一种抗紫外丙纶的制备方法
【专利说明】
[0001]【技术领域】:本发明属于纤维技术领域，具体涉及一种抗紫外丙纶的制备方法。
[0002]【【背景技术】】:聚丙烯纤维(PP)是以丙烯聚合得到的等规聚丙烯为原料纺制而成的合成纤维。密度为0.90?0.92g/cm3，熔点为165°C?173 °C。聚丙烯纤维具有机械性能好，初始模量高，耐磨性好，耐腐蚀性好，无毒、成本低和成型简单等优点。2014年我国丙纶产量是26.76万吨/年，虽与往年相比有所下降，但仍是使用率最高的纤维之一。丙纶在家纺、服装、建筑材料、汽车用纺织品、医疗卫生、包装袋领域均有广泛应用。但是由于聚丙烯含有甲基侧链，受紫外照射易发生氧化反应，使丙纶极易老化。这一特性使得丙纶的应用受到很大限制，因此，对丙纶进行抗紫外改性具有重大意义。
[0003]目前，国内外学者对聚丙烯纤维的抗紫外改性方法主要包括表面改性和本体改性，以下重点围绕这两种改性方法进行阐述:
[0004]1.本体改性
[0005]本体改性是将一定量的抗紫外助剂添加到纺丝过程，使纤维具有抗紫外性能，这种改性方法下的二氧化钛与聚丙烯属于物理共混，不存在化学键连结，存在着易迀移、效果不持久等缺点。而且二氧化钛的添加也会影响纺丝性能及最终的纤维性能。
[0006]2.表面改性
[0007]2.1溶胶-凝胶法
[0008]溶胶-凝胶法是指含有高化学活性成分的化合物在溶液中发生水解、缩合反应，得到稳定透明的溶胶体系，再通过陈化过程生成凝胶的方法凝胶经热处理和干燥又可制备出所需要的材料，Wiener等将二氧化钛溶胶均匀附着在玻璃纤维表面，发现用紫外线光辐射3h后，未经处理玻璃纤维样品的强度和伸长率大幅度降低，而处理后的玻璃纤维无明显变化。但是这类方法影响手感，涂层不够致密均匀，容易脱落，耐洗牢度差。
[0009]2.2化学镀法
[0010]化学镀是指可控制的氧化还原反应受金属的催化作用而产生金属的沉积过程。刘志才等对聚酰胺6织物进行表面化学镀处理，使其表面附着均匀的银层，处理后织物的UPF值达到142.7。这主要是由于织物表面粒径与光波波长相当甚至更小的纳米银颗粒使材料的光吸收作用显著增强，故可吸收部分紫外线。但是这种方法会产生含重金属离子的废弃溶液，污染环境。
[0011]2.3磁控溅射法
[0012]磁控溅射镀膜技术是指电子在电场的作用下与氩原子发生碰撞，随后电离出Ar+，Ar+轰击靶材，大量的靶材原子被溅射出并在基片上沉积成膜。徐阳等，在室温条件下采用磁控反应溅射技术在涤纶非织造布表面形成二氧化钛薄膜，发现处理后的织物具有较好抗紫外性能，而且在一定范围内，溅射功率对沉积薄膜的化学结构影响不大，但其对溅射效率和薄膜的外观影响较大，薄膜的致密性、均匀性、溅射效率均随着溅射功率的增加而有所提高，但溅射功率过高会使基体过热，不仅使薄膜沉积速率降低，均匀性下降，而且易损伤基体，所以这种方法的缺点是成本高，且会损害纤维的力学性能。
[0013]而本发明提出一种抗紫外丙纶的制备方法，即将丙纶浸泡入多巴胺-Tris溶液中，多巴胺会氧化自聚，牢牢吸附在丙纶纤维表面，再将聚多巴胺作为二次功能层，接枝二氧化钛。多巴胺作为近年来发展起来的新型改性剂，它是受海洋贻贝启发，可以在弱碱性条件下氧化自聚，牢固的粘附在几乎各种(有机和无机)物质表面的一种绿色仿生物质。而且聚多巴胺中存在邻苯二酚、胺基和亚氨基基团，所以聚多巴胺层又可以作为二次功能层。
