一种具有反应活性的苎麻纤维微球及其制备方法与应用与流程

本发明涉及一种具有反应活性的苎麻纤维微球，具体涉及一种具有反应活性的苎麻纤维微球及其制备方法与应用，属于纺织技术领域。

背景技术：

天然纤维在纺织材料领域扮演了非常重要的角色，鉴于其独特的性能，其作为高品质纺织材料已经在现代纺织工业广泛应用。然而，由于纺纱技术的局限和特定要求，并非所有的纤维都可用于纺纱，特别是纱的混纺。苎麻纤维的强度高，柔软性差，它与其它天然纤维混纺时，难度较大。然而，在诸多天然纤维中，苎麻纤维具有其它纤维无法比拟的优点，其具有优异的透气性，因此，苎麻纤维是理想的夏季高级服装面料。

为了使其它天然纤维具有苎麻纤维优异的透气性，本申请拟将苎麻纤维制成具有反应活性的微球，通过苎麻纤维微球与其它天然纤维织物(如：棉织物)进行接枝改性，使其它天然纤维织物具有苎麻纤维的优异透气性。

在现有技术中，已有一些专利涉及相关天然纤维的乳液和粉末的制备，例如中国发明专利(申请号：cn94115873.x，申请日：1994.09.16)提出了一种用化学处理、粉碎、过滤、低温干燥等方法处理棉和麻纤维，制备平均尺度在2.5-10nm范围的纤维素粉。该方法制备的纤维素粉不具有化学反应活性，不能与其他天然纤维进行化学反应，其使用范围受到很大的局限性。又如，中国发明专利(申请号：200410045621.8，申请日：2004.05.07)提出以碱性催化水解的方法处理羊毛，制备其蛋白乳液，对其进一步进行分散而得到纳米蛋白质乳液或干粉。该蛋白质乳液或干粉可用于处理织物，处理后的织物在各项性能如保暖系数及红外热保护上表现优异，但是，处理织物的方法是将织物浸泡在蛋白质乳液中形成蛋白质涂层；这种处理方法不是化学方法，在后期的水洗中，蛋白质涂层容易脱落，从而丧失原有的性能。

有鉴于此，本发明提出一种具有反应活性的苎麻纤维微球及其制备方法与应用。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有产品的不足，提供一种具有反应活性的苎麻纤维微球及其制备方法与应用。本发明所述的苎麻纤维微球具有反应活性，可以与棉、羊毛和尼龙等天然纤维或合成纤维以化学键的方式相结合，从而显著改善其他纤维的透气性能；该具有反应活性的苎麻纤维微球的制备方法简单且绿色环保，主要原料苎麻价格低廉，可再生。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种具有反应活性的苎麻纤维微球，所述具有反应活性的苎麻纤维微球具有二氯均三嗪基团。

一种具有反应活性的苎麻纤维微球的制备方法，包括以下步骤：

(1)三醋酸苎麻纤维的制备：将苎麻纤维在冰醋酸中溶胀2-4h，然后将其溶于乙酸酐和乙酸的混合溶液中，向体系中滴加硫酸，在55℃下反应2-5h，反应结束后，用无水醋酸镁中和体系中的硫酸至ph为7-8，然后将上述反应物倒入蒸馏水中沉淀出三醋酸苎麻纤维，最后将所得三醋酸苎麻纤维多次离心冲洗至中性，再真空干燥；

(2)苎麻纤维乳液的制备：将步骤(1)所得的干燥三醋酸纤维溶于二氯甲烷，得到澄清透明的溶液，向上述溶液中加入司盘80，搅拌混合均匀，将上述混合液加入到十二烷基磺酸钠的水溶液中，得到水包油乳液；

(3)苎麻纤维微球的制备：控制条件缓慢蒸发步骤(2)所得的水包油乳液中的二氯甲烷，蒸发6h，将蒸发剩余物进行离心分离得到苎麻纤维微球，用蒸馏水冲洗所得苎麻纤维微球以除去其中的十二烷基磺酸钠，然后再用乙醇多次清洗以除去司盘80，最后真空干燥，得到纯净的苎麻纤维微球；

(4)苎麻纤维微球的接枝反应：将三聚氰氯和碳酸钾溶解在四氢呋喃中得到混合溶液，然后将上述混合溶液滴加到溶解了步骤(3)所得的苎麻纤维微球的四氢呋喃中，滴加完毕后继续搅拌，最后过滤、洗涤、干燥，得到具有反应活性的苎麻纤维微球。

