本发明涉及材料制备领域，具体涉及氨纶纤维材料，尤其涉及一种改性氨纶纤维材料及其制备方法。
背景技术：
：氨纶纤维具有高断裂伸长(400％以上)、低模量和高弹性回复率而得到广泛应用。除强度较大外，氨纶纤维的其他物理机械性能与天然乳胶丝十分相似，。但其强度比乳胶丝高2～3倍，线密度也更细，并且更耐化学降解。氨纶的耐酸碱性、耐汗、耐海水性、耐干洗性、耐磨性均较好，并耐各种干洗剂和大多数防晒油。目前氨纶纤维一般用于合成纤维和天然纤维的大多数染料和整理剂，也适用于氨纶的染色和整理，但其应用范围具有较大的局限性。基于上述优异的性能，如何扩大其应用领域，实现氨纶纤维价值的最大化，成为本领域技术人员亟待解决的问题。技术实现要素：为解决上述技术问题，本发明提供了一种制备改性氨纶纤维材料的方法，同时提供了一种改性氨纶纤维材料。第一方面，本发明提供了一种制备改性氨纶纤维材料的方法，所述方法包括以下步骤：(1)将多氨基化合物与氨纶纤维进行连接；(2)将纳米颗粒固着在步骤(1)所得氨纶纤维表面，得到所述改性氨纶纤维材料。本发明首先通过多氨基化合物与氨纶纤维通过化学键合方式进行连接，使氨纶纤维的表面具有多个氨基，然后利用所述氨基水解后得到的碱性对纳米颗粒前驱体进行沉淀和吸附，使纳米颗粒固着与纤维表面，进而得到了表面负载有纳米颗粒的氨纶纤维材料。所得改性氨纶纤维材料除了具有氨纶纤维本身的性质之外，还获得了纳米颗粒的性质，进而拓展了氨纶纤维的应用领域。对于本发明而言，需要通过氨基在氨纶纤维表面固着多个纳米颗粒，才能使得到的改性氨纶材料获得纳米颗粒的性质，因此选择多氨基化合物和氨纶纤维进行连接。具体的，具有多氨基且能够和氨纶纤维连接的化合物均适用于本发明。经过大量实验验证，采用端氨基超支化聚合物和氨纶纤维进行连接，对氨纶纤维的改性效果更佳，因此本发明所述多氨基化合物优选为端氨基超支化聚合物。上述端氨基超支化聚合物可由本领域常用的方法制备，例如可以由二乙烯三胺和n，n亚甲基双丙烯酰胺合成，也可以由三乙烯四胺、四乙烯五胺等其他单体合成，本发明对此不做特殊限定。具体的，在步骤(1)之前，本发对所述氨纶纤维进行预处理，所述预处理为采用偶联剂对氨纶纤维进行表面处理。所述改性氨纶是利用偶联剂将多氨基化合物与氨纶纤维通过化学键合方式进行连接，对于本发明而言，多氨基化合物与氨纶纤维难以直接连接，只有经过偶联剂对氨纶纤维进行表面处理后才能使其和多氨基化合物很好的连接，因此所述预处理为实现本发明的关键之一。具体的，所述预处理包括：将偶联剂溶解在溶剂中，然后放入氨纶纤维进行反应。对于本发明而言，凡是对氨纶纤维进行表面处理后使其能够和多氨基化合物很好连接的偶联剂均适用。经过实验验证，采用二异氰酸酯作为偶联剂对氨纶纤维进行表面处理后，氨纶纤维和多氨基化合物的连接效果更佳，因此本发明所述偶联剂优选为二异氰酸酯。具体的，所述偶联剂在溶剂中的浓度为10-90wt％，例如可以是10wt％、30wt％、50wt％、70wt％或90wt％等。进一步的，当所述所述偶联剂在溶剂中的浓度为50-70wt％时，效果最佳。具体的，所述偶联剂与氨纶纤维的质量比为(5-20):1，例如可以是5:1、8:1、10:1、13:1、15:1、18:1或20:1等。具体的，所述反应的温度为30-80℃，例如可以是30℃、40℃、50℃、60℃、70℃或80℃等。具体的，所述反应的时间为4-20h，例如可以是4h、8h、10h、13h、15h、18h或20h等。对于本发明而言，所采用的溶剂必须能够有效溶解偶联剂，但同时不可溶解氨纶纤维。例如可以是乙醇、甲醇或丙酮等，但非仅限于此，其他符合上述要求的溶剂同样适用于本发明。具体的，本发明步骤(1)包括：将多氨基化合物和经过预处理的氨纶纤维混合进行接枝反应。