本发明涉及面料领域，具体为一种超高硬度面料及其制备方法。
背景技术：
：近年来，市面上大多数棉纤维制的面料中棉纤维有大缝隙的多孔状，容易至整体面料较轻薄，衣物极易变形，当面料极其轻薄时非常容易被外在物质所磨破，造成面料的损坏，棉纤维面料还容易变皱，变皱后不易归于平整，因此，设计一种具有耐磨性和抗击打能力和超高硬度且在高温下不易变形的超高硬度面料是很有必要的。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种超高硬度面料及其制备方法，以解决上述
背景技术：
中提出的问题：为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种超高硬度面料及其制备方法，包括以下重量份数的原料：60～100份环氧树脂碳化硅晶须混合溶胶、30～50份面料。优选的，所述环氧树脂混合溶胶中包含十二烯基琥珀酸酐改性纤维晶须、3c碳化硅晶须、环氧树脂、甲基丙烯酸甲酯；所述环氧树脂为双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂中的一种。优选的，所述十二烯基琥珀酸酐改性纤维晶须和3c碳化硅晶须之间通过甲基丙烯酸甲酯链接。优选的，所述纤维晶须通过马来海松酸酰氯酯化纤维素的羟基后，再于有机溶剂中在二甲基氨基吡啶搅拌和十二烯基琥珀酸酐作用下，十二烯基琥珀酸酐中的十二烯基琥珀酸酐长支链接枝在纤维晶须上，制得十二烯基琥珀酸酐改性纤维晶须。优选的，所述3c碳化硅晶须是过渡金属铁的硝酸盐对碳化硅晶须进行低温催化碳化后生成的。本发明第二方面提供一种超高硬度面料及其制备方法，包括以下具体步骤：(1)纤维晶须分散液的制备：用马来海松酸酰氯对纤维素进行酯化，并将酯化后的纤维素分散于有机溶剂中，得纤维晶须分散液；(2)十二烯基琥珀酸酐改性纤维晶须的制备：将十二烯基琥珀酸酐加入步骤(1)所得纤维晶须分散液，并加入催化剂，搅拌混合反应后，过滤，得十二烯基琥珀酸酐改性纤维晶须；(3)3c碳化硅晶须的制备：用过渡金属铁的硝酸盐对碳化硅晶须进行低温催化碳化后，制得3c碳化硅晶须；(4)改性环氧树脂混合溶胶的制备：将环氧树脂放入烘箱中加热，得低黏度环氧树脂，按重量份数计：依次称取:60～80份环氧树脂，4～8份步骤(3)所得3c碳化硅晶须，5～10份步骤(2)所得十二烯基琥珀酸酐改性纤维晶须和1～3份甲基丙烯酸甲酯,将步骤(2)所得十二烯基琥珀酸酐改性纤维晶须与甲基丙烯酸甲酯混合于环氧树脂中，并加入步骤(3)所得3c碳化硅晶须，搅拌混合后，得改性环氧树脂混合溶胶；(5)超高硬度面料的制备：将改性环氧树脂混合溶胶与面料按质量比4：1～10:1混合，浸泡5～25min后，过滤，得超高硬度面料坯料，将超高硬度面料坯料于温度为120～220℃的条件下固化完全后，得超高硬度棉纤维面料。优选的，所述步骤(1)中纤维晶须分散液的具体制备方法为：先将马来海松酸和四氢呋喃按质量比2：3～5：7混合，搅拌反应后，得马来海松酸酰氯，再将马来海松酸酰氯与马来海松酸酰氯质量6～10倍的质量分数为10～15％的纤维素分散液混合，进行酯化接枝反应，过滤，干燥，得到纤维素马来海松酸固化剂，将丙酮和二甲基甲酰胺按质量比1：7～4：7混合，得混合有机溶剂，将混合有机溶剂与纤维素马来海松酸固化剂按质量比6:1～10:1混合，得纤维晶须分散液。优选的，所述步骤(2)中：向纤维晶须有机分散液中加入纤维晶须有机分散液质量0.01～0.06倍的二甲基氨基吡啶搅拌一小时后再以1～5ml/min的速率滴加纤维晶须有机分散液质量0.1～0.3倍的十二烯基琥珀酸酐，在80～90℃的条件下继续搅拌四小时，静置冷却至室温，过滤，得十二烯基琥珀酸酐改性晶须坯料，将十二烯基琥珀酸酐改性晶须坯料用丙酮和二甲基酰胺各洗涤5～8次后，得十二烯基琥珀酸酐改性晶须。