进一步的，步骤(1)中乙酸酐和乙酸的体积比为1:1，硫酸的用量为乙酸酐和乙酸总体积的1.0％。

进一步的，步骤(2)中三醋酸苎麻纤维、司盘80的重量比为0.3：0.375，二氯甲烷、十二烷基磺酸钠水溶液的体积比为1：5；十二烷基磺酸钠水溶液中十二烷基磺酸钠的质量分数为0.75％。

进一步的，步骤(3)中用蒸馏水冲洗苎麻纤维微球以除去十二烷基磺酸钠的具体方法为：用70℃以上热蒸馏水冲洗苎麻纤维微球，然后在离心机上以12000r/min离心分离10min，重复冲洗8-10次；步骤(3)中用乙醇冲洗苎麻纤维微球以除去司盘80的具体方法为：用60-70℃的乙醇冲洗，在离心机上以12000r/min离心分离10min，重复冲洗5次。

进一步的，步骤(4)中按重量比计算，三聚氰氯：步骤(3)所得的苎麻纤维微球：碳酸钾＝0.74：2：1。

一种具有反应活性的苎麻纤维微球的应用，用所述具有反应活性的苎麻纤维微球处理纺织物，以改善纺织物的透气性。

进一步的，所述纺织物包括棉织物、羊毛织物和尼龙织物。

进一步的，处理纺织物的方法为：将棉织物和具有反应活性的苎麻纤维微球放于水中，先加入氯化钠，常温反应20min，然后加入碳酸钠，升温至60℃，反应1h，最后水洗、烘干。

进一步的，按重量比计算，棉织物：具有反应活性的苎麻纤维微球：氯化钠：碳酸钠＝2：0.3：4：1。

本发明的有益效果如下：(1)本发明所述的苎麻纤维微球的制备方法简单，绿色环保，对环境无污染，可以明显提高苎麻纤维的产品附加值；主要原料苎麻价格低廉，且可再生。

(2)本发明所制备的苎麻纤维微球具有二氯均三嗪基团，此基团是活性染料的特征基团，很容易和各种天然纤维或者合成纤维(如棉织物、羊毛织物和尼龙织物等)反应，使苎麻纤维与其它纤维以化学键的方式相结合，从而使其它纤维具有苎麻纤维透气性强的性能；由于此结合是以化学键的方式，经过多次水洗后，其透气性也不会削弱，因此相对于以往改善透气性的方法，本发明中提高纤维透气性的思路在改性机理上具有显著的突破。

(3)本发明所制备的具有反应活性的苎麻纤维微球适用于改善各种合成纤维和天然纤维的透气性，其中，将其与棉织物进行了接枝改性，棉织物的透气性有明显的提高，透气性的评估测试指标值为原来的260％以上；此外，该具有反应活性的苎麻纤维微球与其它织物的应用工艺简单，可实施性强，较适合广泛推广和应用。

附图说明

图1是本发明所述的苎麻纤维微球的sem图一；

图2是本发明所述的苎麻纤维微球的sem图二；

图3是本发明所述的苎麻纤维微球与原始苎麻纤维的红外谱图；

图4是本发明所述的苎麻纤维微球与原始苎麻纤维的xrd谱图。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

一种具有反应活性的苎麻纤维微球，所述具有反应活性的苎麻纤维微球具有二氯均三嗪基团。

一种具有反应活性的苎麻纤维微球的制备方法，包括以下步骤：

(1)三醋酸苎麻纤维的制备：室温下取5.0g苎麻纤维在50ml冰醋酸中溶胀2h，然后在含有50ml乙酸酐和50ml乙酸混合溶液的反应器中溶解，向体系中滴加硫酸1.0ml，在55℃反应2h。反应结束，向体系中加入无水醋酸镁中和体系中的硫酸至ph为7-8，最后将以上混合溶液倒入蒸馏水中，即可沉淀出三醋酸苎麻纤维，将所得三醋酸苎麻纤维多次离心冲洗至中性，置于真空干燥箱中干燥备用。

(2)苎麻纤维乳液的制备：取0.3g步骤(1)中所制备的干燥三醋酸纤维置于圆底烧瓶中，并加入20ml二氯甲烷，将整个体系放置在恒温电磁搅拌器上，于25℃下持续搅拌至完全溶解，完全溶解后溶液呈澄清透明状。将上述澄清透明的溶液加入至盛有0.375g司盘80的圆底烧瓶中，搅拌15min，使其混合均匀。将以上混合液加入100ml配置好的十二烷基磺酸钠水溶液中，得到水包油乳液。所述十二烷基磺酸钠水溶液中十二烷基磺酸钠的质量分数为0.75％。