[0014]聚多巴胺上的邻苯二酚基团跟氟钛酸铵在硼酸溶液中水解生成的二氧化钛发生螯合作用，从而将二氧化钛以化学键形式连结固定在纤维表面，而二氧化钛是紫外线屏蔽剂，可以有效屏蔽紫外线，从而改善丙纶的抗紫外性。这种方法制备的丙纶纤维:首先，由于聚多巴胺包覆在纤维表面，可以作为一层保护层保护纤维内部结构不发生变化，所以经改性后的纤维的力学性能基本保持不变；其次，二氧化钛是以共价键的形式固定在纤维表面，这样结合力会更强，不易脱落；最后，上述使用的药品均为水溶性物质，设备简单易得，操作简便。
[0015]【
【发明内容】
】:针对现有技术的不足，该专利采用一种操作简单、绿色无污染的方法，目的是通过多巴胺的氧化自聚，粘附于纤维表面，再将二氧化钛以化学键形式固定在聚多巴胺层上，来改善丙纶的抗紫外性。
[0016]本发明首先将多巴胺粘附在丙纶表面作为二次功能层，同时氟钛酸铵在硼酸溶液中水解生成的二氧化钛会在聚多巴胺的邻苯二酚基团上原位生长，以化学键形式连结固定在纤维表面，从而改善丙纶的抗紫外性。该方法相比于传统的共混改性具有键合力强、不易掉落，且不会改变纤维原有力学性能的优点。
[0017]为达到此目的，本发明采用的技术路线是:
[0018]I)丙纶纤维的预处理:
[0019]将在市场上买到的丙纶浸泡在乙醇中一段时间，去除丙纶上残留的有机溶剂，然后取出烘干。
[0020]2)多巴胺的粘附:
[0021]称取0.0605-0.1210g的Tris溶于200ml水中，调节pH值至8.5，随后称取0.2-0.4g的多巴胺，溶于上述Tris溶液中并搅拌。将丙纶浸入此溶液，在此过程中多巴胺-Tris混合溶液会由无色变为棕色最后变为黑色，而丙纶也会由白色变为黑色。反应6_48h后，将丙纟仑取出，用去呙子水多次冲洗，烘干待用；
[0022]3)接枝二氧化钛:
[0023]配置0.01-0.lmol/L氟钛酸铵和0.03-0.3mol/L硼酸的混合溶液，调节pH值至
3.gg，再将2)所得到的纤维泡入混合溶液中，室温下反应lmin-lh，取出并用去离子水多次冲洗，烘干，制得抗紫外丙纶。
[0024]本发明原理是:多巴胺在弱碱性条件下会氧化自聚，并会粘附在基体表面。而氟钛酸铵水解生成的二氧化钛会在聚多巴胺的邻苯二酚基团上原位生长，最终在丙纶表面生成二氧化钛层，从而使丙纶具有抗紫外特性。
[0025]本发明所采用的方法，能够应用于大多数材料的表面改性，操作简单，对设备条件要求低，绿色无污染，且不会改变纤维原有的力学性，可广泛应用于户外织物。
【具体实施方案】
[0026]实施例1:
[0027]I)丙纶纤维的预处理。将丙纶裁剪至一定长度，在乙醇中浸泡一段时间，去除丙纶上残留的有机溶剂，然后取出烘干待用。
[0028]2)多巴胺的沉积。称取0.0605g Tris溶解到200ml去离子水中，再称取0.2g多巴胺溶解到Tris溶液中，然后快速将丙纶浸泡进溶液中，反应条件为:室温，6h。取出后用去离子水多次冲洗，烘干待用。
[0029]3)接枝二氧化钛。配制0.01mol/L氟钛酸钱和0.03mol/L硼酸的混合溶液，调节pH值至3.88，再将2)所得到的纤