优选的，所述步骤(3)中：所述步骤(3)中：将碳化硅晶须和质量分数为10～12％的过渡金属铁硝酸盐溶液按质量比2：1～5：1搅拌混合均匀，在常温条件下浸渍24～48小时后，取出，干燥得混合碳化硅晶须，将混合碳化硅晶须放入管式炉中升温至1073～1063k，保温3～5小时，出料，得到3c碳化硅晶须。优选的，所述步骤(5)中：所述面料是克重为160～240g/m2的棉面料。与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：首先，用硫酸酸解酯化纤维素中的羟基，破坏纤维素的无定形区，使纤维素分散形成高稳定的纤维素晶须的水悬浮液，再用有机溶剂分别对水悬浮液进行置换，加入二甲基氨基吡啶搅拌后再滴加十二烯基琥珀酸酐，引入的十二烯基琥珀酸酐中的柔软的十二烯基琥珀酸酐长支链接枝在纤维晶须上，使得改性后的晶须很容易被嵌入环氧树脂的碳化硅中，并借助柔性支链与环氧树脂分子间的相互缠结而产生优良的界面；纤维素溶能和甲基丙烯酸甲酯混合均匀，进行原子转移自由基聚合合成，在这过程中，碳化硅表面含有的大量羟基又可以和甲基丙烯酸甲酯的化学键发生接枝聚合，纤维素晶须可以在环氧树脂中有一个良好的分散性，从而带动碳化硅晶须的分散性，使得纤维素晶须和碳化硅晶须交叉相错形成更密集牢固的结构；将马来海松酸在四氢呋喃中酰氯化制成马来海松酸酰氯，和纤维素进行酯化接枝反应得到固化剂纤维素马来海松酸，从而使纤维具有固化作用，同时能进一步分散碳化硅晶须。将环氧树脂放入烘箱中降低其黏度，以便和碳化硅晶须制成混合胶体，在和碳化硅晶须经超声均匀搅拌混合后形成环氧树脂碳化硅晶须混合溶胶，混合溶胶与纤维素反应，由于环氧树脂中的环羟基和纤维素中的羟基固化交联生成网状结构，碳化硅晶须通过混合溶胶进入到网状结构中，与纤维素进行复合，碳元素变得更加丰富，碳化硅晶须作为直径为纳米级或微米级的单晶纤维和纤维束纵横交错，结合成更为错综复杂的交叉网状结构，以此提高棉纤维的硬度、耐磨性和抗击打能力。以过渡金属铁的硝酸盐对碳化硅晶须进行低温催化碳化，合成3c碳化硅晶须，原碳化硅晶须较稀疏、粗短且结构中有明显的大孔，经过过渡金属铁修饰生成的3c碳化硅晶须是短直径、长度达数微米的细长晶须，能够有效提高碳化硅晶须对复合物的韧性，从而3c碳化硅晶须当温度过高时，会导致热应力集中作用于棉纤维而产生大量微裂纹，并且裂纹以交叉断裂的形式贯穿整个纤维网状结构，严重破坏其结构，当微裂纹在扩展的路线上遇到3c碳化硅晶须时会发生偏转，而引入经过渡金属铁的硝酸盐修饰的3c碳化硅晶须可以有效抑制裂纹的扩展和起到吸收热应力的作用，减缓结构破坏和强度下降，提高棉纤维的抗热震性和抗折强度，使棉纤维在高温下不易变形。具体实施方式下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明提供技术方案：一种超高硬度面料及其制备方法，包括以下重量份数的原料：60～100份环氧树脂碳化硅晶须混合溶胶、30～50份面料。优选的，所述环氧树脂混合溶胶中包含十二烯基琥珀酸酐改性纤维晶须、3c碳化硅晶须、环氧树脂、甲基丙烯酸甲酯；所述环氧树脂为双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂中的一种。优选的，所述十二烯基琥珀酸酐改性纤维晶须和3c碳化硅晶须之间通过甲基丙烯酸甲酯链接。优选的，所述纤维晶须通过马来海松酸酰氯酯化纤维素的羟基后，再于有机溶剂中在二甲基氨基吡啶搅拌和十二烯基琥珀酸酐作用下，十二烯基琥珀酸酐中的十二烯基琥珀酸酐长支链接枝在纤维晶须上，制得十二烯基琥珀酸酐改性纤维晶须。