一种彩色纳米纤维非织造布及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种彩色纳米纤维非织造布及其制备方法和应用，将红、橙、黄、绿、青、蓝、紫色染料与纺丝材料混合，并通过静电纺丝技术制备出彩色纳米纤维非织造布。而且使用两种不同颜色的纺丝液进行双喷头混合纺丝还可以得到混合色的有色纳米纤维非织造布。制备工艺与传统的印染技术相比，具有可连续操作、质量好、性能稳定等优点。所制备的有色纳米纤维材料染色均匀、色彩明丽稳固，该彩色纳米纤维非织造布可用于艺术品加工、包装、服饰、显色材料等各个领域。

A Colored Nanofibre Nonwovens and Its Preparation Method and Application

The invention relates to a color nanofiber nonwovens and its preparation method and application. The color nanofiber nonwovens are prepared by mixing red, orange, yellow, green, blue, purple dyes with spinning materials and by electrospinning technology. Moreover, the Blended Colored nanofibers nonwovens can also be obtained by using two different color spinning fluids to spin with two nozzles. Compared with the traditional printing and dyeing technology, the preparation process has the advantages of continuous operation, good quality and stable performance. The prepared colored nanofibers material has uniform dyeing and bright and stable color. The colored nanofibers nonwovens can be used in various fields such as art processing, packaging, clothing, color rendering materials and so on.

【技术实现步骤摘要】
一种彩色纳米纤维非织造布及其制备方法和应用
本专利技术涉及彩色纳米纤维非织造布的制备
，具体涉及彩色纳米纤维非织造布及其制备方法及应用，由染料分子与高分子材料进行混合，通过静电纺丝技术制备彩色纳米纤维非织造布；使用两种不同颜色的纺丝液进行双喷头混合纺丝还可以得到混合色的有色纳米纤维非织造布，并用于艺术品加工、包装、服饰、显色材料等各个领域。
技术介绍
对布料或包装材料以及艺术品采用彩色材料能够赋予美感、促进销售、颜色识别，提高艺术品或商品的价值，因此，色彩在这些材料上的应用非常重要、也非常普遍。制备彩色材料可以有两种方式：一是制备材料后再染色，包括布匹、绘画（相当于对纸张、绢帛等进行染色）、包装材料的印染等等；另一种方式就是将染料与材料混合后再进行加工，包括针织、纺丝、压膜、铸造等方式。无论哪种制备方式，都要求染料与加工材料的充分混合及组成的稳定性。比如布匹，不仅要得到美丽的花纹，而且燃料和原始的纤维要紧密结合，使之在使用后能够经受洗涤而不褪色。静电纺纳米纤维技术是近年来发展起来的一种制备非织造纳米纤维布的技术。主要是将聚合物溶液在外加电场的作用下，制备成直径在亚微米或纳米级别的纤维，并在纤维随机堆积的情况下收集得到三维网络结构的纳米纤维膜。其主要的特点就是比表面积大、孔隙率高、孔径及纤维直径可调等，通常用于制备空气和污水净化膜、组织工程、增强材料、传感器等等。如中国专利申请CN201710431871公开了一种基于纤维素纳米晶的彩色纤维的制备方法，包括以下步骤：(1)利用酸水解的方法从植物原料中提取CNC溶液；(2)取CNC溶液，搅拌，蒸发浓缩，配成纺丝前液；(3)将步骤(2)的纺丝前液置于有机介质中进行湿法纺丝，即得到目的产物彩色纤维。与现有技术相比，以CNC溶液为原料，通过加入不同含量的聚合物，可以实现对复合纤维光学性质的调控。另有中国专利申请CN201220475043公开了一种蜂窝结构抗紫外线涤纶改性短纤维，高温高压下分散性染料可染（染色温度≤125℃）或常温常压下阳离子染料可染，所述蜂窝结构抗紫外线涤纶改性短纤维的表面和内部具有无规律多微孔结构，各微孔之间相互贯通，且所述整根纤维的外表面、表层、内部及各微孔的表面和内部均布有抗紫外线纳米氧化钛复合微粉。本技术的短纤维在不加成孔剂的条件下制备，能对紫外线有强烈的反射和屏蔽作用，能将紫外线能量转换成热能或其它无害低能形式，予以释放或消耗，同时具有吸湿快干等多种功能，可用于纺制各种纺织品。以静电纺丝技术与染料技术相结合来制备非织造彩色纳米纤维布的技术还鲜有报道，与传统的印染技术相比，具有可连续操作、质量好、性能稳定等优点。所得到的彩色纳米纤维非织造布颠覆了传统织造布的形貌和性能，既可赋予非织造布以纳米材料的特殊性能，又具有传统织造布的色彩和加工性能，可在艺术品加工、包装材料、服装材料、显色材料等领域得到广泛的应用。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供一种彩色纳米纤维非织造布及其制备方法，通过采用静电纺纳米纤维技术，将染料与纺丝材料混合，制备出具有红橙黄绿青蓝紫等各种颜色的纳米纤维复合非织造布，并通过改变制备条件来调控纤维直径等参数，使之用于艺术品加工、包装材料、服装材料、显色材料等各个领域。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种彩色纳米纤维非织造布，包括由一种或多种纳米纤维复合而成，至少含有一种彩色纳米纤维，所述的彩色纳米纤维以染料和纺丝材料混合，通过静电纺丝技术制备得到。一些实例中，所述的纳米纤维是天然纳米纤维或者合成纳米纤维或其组合；所述的天然纳米纤维包括各种天然蛋白质纳米纤维、天然多糖纳米纤维、天然无机纳米纤维、天然有机纳米纤维、天然高分子纳米纤维或其组合；所述的合成纳米纤维包括无机合成纳米纤维、有机合成纳米纤维、高分子合成纳米纤维或其组合；所述的高分子合成纳米纤维包括但不局限于聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚酰胺、聚酰亚胺、纤维素、硝酸纤维素、醋酸纤维素等纳米纤维或组合。一些实例中，所述的彩色纳米纤维是包括呈现红橙黄绿青蓝紫等颜色的纳米纤维或其组合。一些实例中，所述的彩色纳米纤维是以染料和纺丝材料混合，通过静电纺丝技术制备得到；所述的染料包括包括环保绿（G-1018）、环保红（G-1013）、环保蓝（G-1019）、环保黄（G-1017）等染料或其组合；所述的静电纺丝技术包括单喷头纺丝、双喷头纺丝、多喷头纺丝、熔融纺丝、溶液纺丝中的一种或几种。一些实例中，彩色纳米纤维非织造布中的染料与纺丝材料的质量比为0.001-99.9%；优选彩色纳米纤维非织造布中的染料与纺丝材料的质量比低于8%；更优选为2%。一些实例中，溶液纺丝法的参数包括纺丝液的浓度为5%～30%；纺丝电压为5kV～30kV；喷丝头至接收器的距离为5cm～50cm；纺丝液推注速度为1μL/min～50μL/min。一些实例中，溶液纺丝法中纺丝材料的溶剂包括二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、氯仿、二氯甲烷、甲苯、苯、四氢呋喃、乙腈、水或其混合物；更优选为二甲基甲酰胺。一些实例中，所述的彩色纳米纤维的直径为0.001-10微米，更优选为200纳米；长度为100纳米-1000米；厚度为0.001-10毫米，更优选为100微米。一些实例中，所述的彩色纳米纤维的亮度为1-99.9%，色度坐标值（红绿方向和黄蓝方向）在-100-100之间。本专利技术还保护所述的彩色纳米纤维非织造布用于艺术品加工、包装材料、服装材料、显色材料的领域。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：（1）率先制备彩色静电纺纳米纤维，并调控该纤维布的颜色、色度、纤维直径、孔隙率、水洗洗稳定性等多种性质，得到性能优异的彩色静电纺纳米纤维。（2）制备方法简单，易于放大生产，促进彩色纳米纤维的产业化。（3）所制得的彩色纳米纤维非织造布，能够成功用于艺术品加工、包装、服饰、显色等各个领域。附图说明下面结合附图进行进一步说明：图1为彩色静电纺纳米纤维膜的红外光谱图。（a）PAN10%，（b）绿色2%，（c）红色2%，（d）黄色2%，（e）蓝色2%；图2分别为（A）没有添加染料的PAN10%电纺膜，（B）绿色2%电纺膜，（C）绿色2%电纺膜水洗处理后的扫描电镜图；图3为不同浓度绿色染料与PAN10%制备的电纺膜的反射光谱图；图4为不同浓度绿色染料与PAN10%制备的电纺膜的光学照片；图5为各种颜色的纺丝液单独及混合电纺制备的纳米纤维膜的照片；图6为各种颜色仿真图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，而不构成对本专利技术的限制。实例一：静电纺丝液的制备。（1）取10gPAN粉末加入90gDMF在60℃下搅拌2天使其充分溶解，冷却至室温配得质量分数为10%的PAN溶液。（2）配制绿色浓度梯度纺丝液：取适量10%的PAN溶液，加入相对于PAN原料质量分数为0.4%，0.8%，2%，4%，8%的绿色（环保绿G-1018）染料混合置于玻璃瓶中，在90℃水浴条件下缓慢搅拌1h后取出冷却至室温，得到不同浓度的绿色染料PAN溶液。在同样本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种彩色纳米纤维非织造布，其特征在于，包括由一种或多种纳米纤维复合而成，至少含有一种彩色纳米纤维，所述的彩色纳米纤维以染料和纺丝材料混合，通过静电纺丝技术制备得到。