(3)苎麻纤维微球的制备：在加热条件下，控制温度为35-40℃，边搅拌边缓慢蒸发步骤(2)所得水包油乳液中的二氯甲烷，蒸发时间为6h，将蒸发剩余物进行离心分离得到苎麻纤维微球，用蒸馏水冲洗所得苎麻纤维微球以除去其中的十二烷基磺酸钠，然后再用乙醇多次清洗以除去司盘80，最后真空干燥，得到纯净的苎麻纤维微球。

其中，除去十二烷基磺酸钠和司盘80的步骤无先后，既可以先除去十二烷基磺酸钠再除去司盘80，也可以先除去司盘80再除去十二烷基磺酸钠。

其中，用蒸馏水冲洗苎麻纤维微球以除去十二烷基磺酸钠的具体方法为：用70℃以上热蒸馏水冲洗苎麻纤维微球，然后在离心机上以12000r/min离心分离10min，重复冲洗8-10次。用乙醇冲洗苎麻纤维微球以除去司盘80的具体方法为：用60-70℃的乙醇冲洗苎麻纤维微球，在离心机上以12000r/min离心分离10min，重复冲洗5次。

将步骤(3)所得的苎麻纤维微球进行了sem、红外光谱和xrd谱图表征，其结果分别如图1-4所示。如图1-2所示，步骤(3)所得的苎麻纤维微球呈形状不规则的球状体，其大部分微球的粒径分布范围约为：1～20μm。

如图3所示，步骤(3)所得的苎麻纤维微球在1750cm^-1处有明显的吸收峰，这是c＝o基团的红外特征吸收峰，说明了苎麻纤维的羟基被乙酸酐的乙酰基取代。

如图4所示，步骤(3)所得的苎麻纤维微球的xrd图的吸收强度明显降低，没有尖锐的特征峰，说明苎麻纤维微球在合成中结晶度下降，纤维素的结构从晶型到非晶型的转变。

(4)苎麻纤维微球的接枝反应：在冰浴条件下，将2.0g步骤(3)中所得的苎麻纤维微球置于装有10ml四氢呋喃的三颈烧瓶中，将0.74g三聚氰氯和1.0g碳酸钾溶解在100ml四氢呋喃中得到混合溶液，然后将上述混合溶液滴加到装有苎麻纤维微球的三颈烧瓶中，滴加完毕后继续搅拌反应2h，最后过滤、洗涤、干燥，得到具有反应活性的苎麻纤维微球。

在该步骤中的反应方程式为：

一种具有反应活性的苎麻纤维微球的应用，用所述具有反应活性的苎麻纤维微球处理纺织物，如棉织物、羊毛织物和尼龙织物等，以改善纺织物的透气性。

处理方法为：称取棉织物2g和具有反应活性的苎麻纤维微球0.3g，将以上棉织物和反应活性的苎麻纤维微球置于100ml的水中反应，先加入4g氯化钠，常温反应20min；然后加入1g碳酸钠，升温至60℃，反应1h，最后水洗、烘干。

纺织物透气性测试：

采用yg461a型织物中低压透气量仪测定经具有反应活性的苎麻纤维微球处理后的棉织物，在规定的压差下(定压值为13mmh2o)，测定单位时间内垂直通过试样的空气流量，推算织物的透气性。

测试样品的选取：将棉织物放在标准大气压下，调湿24h后进行试验，棉织物应在距布边1/10幅宽内，按左上、左下、中、右上、右下的顺序五个点各剪取试样1块，试样直径为13cm，试样上不得有影响试验结果的疵点，每种布样均测试5次，取5次测试的平均值。

测试结果如下：未改性棉织物的透气量：180.2(l/m²·s)，改性后棉织物的透气量：484.5(l/m²·s)。

结果表明：棉织物经过与具有反应活性的苎麻纤维微球发生化学改性后，其透气性显著增强，变为原来的268.9％。也就是说先将苎麻纤维制成具有反应活性的苎麻微球，再将该具有反应活性的苎麻微球与其它天然纤维或者合成纤维织物(如：棉织物、羊毛织物和尼龙织物等)进行接枝改性，从而使其它天然纤维或者合成纤维织物具有苎麻纤维的优异透气性。

上述实施例对本发明做了详细说明。当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述例子，相关技术人员在本发明的实质范围内所作出的变化、改型、添加或减少、替换，也属于本发明的保护范围。