例如，可以向预处理后得到的混合物中直接加入多氨基化合物进行接枝反应，也可以先对预处理得到的混合物进行处理，得到氨纶纤维，再将其和多氨基化合物在溶剂中混合进行接枝反应，出于简化工艺和降低成本的考虑，一般选择前者进行。具体的，所述接枝反应的温度为30-80℃，例如可以是30℃、40℃、50℃、60℃、70℃或80℃等。具体的，所述接枝反应的时间为4-20h，例如可以是4h、8h、10h、13h、15h、18h或20h等。具体的，所述多氨基化合物和氨纶纤维的质量比为(2-10):1，例如可以是2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1或10:1等。对于本发明而言，多氨基化合物加入的量越多，其为氨纶纤维提供的氨基就越多，即可固着更多的纳米颗粒。因此可根据实际需求对多氨基化合物的加入量进行具体选择，本发明对此不作具体限定。具体的，本发明步骤(2)包括：将接枝反应完成后得到的产物浸入纳米颗粒前驱体溶液中进行固着，得到所述改性氨纶纤维材料。本发明可根据氨纶纤维需要增加的性质而选用具体的纳米颗粒，例如当需要在氨纶纤维上附加抗菌性能时，可选用氧化锌纳米颗粒和/或二氧化钛纳米颗粒等。经过上述方法将所述纳米颗粒固着在氨纶纤维上后，所得改性氨纶纤维即获得了氧化锌以及二氧化钛等纳米颗粒具有的良好抗菌性能，结合氨纶纤维本身的优良性能，即得到了同时兼具良好的亲水性和抗菌性的改性氨纶纤维材料。具体的，本发明可根据实际需求具体选择需要固着的纳米颗粒。例如需要在氨纶纤维上附加抗氧化能力时，可选用具有抗氧化能力的纳米颗粒进行固着，当需要催化功能时，同样可以选用具有催化能力的纳米颗粒进行固着，而不仅限于上述的抗菌性能。对于本发明而言，将纳米颗粒制备成溶胶的过程为本领域公知的技术，限于篇幅以及出于简明的考虑，本发明不再赘述。具体的，所述固着过程的时间为3-24h，例如可以是3h、6h、9h、12h、15h、18h、21h或24h等。实际的固着时间可根据需要进行具体调整，而不仅限于此。具体的，所固着过程的浴比为(10-100):1，例如可以是10:1、30:1、50:1、80:1或100:1等，可根据需要固着量进行调整，而不仅限于此。对于本发明而言，上述浴比指的是混合物中液体与纤维固体的质量比。具体的，所述纳米颗粒前驱体溶液的浓度为2-8wt％，例如可以是2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％或8wt％等。具体的，所述固着完成后，一般选择对所得产物进行干燥，将溶剂去除后，即得到所述改性氨纶纤维材料。干燥的方法可以根据实际情况进行具体选择，例如冷冻干燥、蒸发干燥等，本发明不做具体限定。作为优选的技术方案，本发明所述的制备改性氨纶纤维材料的方法包括以下步骤：(a)将二异氰酸酯溶解在溶剂中，然后放入氨纶纤维进行反应；(b)将端氨基超支化聚合物加入步骤(a)反应完成后得到的混合物中进行接枝反应，使所述端氨基超支化聚合物和氨纶纤维通过化学键合的方式连接；(c)将步骤(b)接枝反应完成后得到的产物浸入纳米颗粒前驱体溶液中进行固着，利用氨基将所述纳米颗粒固着在氨纶纤维表面，干燥后得到所述改性氨纶纤维材料。第二方面，本发明提供了一种改性氨纶纤维材料，所述改性氨纶纤维材料由第一方面所述的方法制备得到。与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：本发明通过上述简单易行的方法对氨纶纤维表面进行改性，可以在氨纶纤维上附加其他纳米颗粒具有的优异性能，所得改性氨纶纤维材料同时兼具本身的优异性能和额外的附加性能，进而拓展了氨纶的应用领域，丰富氨纶的功能，且工艺成熟，操作简单，产品原料来源广，具有良好的应用前景。