【技术特征摘要】
1.一种彩色纳米纤维非织造布，其特征在于，包括由一种或多种纳米纤维复合而成，至少含有一种彩色纳米纤维，所述的彩色纳米纤维以染料和纺丝材料混合，通过静电纺丝技术制备得到。2.根据权利要求1所述的彩色纳米纤维非织造布，其特征在于，所述的纳米纤维是天然纳米纤维或者合成纳米纤维或其组合；所述的天然纳米纤维包括各种天然蛋白质纳米纤维、天然多糖纳米纤维、天然无机纳米纤维、天然有机纳米纤维、天然高分子纳米纤维或其组合；所述的合成纳米纤维包括无机合成纳米纤维、有机合成纳米纤维、高分子合成纳米纤维或其组合；所述的高分子合成纳米纤维包括但不局限于聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚酰胺、聚酰亚胺、纤维素、硝酸纤维素、醋酸纤维素等纳米纤维或组合。3.根据权利要求1所述的彩色纳米纤维非织造布，其特征在于，所述的彩色纳米纤维是包括呈现红橙黄绿青蓝紫等颜色的纳米纤维或其组合。4.根据权利要求1所述的彩色纳米纤维非织造布，其特征在于，所述的彩色纳米纤维是以染料和纺丝材料混合，通过静电纺丝技术制备得到；所述的染料包括包括环保绿（G-1018）、环保红（G-1013）、环保蓝（G-1019）、环保黄（G-1017）或其组合；所述的静电纺丝技术包括单喷头纺丝、双喷头纺丝、多喷头纺丝、熔融纺丝、溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：马洪洋，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11