优选的，所述3c碳化硅晶须是过渡金属铁的硝酸盐对碳化硅晶须进行低温催化碳化后生成的。本发明第二方面提供一种超高硬度面料及其制备方法，包括以下具体步骤：(1)纤维晶须分散液的制备：用马来海松酸酰氯对纤维素进行酯化，并将酯化后的纤维素分散于有机溶剂中，得纤维晶须分散液；(2)十二烯基琥珀酸酐改性纤维晶须的制备：将十二烯基琥珀酸酐加入步骤(1)所得纤维晶须分散液，并加入催化剂，搅拌混合反应后，过滤，得十二烯基琥珀酸酐改性纤维晶须；(3)3c碳化硅晶须的制备：用过渡金属铁的硝酸盐对碳化硅晶须进行低温催化碳化后，制得3c碳化硅晶须；(4)改性环氧树脂混合溶胶的制备：将环氧树脂放入烘箱中加热，得低黏度环氧树脂，按重量份数计：依次称取:60～80份环氧树脂，4～8份步骤(3)所得3c碳化硅晶须，5～10份步骤(2)所得十二烯基琥珀酸酐改性纤维晶须和1～3份甲基丙烯酸甲酯,将步骤(2)所得十二烯基琥珀酸酐改性纤维晶须与甲基丙烯酸甲酯混合于环氧树脂中，并加入步骤(3)所得3c碳化硅晶须，搅拌混合后，得改性环氧树脂混合溶胶；(5)超高硬度面料的制备：将改性环氧树脂混合溶胶与面料按质量比4：1～10:1混合，浸泡5～25min后，过滤，得超高硬度面料坯料，将超高硬度面料坯料于温度为120～220℃的条件下固化完全后，得超高硬度棉纤维面料。优选的，所述步骤(1)中纤维晶须分散液的具体制备方法为：先将马来海松酸和四氢呋喃按质量比2：3～5：7混合，搅拌反应后，得马来海松酸酰氯，再将马来海松酸酰氯与马来海松酸酰氯质量6～10倍的质量分数为10～15％的纤维素分散液混合，进行酯化接枝反应，过滤，干燥，得到纤维素马来海松酸固化剂，将丙酮和二甲基甲酰胺按质量比1：7～4：7混合，得混合有机溶剂，将混合有机溶剂与纤维素马来海松酸固化剂按质量比6:1～10:1混合，得纤维晶须分散液。优选的，所述步骤(2)中：向纤维晶须有机分散液中加入纤维晶须有机分散液质量0.01～0.06倍的二甲基氨基吡啶搅拌一小时后再以1～5ml/min的速率滴加纤维晶须有机分散液质量0.1～0.3倍的十二烯基琥珀酸酐，在80～90℃的条件下继续搅拌四小时，静置冷却至室温，过滤，得十二烯基琥珀酸酐改性晶须坯料，将十二烯基琥珀酸酐改性晶须坯料用丙酮和二甲基酰胺各洗涤5～8次后，得十二烯基琥珀酸酐改性晶须。优选的，所述步骤(3)中：所述步骤(3)中：将碳化硅晶须和质量分数为10～12％的过渡金属铁硝酸盐溶液按质量比2：1～5：1搅拌混合均匀，在常温条件下浸渍24～48小时后，取出，干燥得混合碳化硅晶须，将混合碳化硅晶须放入管式炉中升温至1073～1063k，保温3～5小时，出料，得到3c碳化硅晶须。优选的，所述步骤(5)中：所述面料是克重为160～240g/m2的棉面料。实施例1:一种超高硬度面料一一种超高硬度面料，包括以下重量份数的原料：60份环氧树脂碳化硅晶须混合溶胶、30份面料。优选的，所述环氧树脂混合溶胶中包含十二烯基琥珀酸酐改性纤维晶须、3c碳化硅晶须、环氧树脂、甲基丙烯酸甲酯；所述环氧树脂为双酚a型环氧树脂。优选的，所述十二烯基琥珀酸酐改性纤维晶须和3c碳化硅晶须之间通过甲基丙烯酸甲酯链接。优选的，所述纤维晶须通过马来海松酸酰氯酯化纤维素的羟基后，再于有机溶剂中在二甲基氨基吡啶搅拌和十二烯基琥珀酸酐作用下，十二烯基琥珀酸酐中的十二烯基琥珀酸酐长支链接枝在纤维晶须上，制得十二烯基琥珀酸酐改性纤维晶须。优选的，所述3c碳化硅晶须是过渡金属铁的硝酸盐对碳化硅晶须进行低温催化碳化后生成的。