具体实施方式为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。本发明各实施例中纳米颗粒溶胶制备方法为：将定量的醋酸锌或钛酸四丁酯搅拌溶解于乙醇中，再缓慢滴加二乙醇胺直至澄清获得稳定的溶胶体系。实施例1本实施例提供了一种改性氨纶纤维材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：(1)表面预处理：将二异氰酸酯类试剂溶解在乙醇中，加入氨纶纤维进行反应；其中，二异氰酸酯的浓度为50wt％，二异氰酸酯与氨纶的质量比为10:1，反应温度为50℃，反应时间为15h；(2)接枝反应：向步骤(1)表面预处理后的混合物中加入端氨基超支化聚合物进行接枝反应；其中，超支化聚合物与氨纶的质量比为3:1，端氨基超支化聚合物的浓度为6wt％，反应温度为60℃，反应时间为20h；(3)纳米颗粒的固着：将步骤(1)接枝改反应完成后得到的产物浸泡在氧化锌纳米颗粒的前驱体溶胶中进行固着，其中，浸泡浴比为30:1，浸泡时间为18h，前驱体溶胶浓度为6wt％，固着完成后进行冷冻干燥，得到改性氨纶纤维材料。实施例2本实施例提供了一种改性氨纶纤维材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：(1)表面预处理：将二异氰酸酯类试剂溶解在乙醇中，加入氨纶纤维进行反应；其中，二异氰酸酯的浓度为70wt％，二异氰酸酯与氨纶的质量比为15:1，反应温度为60℃，反应时间为12h；(2)接枝反应：向步骤(1)表面预处理后的混合物中加入端氨基超支化聚合物进行接枝反应；其中，超支化聚合物与氨纶的质量比为5:1，端氨基超支化聚合物的浓度为8wt％，反应温度为80℃，反应时间为6h；(3)纳米颗粒的固着：将步骤(1)接枝改反应完成后得到的产物浸泡在二氧化钛纳米颗粒的前驱体溶胶中进行固着，其中，浸泡浴比为50:1，浸泡时间为18h，前驱体溶胶浓度为8wt％，固着完成后进行冷冻干燥，得到改性氨纶纤维材料。实施例3本实施例提供了一种改性氨纶纤维材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：(1)表面预处理：将二异氰酸酯类试剂溶解在乙醇中，加入氨纶纤维进行反应；其中，二异氰酸酯的浓度为40wt％，二异氰酸酯与氨纶的质量比为8:1，反应温度为40℃，反应时间为24h；(2)接枝反应：向步骤(1)表面预处理后的混合物中加入端氨基超支化聚合物进行接枝反应；其中，超支化聚合物与氨纶的质量比为3:1，端氨基超支化聚合物的浓度为10wt％，反应温度为30℃，反应时间为24h；(3)纳米颗粒的固着：将步骤(1)接枝改反应完成后得到的产物浸泡在二氧化钛纳米颗粒的前驱体溶胶中进行固着，其中，浸泡浴比为100:1，浸泡时间为5h，前驱体溶胶浓度为4wt％，固着完成后进行冷冻干燥，得到改性氨纶纤维材料。性能检测：将各实施例所得改性氨纶材料的抗菌能力通过浊度法进行检测，具体包括：将改性后氨纶纤维浸泡在细胞培养基中，在接种细菌后放置于37℃的摇床中进行培养，24h后取出通过紫外可见光分光光度计进行检测其浊度，通过与对照组进行比较，所得结果如表1所示。表1实施例1实施例2实施例324h抑菌率87.4％89.2％84.1％由表1中的数据可知，本发明采用上述方法对氨纶纤维表面进行改性后，使所得改性氨纶纤维材料具有了额外的抗菌性能，拓展了氨纶的应用领域，丰富氨纶的功能，应用前景良好。申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属
技术领域：
的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。当前第1页12