(tuán)。取出擠 壓去沒(méi)反應(yīng)的單體溶液，洗滌、上油、干燥即得到含親水基團(tuán)改性的化學(xué) 纖維。其具體方案的配方、工藝與結(jié)果如下實(shí)施例所述。 實(shí)施例中所用單體原料均為市購(gòu)商品。實(shí)施例1讓丙綸長(zhǎng)絲以每分鐘30米的速度，通過(guò)電壓為7500伏、功率為25瓦 的電暈放電場(chǎng)，放電極板間距8毫米，處理時(shí)間約為6秒，使丙綸長(zhǎng)絲上 產(chǎn)生自由基或離子而活化。接著讓電暈放電處理后的丙綸長(zhǎng)絲進(jìn)入溫度為 50°C，重量濃度為15X的丙烯酸-N-三甲基乙基酯氯化銨水溶液中，反應(yīng) 20分鐘。然后巻繞取出丙綸長(zhǎng)絲紗，去除多余的溶液，再水洗，上油、干燥， 即得到丙烯酸-N-三甲基乙基酯氯化銨接枝的改性丙論長(zhǎng)絲。實(shí)際測(cè)定改性 丙論長(zhǎng)絲的丙烯酸-N-三甲基乙基酯氯化銨接枝率為12.4%。實(shí)施例2讓滌綸短纖維條以每分鐘12米的速度通過(guò)電壓為12000伏、功率為50 瓦的電暈放電場(chǎng)，放電極板間距為40mm，處理時(shí)間約為60秒，滌綸短纖 維條在放電極板間通過(guò)，使滌綸纖維上產(chǎn)生自由基或離子而活化。接著讓 電暈放電處理后的滌綸短纖維條進(jìn)入溫度為75°C，重量濃度為25%的雙烯 丙基雙甲基氯化銨水溶液中，反應(yīng)30分鐘。然后巻繞取出滌綸短纖維條， 去除多余的溶液，再水洗、上油、干燥，即得到雙烯丙基雙甲基氯化銨接 枝的改性滌綸短纖維。實(shí)際測(cè)定改性滌綸短纖維的雙烯丙基雙甲基氯化銨 接枝率為21.2%。實(shí)施例3讓尼龍長(zhǎng)絲以每分鐘6米的速度通過(guò)電壓為10000伏、功率為40瓦的 電暈放電管，放電極間距為5mm，處理時(shí)間約為4分鐘，使尼龍長(zhǎng)絲表面 產(chǎn)生自由基或離子而活化。接著讓電暈放電處理后的尼龍長(zhǎng)絲進(jìn)入溫度為 55°C，重量濃度為10X的丙烯酸-N-三甲基丙烷基酯氯化銨水溶液中，反應(yīng)18分鐘。然后巻繞取出尼龍長(zhǎng)絲，去除多余的溶液，再水洗、上油、干燥， 即得到丙烯酸-N-三甲基丙烷基酯氯化銨接枝的改性尼龍長(zhǎng)絲。實(shí)際測(cè)定改 性尼龍長(zhǎng)絲的丙烯酸-N-三甲基丙烷基酯氯化銨接枝率為16.3%。實(shí)施例4讓腈綸短纖維條以每分鐘7米的速度通過(guò)電壓為5000伏、功率為500 瓦的電暈放電場(chǎng)，放電極板間距為60mm，處理時(shí)間約為6分鐘，使腈綸 纖維表面產(chǎn)生自由基或離子而活化。接著讓電暈放電處理后的腈綸短纖維 條進(jìn)入溫度為68°C，重量濃度為23X的甲基丙烯酸-N-三甲基乙基酯氯化 銨水溶液中，反應(yīng)5分鐘。然后巻繞取出腈綸短纖維條，去除多余的液體， 再水洗、上油、千燥，即得到甲基丙烯酸-N-三甲基乙基酯氯化銨接枝的改 性腈綸纖維。實(shí)際測(cè)定改性腈綸纖維的甲基丙烯酸-N-三甲基乙基酯氯化銨 接枝率為36.7%。實(shí)施例5讓粘膠纖維條以每分鐘2米的速度通過(guò)電壓為3000伏、功率為400瓦 的電暈放電管，放電極板間距為20mm，處理時(shí)間約為9分鐘，使粘膠纖 維表面產(chǎn)生自由基或離子而活化。然后讓電暈放電處理后的粘膠纖維條進(jìn) 入溫度為62°C，重量濃度為16X的甲基丙烯酸-N-三甲基丙烷基酯氯化銨 水溶液中，反應(yīng)30分鐘。接著巻繞取出粘膠纖維條，洗掉反應(yīng)液，再水洗、 上油、干燥，即得到甲基丙烯酸-N-三甲基丙烷基酯氯化銨接枝的改性粘膠 纖維。測(cè)定改性粘膠纖維的甲基丙烯酸-N-三甲基丙烷基酯氯化銨接枝率為 29.8%。實(shí)施例6讓丙綸長(zhǎng)絲以每分鐘14米的速度通過(guò)電壓為8500伏、功率為40瓦的 電暈放電管，放電極間距為12mm，處理時(shí)間約為30秒，使丙綸長(zhǎng)絲產(chǎn)生 自由基或離子而活化。然后讓電暈放電處理后的丙綸長(zhǎng)絲進(jìn)入溫度為80°C， 重量濃度為30X的丙烯酸-N-三甲基乙基酯氯化銨水溶液中，反應(yīng)40分鐘。 接著巻繞取出丙綸長(zhǎng)絲，洗掉多余的反應(yīng)液，在水洗、上油、干燥即得丙
