提高亚麻纤维束耐霉菌与力学性能的表面铜离子接枝方法技术

本发明专利技术公开了一种提高亚麻纤维束耐霉菌与力学性能的表面铜离子接枝方法，将连续亚麻纤维束首先在超声作用下经3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、氢氧化钠与水的混合溶液中处理；然后浸入到纳米铜离子凝胶中，反应一定时间后，经蒸馏水超声清洗，最后对处理过的连续亚麻纤维束进行烘干、收卷。其中，纳米铜离子凝胶是将聚乙烯醇、抗坏血酸、硼氢化钠和蒸馏水以一定比例混配，然后加入氯化铜，在常温下反应制备。经表面处理后的亚麻纤维束拉伸强度得到大幅度提升，并且可以有效地抑制黑曲霉等环境霉菌在亚麻纤维表面的生长和繁殖，具有明显的抑菌效果。

【技术实现步骤摘要】
提高亚麻纤维束耐霉菌与力学性能的表面铜离子接枝方法
本专利技术涉及一种提高亚麻纤维束耐霉菌与力学性能的表面铜离子接枝方法。
技术介绍
在众多领域中，新型纳米材料的合成与应用，始终是学者和工程师关注的焦点。纳米材料具有小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应和介电限域效应等基本性质。同时，纳米材料在力学、光学、电学、化学、热学和生物医学等多方面也显露出独特的性能和十分巨大的应用潜力。在众多纳米材料中，纳米铜离子表现出广谱抑菌性能，可以有效地抑制细菌、真菌、霉菌和藻类的生长和繁殖。植物纤维可以作为增强纤维用于制备各种纤维增强树脂基复合材料，但由于其力学性能较低，目前主要用于非结构性构件和汽车内饰等领域。植物纤维由于表面极性及内部的多孔结构，易吸收环境水分，导致植物纤维复合材料的吸水吸湿性较强，进而利于细菌和霉菌的滋生与繁殖，降低植物纤维复合材料的耐久性能和使用寿命。
技术实现思路
基于以上不足之处，本专利技术公开一种提高亚麻纤维束耐霉菌与力学性能的表面铜离子接枝方法。本方法将具有抑菌性能的纳米铜离子接枝到植物纤维的表面，同时大幅度提高植物纤维的力学性能及其湿热耐久性能，并制备具有抑菌功能的高性能植物纤维复合材料。本专利技术所采用的技术如下：一种提高亚麻纤维束耐霉菌与力学性能的表面铜离子接枝方法，将连续亚麻纤维束在超声作用下进行纤维表面阳离子化处理，然后在超声作用下表面经纳米铜离子凝胶处理；最后经蒸馏水清洗、烘干和收卷。本专利技术还具有如下技术特征：1、所述的连续亚麻纤维束为未经漂白处理的连续亚麻纤维粗纱，介于8～24支之间，捻度小于等于15。2、进行纤维表面阳离子化处理所采用的处理介质为3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、氢氧化钠和蒸馏水的混合溶液，各组分的质量比为20～30∶3～5∶80～120。3、进行连续亚麻纤维束表面阳离子化处理和表面经纳米铜离子凝胶处理的超声功率为200～1500W，作用时间为1～10分钟，温度为25～80℃。4、所述的纳米铜离子凝胶由氯化铜、聚乙烯醇、抗坏血酸、硼氢化钠和蒸馏水组成，各组分的质量比为：0.15～0.35∶0.3～0.8∶4～10∶0.33～1.32∶50。5、处理完的连续亚麻纤维束通过蒸馏水超声清洗，清洗时间为0.5～5分钟，蒸馏水温度为25～80℃。6、连续亚麻纤维通过80～110℃烘干炉，烘干时间为5～30分钟，最后收卷。7、所述的纳米铜离子凝胶的制备方法如下：将聚乙烯醇溶解于蒸馏水中，在常温下持续搅拌30分钟；然后，加入氯化铜和抗坏血酸，并逐滴加入硼氢化钠；最后，在常温下搅拌30分钟。8、按如上所述方法制备的一种表面接枝纳米铜离子的连续亚麻纤维束，其分子结构，如下：9、该表面接枝纳米铜离子的连续亚麻纤维束，纳米铜离子与连续亚麻纤维束的质量之比为0.1～5.0∶100。经本专利技术表面处理后的亚麻纤维束拉伸强度得到大幅度提升，并且可以有效地抑制黑曲霉等环境霉菌在亚麻纤维表面的生长和繁殖，具有明显的抑菌效果。附图说明：图1为本专利技术的方法示意图。具体实施方式：实施例1：首先将8支的连续亚麻纤维束(哈尔滨亚麻纺织有限公司，中支有捻湿纺纱线，捻度为15)置于超声波清洗机(上海比朗仪器有限公司)中，介质为3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵(阿拉丁试剂(上海)有限公司，相对分子质量188.10，纯度69％±0.5％)、氢氧化钠(天津市福晨化学试剂厂，分析纯级)和蒸馏水的混合溶液，各组分的质量比为20∶3∶80。超声波处理的功率为200W，超声处理时间为10分钟，混合溶液的温度控制为25℃。在超声作用下，将表面经3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵混合溶液预处理的连续亚麻纤维束加入纳米铜离子凝胶中，超声波处理的功率为200W，处理时间为10分钟，纳米铜离子凝胶的温度为25℃，至亚麻纤维束完全反应。纳米铜离子凝胶由氯化铜(天津市光复科技发展有限公司，纯度＞99.0％)、聚乙烯醇(北京国豪化工机械有限公司，相对分子质量24000～80000)、抗坏血酸(阿拉丁试剂(上海)有限公司，纯度98.0％)、硼氢化钠(阿拉丁试剂(上海)有限公司，纯度＞98.0％)和蒸馏水组成。纳米粒子凝胶的具体制备方法如下：按质量比，配方如下：聚乙烯醇∶氯化铜∶抗坏血酸∶硼氢化钠∶蒸馏水＝0.3∶0.15∶4∶0.33∶50，将聚乙烯醇溶解于蒸馏水中，在常温下持续搅拌30分钟。然后，加入氯化铜和抗坏血酸，并逐滴加入硼氢化钠溶液，将纳米铜离子凝胶置于磁力搅拌机上，在常温的条件下持续搅拌30分钟。反应后的连续亚麻纤维束，蒸馏水超声清洗5分钟，蒸馏水的温度控制在25℃。清洗后的连续亚麻纤维束，接着被牵拉进入烘干箱，烘干箱温度控制为80℃，根据纤维在烘干箱内的牵拉经过的路径，控制在烘干箱内的烘干时间为30分钟。最后，将烘干后连续亚麻纤维束收卷。采用XPS测试得到，纳米铜离子与连续亚麻纤维束的质量之比为0.1∶100。按照国际标准ISO11566-1996测试纤维拉伸强度与单纤维拔出测试纤维与环氧树脂粘结性能，较未处理纤维，改性后的亚麻纤维的拉伸强度提高68％，拉伸模量提高44％，与环氧树脂的界面粘结剪切强度提高60％。按照国家标准GB/T24128-2009测试纤维复合材料的防霉性能，处理后的亚麻纤维增强环氧树脂复合材料的可见霉菌生长等级为3级。实施例2：首先将18支的连续亚麻纤维束(哈尔滨亚麻纺织有限公司，中支有捻湿纺纱线，捻度为15)置于超声波清洗机(上海比朗仪器有限公司)中，介质为3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵(阿拉丁试剂(上海)有限公司，相对分子质量188.10，纯度69％±0.5％)、氢氧化钠(天津市福晨化学试剂厂，分析纯级)和蒸馏水的混合溶液，各组分的质量比为25∶4∶100。超声波处理的功率为1000W，超声处理时间为5分钟，混合溶液的温度控制为50℃。在超声作用下，将表面经3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵混合溶液预处理的连续亚麻纤维束加入纳米铜离子凝胶中，超声波处理的功率为1000W，处理时间为5分钟，纳米铜离子凝胶的温度为50℃，至亚麻纤维束完全反应。纳米铜离子凝胶由氯化铜(天津市光复科技发展有限公司，纯度＞99.0％)、聚乙烯醇(北京国豪化工机械有限公司，相对分子质量24000～80000)、抗坏血酸(阿拉丁试剂(上海)有限公司，纯度98.0％)、硼氢化钠(阿拉丁试剂(上海)有限公司，纯度＞98.0％)和蒸馏水组成。纳米粒子凝胶的具体制备方法如下：按质量比，配方如下：聚乙烯醇∶氯化铜∶抗坏血酸∶硼氢化钠∶蒸馏水＝0.5∶0.25∶6.5∶0.66∶50将聚乙烯醇溶解于蒸馏水中，在常温下持续搅拌30分钟。然后，加入氯化铜和抗坏血酸，并逐滴加入硼氢化钠溶液，将纳米铜离子凝胶置于磁力搅拌机上，在常温的条件下持续搅拌30分钟。反应后的连续亚麻纤维束，蒸馏水超声清洗1分钟，蒸馏水的温度控制在50℃。清洗后的连续亚麻纤维束，接着被牵拉进入烘干箱，烘干箱温度控制为100℃，根据纤维在烘干箱内的牵拉经过的路径，控制在烘干箱内的烘干时间为15分钟。最后，将烘干后连续亚麻纤维束收卷。采用XPS测试得到，纳米铜离子与连续亚麻纤维束的质量之比为2.8∶100。按照国际标准ISO11566-1996测试纤维拉伸强度与单纤维拔出测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高亚麻纤维束耐霉菌与力学性能的表面铜离子接枝方法，其特征在于：将连续亚麻纤维束在超声作用下进行纤维表面阳离子化处理，然后在超声作用下表面经纳米铜离子凝胶处理；最后经蒸馏水清洗、烘干和收卷。