本发明第二方面提供一种超高硬度面料及其制备方法，包括以下具体步骤：(1)纤维晶须分散液的制备：用马来海松酸酰氯对纤维素进行酯化，并将酯化后的纤维素分散于有机溶剂中，得纤维晶须分散液；(2)十二烯基琥珀酸酐改性纤维晶须的制备：将十二烯基琥珀酸酐加入步骤(1)所得纤维晶须分散液，并加入催化剂，搅拌混合反应后，过滤，得十二烯基琥珀酸酐改性纤维晶须；(3)3c碳化硅晶须的制备：用过渡金属铁的硝酸盐对碳化硅晶须进行低温催化碳化后，制得3c碳化硅晶须；(4)改性环氧树脂混合溶胶的制备：将环氧树脂放入烘箱中加热，得低黏度环氧树脂，按重量份数计：依次称取:60份环氧树脂，4份步骤(3)所得3c碳化硅晶须，5份步骤(2)所得十二烯基琥珀酸酐改性纤维晶须和1份甲基丙烯酸甲酯,将步骤(2)所得十二烯基琥珀酸酐改性纤维晶须与甲基丙烯酸甲酯混合于环氧树脂中，并加入步骤(3)所得3c碳化硅晶须，搅拌混合后，得改性环氧树脂混合溶胶；(5)超高硬度面料的制备：将改性环氧树脂混合溶胶与面料按质量比4：1混合，浸泡10min后，过滤，得超高硬度面料坯料，将超高硬度面料坯料于温度为120℃的条件下固化完全后，得超高硬度棉纤维面料。优选的，所述步骤(1)中纤维晶须分散液的具体制备方法为：先将马来海松酸和四氢呋喃按质量比2：3混合，搅拌反应后，得马来海松酸酰氯，再将马来海松酸酰氯与马来海松酸酰氯质量6倍的质量分数为10％的纤维素分散液混合，进行酯化接枝反应，过滤，干燥，得到纤维素马来海松酸固化剂，将丙酮和二甲基甲酰胺按质量比1：7～混合，得混合有机溶剂，将混合有机溶剂与纤维素马来海松酸固化剂按质量比6:1混合，得纤维晶须分散液。优选的，所述步骤(2)中：向纤维晶须有机分散液中加入纤维晶须有机分散液质量0.01倍的二甲基氨基吡啶搅拌一小时后再以1ml/min的速率滴加纤维晶须有机分散液质量0.1倍的十二烯基琥珀酸酐，在80℃的条件下继续搅拌四小时，静置冷却至室温，过滤，得十二烯基琥珀酸酐改性晶须坯料，将十二烯基琥珀酸酐改性晶须坯料用丙酮和二甲基酰胺各洗涤5次后，得十二烯基琥珀酸酐改性晶须。优选的，所述步骤(3)中：所述步骤(3)中：将碳化硅晶须和质量分数为10％的过渡金属铁硝酸盐溶液按质量比2：1搅拌混合均匀，在常温条件下浸渍24小时后，取出，干燥得混合碳化硅晶须，将混合碳化硅晶须放入管式炉中升温至1073k，保温3小时，出料，得到3c碳化硅晶须。优选的，所述步骤(5)中：所述面料是克重为160g/m2的棉面料。实施例2：一种超高硬度面料二一种超高硬度面料，包括以下重量份数的原料：100份环氧树脂碳化硅晶须混合溶胶、50份面料。优选的，所述环氧树脂混合溶胶中包含十二烯基琥珀酸酐改性纤维晶须、3c碳化硅晶须、环氧树脂、甲基丙烯酸甲酯；所述环氧树脂为双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂中的一种。优选的，所述十二烯基琥珀酸酐改性纤维晶须和3c碳化硅晶须之间通过甲基丙烯酸甲酯链接。优选的，所述纤维晶须通过马来海松酸酰氯酯化纤维素的羟基后，再于有机溶剂中在二甲基氨基吡啶搅拌和十二烯基琥珀酸酐作用下，十二烯基琥珀酸酐中的十二烯基琥珀酸酐长支链接枝在纤维晶须上，制得十二烯基琥珀酸酐改性纤维晶须。优选的，所述3c碳化硅晶须是过渡金属铁的硝酸盐对碳化硅晶须进行低温催化碳化后生成的。