一种基于接枝聚合制备导电遮阳材料的方法与流程

本发明涉及一种基于接枝聚合制备导电遮阳材料的方法，属于功能纺织品加工。

背景技术：

1、涤纶是常用合成纤维原料，具有弹性好、强度高的优点，在纤维基遮阳材料加工中应用广泛。另一方面，涤纶纤维亲水性较差，使得这类纤维加工的面料或建筑遮阳材料使用过程中易产生静电，吸附环境中的灰尘和颗粒及其他污渍，沾污在材料表面，影响人类和家居环境的健康。

2、为消除涤纶纤维为原料的材料表面静电，研究人员开展了多种方法工艺。采用浸轧抗静电剂是最常用的方法，即将亲水性抗静电整理剂通过浸轧焙烘的方法施加到纤维表面，在纤维表面形成连续导电膜，其不足之处在于部分抗静电整理剂与涤纶结合力不强，纤维制品整理效果不持久。其他抗静电整理的方法包括引入导电长丝参与面料织造法、导电涂层整理法等。采用导电长丝进行织造的缺点是纤维手感比较差，抱合困难，且抗静电效果与导电纤维添加量存在高度的相关性。涂层法是借助于黏合剂在普通纤维表面涂上碳黑，或直接将纤维与碳黑等导电介质热压粘合，该方法的缺点是导电介质易脱落，手感也不好。

3、基于上述目前现状，亟待开发一种具有持久稳定抗静电功效的涤纶纤维基导电遮阳材料加工方法，不仅赋予复合材料较好的抗静电性，且需具有较优良的遮光防晒效果，对织物手感影响较小、整理效果较持久稳定。

技术实现思路

1、[技术问题]

2、提供一种具有持久稳定抗静电功效的涤纶纤维基导电遮阳材料加工方法，不仅赋予复合材料较好的抗静电性，且需具有较优良的遮光防晒效果，对织物手感影响较小、整理效果较持久稳定。

3、[技术构思]

4、涤纶本身没有反应性基团。苯胺只能自身聚合形成聚苯胺。如何把两者连接起来，提升聚苯胺在纤维表面的结合牢度？本发明首先借助角质酶进行涤纶织物预处理，使纤维表面酯键水解产生羧基，以利于后续接枝对苯二胺；然后，通过接枝对苯二胺，在涤纶纤维表面引入苯胺结构，对苯二胺的其中一个氨基与纤维的羧基接枝(形成连接锚点，保证后续聚合形成的聚苯胺大分子与纤维具有结合位点)，另一个氨基用来参与后续的聚合，以提升涤纶纤维反应性；最后，将涤纶织物与苯胺和亚甲基二苯胺同浴处理，利用涤纶纤维中第三单体间苯二甲酸-5-磺酸钠通过静电力吸附苯胺分子，以过硫酸铵引发苯胺单分子聚合，同时也会与纤维表面苯胺结构的另一个氨基接枝聚合，借助掺杂剂十二烷基苯磺酸为模板(即，酸性条件下与带正电苯胺分子之间有静电作用力)，在涤纶纤维表面形成线性导电聚合物聚苯胺；亚甲基二苯胺能够与纤维通过酰胺键连接，然后参与苯胺聚合，能同时参与两条大分子链的聚合，相当于在二个聚苯胺大分子之间架桥(形成连接)，通过亚甲基二苯胺参与聚合，在两条聚苯胺大分子链之间架桥，促进纤维表面聚苯胺网络结构的形成，由此实现催化接枝聚合在纤维表面形成聚苯胺导电网络结构，即本发明实现了聚苯胺大分子以共价键方式连接在纤维表面，赋予涤纶织物高效、持久稳定的抗静电和遮阳效果。

5、[技术方案]

6、本发明的第一个目的是提供一种基于接枝聚合制备导电遮阳材料的方法，其依次包括如下步骤：

7、(1)涤纶酶法预处理：借助角质酶对涤纶织物预处理，使所述涤纶织物的纤维表面的酯键水解产生羧基；其中，所述涤纶织物为阳离子可染涤纶织物，且其纤维中含间苯二甲酸-5-磺酸钠第三单体，所述间苯二甲酸-5-磺酸钠第三单体占比1.5～2％；

8、(2)涤纶表面苯胺改性：通过接枝对苯二胺，在经步骤(1)预处理的所述涤纶织物的纤维表面引入苯胺结构，得到表面苯胺改性的涤纶织物；

9、(3)涤纶表面催化接枝聚合：将所述表面苯胺改性的涤纶织物、苯胺和亚甲基二苯胺同浴处理，以在所述表面苯胺改性的涤纶织物的纤维表面经催化接枝聚合形成聚苯胺网络结构，得到导电遮阳材料。