【技术特征摘要】
1.一种提高亚麻纤维束耐霉菌与力学性能的表面铜离子接枝方法，将连续亚麻纤维束在超声作用下进行纤维表面阳离子化处理，然后在超声作用下表面经纳米铜离子凝胶处理；最后经蒸馏水清洗、烘干和收卷；其特征在于：所述的纳米铜离子凝胶的制备方法如下：将聚乙烯醇溶解于蒸馏水中，在常温下持续搅拌30分钟；然后，加入氯化铜和抗坏血酸，并加入硼氢化钠；最后，在常温下搅拌30分钟；其中接枝后连续亚麻纤维束分子结构，如下：2.根据权利要求1所述的一种提高亚麻纤维束耐霉菌与力学性能的表面铜离子接枝方法，其特征在于：所述的连续亚麻纤维束为未经漂白处理的连续亚麻纤维粗纱，介于8～24支之间，捻度小于等于15。3.根据权利要求1所述的一种提高亚麻纤维束耐霉菌与力学性能的表面铜离子接枝方法，其特征在于：进行纤维表面阳离子化处理所采用的处理介质为3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、氢氧化钠和蒸馏水的混合溶液，各组分的质量比为20～30∶3～5∶80～120。4.根据权利要求1所述的一种提高亚麻纤维束耐霉菌与力学性能的表面铜离子接枝方法，其特征在于：进行连续亚麻纤维束表面阳离子化处理和表面经纳米...

【专利技术属性】
技术研发人员：咸贵军，王宏光，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23