本发明第二方面提供一种超高硬度面料及其制备方法，包括以下具体步骤：(1)纤维晶须分散液的制备：用马来海松酸酰氯对纤维素进行酯化，并将酯化后的纤维素分散于有机溶剂中，得纤维晶须分散液；(2)十二烯基琥珀酸酐改性纤维晶须的制备：将十二烯基琥珀酸酐加入步骤(1)所得纤维晶须分散液，并加入催化剂，搅拌混合反应后，过滤，得十二烯基琥珀酸酐改性纤维晶须；(3)3c碳化硅晶须的制备：用过渡金属铁的硝酸盐对碳化硅晶须进行低温催化碳化后，制得3c碳化硅晶须；(4)改性环氧树脂混合溶胶的制备：将环氧树脂放入烘箱中加热，得低黏度环氧树脂，按重量份数计：依次称取:80份环氧树脂，8份步骤(3)所得3c碳化硅晶须，10份步骤(2)所得十二烯基琥珀酸酐改性纤维晶须和3份甲基丙烯酸甲酯,将步骤(2)所得十二烯基琥珀酸酐改性纤维晶须与甲基丙烯酸甲酯混合于环氧树脂中，并加入步骤(3)所得3c碳化硅晶须，搅拌混合后，得改性环氧树脂混合溶胶；(5)超高硬度面料的制备：将改性环氧树脂混合溶胶与面料按质量比10:1混合，浸泡20min后，过滤，得超高硬度面料坯料，将超高硬度面料坯料于温度为220℃的条件下固化完全后，得超高硬度棉纤维面料。优选的，所述步骤(1)中纤维晶须分散液的具体制备方法为：先将马来海松酸和四氢呋喃按质量比2：5混合，搅拌反应后，得马来海松酸酰氯，再将马来海松酸酰氯与马来海松酸酰氯质量10倍的质量分数为15％的纤维素分散液混合，进行酯化接枝反应，过滤，干燥，得到纤维素马来海松酸固化剂，将丙酮和二甲基甲酰胺按质量比4：7混合，得混合有机溶剂，将混合有机溶剂与纤维素马来海松酸固化剂按质量比10:1混合，得纤维晶须分散液。优选的，所述步骤(2)中：向纤维晶须有机分散液中加入纤维晶须有机分散液质量0.06倍的二甲基氨基吡啶搅拌一小时后再以5ml/min的速率滴加纤维晶须有机分散液质量0.3倍的十二烯基琥珀酸酐，在90℃的条件下继续搅拌四小时，静置冷却至室温，过滤，得十二烯基琥珀酸酐改性晶须坯料，将十二烯基琥珀酸酐改性晶须坯料用丙酮和二甲基酰胺各洗涤8次后，得十二烯基琥珀酸酐改性晶须。优选的，所述步骤(3)中：所述步骤(3)中：将碳化硅晶须和质量分数为12％的过渡金属铁硝酸盐溶液按质量比5：1搅拌混合均匀，在常温条件下浸渍48小时后，取出，干燥得混合碳化硅晶须，将混合碳化硅晶须放入管式炉中升温至1063k，保温5小时，出料，得到3c碳化硅晶须。优选的，所述步骤(5)中：所述面料是克重为240g/m2的棉面料。对比例1：普通面料的制备：普通棉纤维经过倍捻、纺线、染色、固色、编织后，使用调理剂对面料处理，制得普通棉纤维面料。对比例2：对比例2的处方组成同实施例1。该超高硬度面料的制备方法与实施例1的区别仅在于不进行步骤(2)的制备，其余制备步骤同实施例1。对比例3：对比例3的处方组成同实施例1。该超高硬度面料的制备方法与实施例1的区别仅在于不进行步骤(3)的制备，其余制备步骤同实施例1。试验例1以实验例1和对比例3为对照组，通过物相相对含量的数值来观察，如下表。物相相对含量实验例144对比例25当物相相对含量越高时，表明3c碳化硅晶须与纤维晶须分散的更充分，更能形成更密集牢固的结构，从而使棉纤维的网状结构更硬挺，并且多含量的3c碳化硅晶须可以有效抑制裂纹的扩展和起到吸收热应力的作用，减缓结构破坏和强度下降，提高棉纤维的抗热震性和抗折强度，使棉纤维在高温下不易变形。试验例2分别取以上实验例1、对比例1、对比例2制得的面料，于10n/cm2条件下，摩擦次数为500次，按式1测量磨损率，测得磨损率如下。磨损率＝(磨前质量-磨后质量)/磨前质量×100％(1)由上表数值可以看出，有十二烯基琥珀酸酐改性纤维晶须参与制成的面料耐磨程度最高，十二烯基琥珀酸酐改性纤维晶须和3c碳化硅晶须能够通过甲基丙烯酸甲酯链接，纤维素晶须可以在环氧树脂中有一个良好的分散性，从而带动碳化硅晶须的分散性，使得纤维素晶须和碳化硅晶须交叉相错形成更密集牢固的结构，从而大大提高了棉纤维的硬度、耐磨性和抗击打能力。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12