10、在一些实施例中，步骤(1)具体为：将所述阳离子可染涤纶织物浸渍在角质酶溶液中进行预处理，使所述涤纶织物的纤维表面的酯键水解产生羧基；处理后将试样水洗。

11、在一些实施例中，其特征在于，在步骤(1)中，所述角质酶溶液的浓度为2.5～5u/ml；预处理条件：温度45～50℃，ph值范围6.5～8.0，浴比1：(10～15)，处理时间4～6h。

12、在一些实施例中，步骤(2)具体为：将经步骤(1)预处理的所述涤纶织物浸渍在含有对苯二胺的处理液中，借助于1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐和n-羟基琥珀酰亚胺在经步骤(1)预处理的所述涤纶织物的纤维表面引入苯胺结构，处理后将试样水洗，得到表面苯胺改性的涤纶织物。

13、在一些实施例中，在步骤(2)中，所述含有对苯二胺的处理液中，对苯二胺的浓度为1.5～2g/l，1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐的浓度为2.5～5g/l，n-羟基琥珀酰亚胺的浓度为2.5～5g/l，溶剂为30～50％的乙醇水溶液；处理条件为：温度25～30℃，ph值范围4.5～6.0，浴比1：(10～15)，处理时间3～6h。

14、在一些实施例中，步骤(3)具体为：将所述表面苯胺改性的涤纶织物浸渍在苯胺、亚甲基二苯胺、十二烷基苯磺酸和二甲苯的水溶液中，在引发剂的作用下，在所述表面苯胺改性的涤纶织物的纤维表面接枝聚合形成聚苯胺网络结构，处理后经洗涤、干燥，得到导电遮阳材料。

15、在一些实施例中，在步骤(3)中，洗涤是先采用30～50％乙醇水溶液洗涤，再采用水洗。

16、在一些实施例中，步骤(3)具体为：先将所述表面苯胺改性的涤纶织物浸渍在含有苯胺、亚甲基二苯胺、十二烷基苯磺酸和二甲苯的溶液中，然后再向其中加入所述引发剂，得到处理液；其中，苯胺、亚甲基二苯胺、十二烷基苯磺酸、二甲苯、引发剂的浓度分别为2.5-5g/l、0.5～1g/l、3～6g/l、2～4g/l、0.5～1g/l；处理条件为：温度20～25℃，ph值范围3～4，浴比1：(10～15)，处理时间30～60min。

17、在一些实施例中，所述引发剂包括过硫酸盐或偶氮二异丁腈中的至少一种。

18、本发明的第二个目的是提供一种根据上述方法制备的导电遮阳材料。

19、本发明的第三个目的是提供一种上述导电遮阳材料在装饰材料和/或建筑材料领域中的应用。

20、[有益效果]

21、本发明首先借助角质酶进行涤纶织物预处理，使纤维表面酯键水解产生羧基；然后，通过接枝对苯二胺，在涤纶纤维表面引入苯胺结构；最后，将涤纶织物与苯胺和亚甲基二苯胺同浴处理，经催化接枝聚合在纤维表面形成聚苯胺网络结构，得到导电遮阳材料。本发明提供了一种基于接枝聚合制备导电遮阳材料的方法，使用本发明可通过对苯二胺提升涤纶纤维反应性，在此基础上催化苯胺接枝聚合，在涤纶纤维表面构建聚苯胺导电网络，赋予涤纶织物高效、持久稳定的抗静电和遮阳效果。

22、与传统浸渍焙烘法或涂层整理法涤纶纤维基导电遮阳材料相比，本发明具有以下优点：

23、(1)抗静电和导电效果改善：酸性条件下接枝聚合时，涤纶纤维中第三单体间苯二甲酸-5-磺酸钠能通过静电力吸附苯胺分子，借助掺杂剂十二烷基苯磺酸在纤维表面形成线性导电聚合物聚苯胺；此外，通过亚甲基二苯胺参与聚合，还能实现聚苯胺大分子之间桥接，增加纤维表面导电通路数量，促进纤维表面电阻显著降低，赋予织物抗静电和导电效果，其中电导率较直接原位沉积聚苯胺的试样增加1倍以上；

24、(2)导电聚合物结合牢度好：本发明先在纤维表面接枝对苯二胺(纤维大分子引入苯胺结构)，再以过硫酸铵引发苯胺单分子与纤维表面苯胺结构接枝聚合，有利于纤维表面构建高牢度导电聚合物层；另一方面，聚合过程中亚甲基二苯胺能在两条聚苯胺大分子链之间架桥，促进了网络结构的形成，有利于提升导电聚合物结合牢度；

25、(3)电磁屏蔽和遮光性能优：聚苯胺沉积的涤纶织物不仅具有抗静电效果，在x波段上屏蔽效能较高，获得良好电磁屏蔽效果；织物本身表面沉积的聚苯胺颜色较深，单独使用或与其他面料复合应用均有很好的遮光效果；

26、(4)织物手感较好：聚苯胺大分子在纤维表面形成相互交联形成网状结构，与涂层法抗菌整理相比对织物的手感影响较少，赋予织物很好的手感。