烯酸-N-三甲基乙基酯氯化銨接枝的改性丙綸長(zhǎng)絲。實(shí)際測(cè)定改性丙綸長(zhǎng)絲的丙烯酸-N-三甲基乙基酯氯化銨接枝率為23.6%。
權(quán)利要求
1、一種等離子體法接枝季銨基團(tuán)的化學(xué)纖維，該化學(xué)纖維的陽(yáng)離子季銨基團(tuán)的接枝率為10～38％；所述的化學(xué)纖維是纖維素類(lèi)纖維、聚丙烯類(lèi)纖維、聚丙烯腈類(lèi)纖維、聚酯類(lèi)纖維、聚酰胺類(lèi)纖維的短纖或長(zhǎng)絲；所述的陽(yáng)離子季銨基團(tuán)是雙烯丙基雙甲基氯化銨、丙烯酸C1～4的烷基酯基-N-三甲基氯化銨或甲基丙烯酸C1～4的烷基酯基-N-三甲基氯化銨的陽(yáng)離子。
2、 一種如權(quán)利要求1所述的等離子體法接枝季銨基團(tuán)的化學(xué)纖維的 接枝方法,其特征是采用電暈放電技術(shù)對(duì)所述的化學(xué)纖維進(jìn)行電暈放電處 理，使化學(xué)纖維表面產(chǎn)生自由基、陽(yáng)離子或是陰離子基團(tuán)，然后再和所述 陽(yáng)離子季銨反應(yīng)，從而接上陽(yáng)離子季銨基團(tuán)，所述的陽(yáng)離子季銨基團(tuán)是雙 烯丙基雙甲基氯化銨、丙烯酸C1 4的垸基酯基-N-三甲基氯化銨或甲基 丙烯酸Cl 4的烷基酯基-N-三甲基氯化銨。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的接枝方法，其特征是將所述的化學(xué)纖維在 3000 12000V和10 500瓦的電暈放電的電場(chǎng)中處理5秒 20分鐘，使 其表面產(chǎn)生自由基或離子基團(tuán)，然后進(jìn)入含有10 50%重量的陽(yáng)離子季 銨的單體的水溶液中，在50 80。C進(jìn)行接枝聚合反應(yīng)5 40分鐘，接上 陽(yáng)離子季銨的烯類(lèi)單體基團(tuán)，取出、擠壓去沒(méi)反應(yīng)的單體、洗滌、上油、 干燥。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的接枝方法，其特征是所述的紡織纖維 是改性纖維素類(lèi)纖維、改性聚丙烯類(lèi)纖維、改性聚丙烯腈類(lèi)纖維、改性聚 酯類(lèi)纖維、改性聚酰胺類(lèi)纖維，所述的改性纖維的可以是短纖或長(zhǎng)絲。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的接枝方法，其特征是所述的電暈放電 的電場(chǎng)中，電極間距為1 60毫米。
全文摘要
本發(fā)明是一種等離子體法接枝季銨基團(tuán)的化學(xué)纖維及其接枝方法。系通過(guò)等離子活化纖維接枝陽(yáng)離子季銨基團(tuán)的方法，將所需處理的化學(xué)纖維，在電壓是3000-12000伏的、功率為10瓦到500瓦的電暈放電的電場(chǎng)中處理，使纖維表面產(chǎn)生自由基或離子基團(tuán)，然后浸入含雙鍵的季銨單體溶液水溶液中，進(jìn)行接枝聚合反應(yīng)，接上季銨陽(yáng)離子基團(tuán)。然后去除沒(méi)反應(yīng)的單體，洗滌、上油、干燥即得到含有季銨陽(yáng)離子基團(tuán)改性的化學(xué)纖維。
文檔編號(hào)D06M14/00GK101148824SQ20071004775
公開(kāi)日2008年3月26日 申請(qǐng)日期2007年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月2日
發(fā)明者于偉東, 姚江薇, 倩 章, 章悅庭 申請(qǐng)人:東華大學(xué)