一种聚酰胺纤维表面羟基化改性的方法技术

本发明专利技术公开了一种聚酰胺纤维表面羟基化改性的方法，先对聚酰胺纤维表面进行预处理；随后对聚酰胺纤维表面羟基化处理。本发明专利技术采用纤维预处理和羟甲基化两步进行，操作简单，反应时间短，反应条件更为温和，不需要气氛调节；本发明专利技术所使用的仪器及药品，设备要求低，成本低，可连续化操作；本发明专利技术羟基化改性的聚酰胺，可用于阻燃、抗静电、抗菌等功能化聚酰胺的制备。

【技术实现步骤摘要】
一种聚酰胺纤维表面羟基化改性的方法
本专利技术属于高分子材料及功能纺织材料
，具体涉及一种聚酰胺纤维表面羟基化改性的方法。
技术介绍
聚酰胺性能稳定、韧性强，自润滑、耐磨和耐化学性能优异，因此其应用广泛。随着功能化需求越来越多样性，聚酰胺的改性成为了研究热点。以聚酰胺为基材，利用接枝方法可以改善和提高聚酰胺纤维的染色性能、抗静电性能、抗菌性能和耐溶剂性能等，还可以制备多种功能材料，赋予聚酰胺纤维亲疏水性能、阻燃性能、导电性能，同时还可制备组织功能支架。聚酰胺是一类化学惰性的高分子材料，要对其进行表面接枝关键在于使惰性分子表面活化。根据活化的方法不同可以分为过氧化物活化、氧化还原反应活化、辐射活化、活性基团间反应活化、光引发活化等。赵清香等以过硫酸钾/硫酸为引发体系，进行了尼龙66(PA66)纤维与衣康酸的接枝共聚。Yao等人对尼龙6薄膜先用氩等离子体预处理，然后用H2SO4/FeSO4体系引发二烯丙基甲基铵盐(MDAA)在尼龙6薄膜上进行接枝反应得到具有抗菌功能的尼龙6薄膜。ShaileshM.Kolhe等在空气中采用60Co作为辐射源，在单体HEMA存在下，将乙烯基苄基三甲基氯化铵接枝到PA6织物表面。张环等采用紫外对PA6纤维进行无氧预辐照处理，然后在N2保护下引发丙烯酸的接枝。然而，上述接枝方法工艺复杂、成本高、对设备和环境要求高、连续化操作困难等问题。本专利技术用甲醛对聚酰胺纤维进行处理，在聚酰胺纤维表面引入N-羟甲基结构，使纤维表面具有大量的可反应性基团羟基(-OH)。此方法反应条件温和，材料易得，容易实现工业化。聚酰胺纤维表面被羟基化后，为其后续的功能化提供了技术基础，为实现改善和提高聚酰胺纤维的染色性能、抗静电性能、抗菌性能和耐溶剂性能等，以及制备多种功能材料，组织功能支架赋予聚酰胺纤维亲疏水性能、阻燃性能和导电性能成为可能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种聚酰胺纤维表面羟基化改性的方法，解决了现有接枝方法工艺复杂、成本高、对设备和环境要求高、连续化操作困难的问题。本专利技术所采用的技术方案为，一种聚酰胺纤维表面羟基化改性的方法，具体按照以下步骤实施：步骤1，聚酰胺纤维表面预处理；步骤2，聚酰胺纤维表面羟基化处理。本专利技术的特征还在于，聚酰胺纤维表面预处理过程为：聚酰胺纤维织物剪成直径为Φ55mm±2mm圆片状样品，将样品放在丙酮中进行超声波清洗30min，随后在质量浓度为10％的氢氧化钠溶液中浸泡1h后，取出，用清水冲洗3～5次，晾干。聚酰胺纤维表面羟基化处理过程为：将磷酸溶液和甲醛溶液混合，得混合液，取步骤1预处理后的聚酰胺纤维织物样品放入混合液中在在40～60℃温度下反应9～15h后，取出，清洗烘干，即得。混合液中，磷酸溶液的质量浓度为85％，甲醛溶液的质量浓度为37％～40％；磷酸溶液与甲醛溶液的用量比为：1～3:100。聚酰胺纤维织物与甲醛的用量为1：18～40(w/v)。清洗烘干过程为：用清水反复萃洗3～5次，在50℃的温度下，干燥1～2h。本专利技术的有益效果是，采用纤维预处理和羟甲基化两步进行，操作简单，反应时间短，反应条件更为温和，不需要气氛调节；本专利技术所使用的仪器及药品，设备要求低，成本低，可连续化操作；本专利技术羟基化改性的聚酰胺，可用于阻燃、抗静电、抗菌等功能化聚酰胺的制备。附图说明图1为本专利技术一种聚酰胺纤维表面羟基化改性方法所得改性后聚酰胺纤维SEM图；图2为未经改性聚酰胺纤维SEM图；图3为本专利技术一种聚酰胺纤维表面羟基化改性方法中磷酸用量对聚酰胺纤维表面羟基化程度的影响；图4为本专利技术一种聚酰胺纤维表面羟基化改性方法中甲醛用量对聚酰胺纤维表面羟基化程度的影响；图5为本专利技术一种聚酰胺纤维表面羟基化改性方法中反应时间对聚酰胺纤维表面羟基化程度的影响；图6为本专利技术一种聚酰胺纤维表面羟基化改性方法中反应温度对聚酰胺纤维表面羟基化程度的影响；图7为本专利技术一种聚酰胺纤维表面羟基化改性方法中影响因素与实验指标的关系图；图8为本专利技术一种聚酰胺纤维表面羟基化改性方法中不同甲醛用量对聚酰胺纤维表面润湿时间的影响。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术一种聚酰胺纤维表面羟基化改性的方法，具体按照以下步骤实施：步骤1，称取聚酰胺纤维，对其表面进行预处理：将聚酰胺纤维放置在丙酮中进行超声波清洗30min，随后在质量浓度为10％的氢氧化钠溶液中浸泡1h后，取出，用清水冲洗3～5次，晾干。步骤2，聚酰胺纤维表面羟基化处理：将质量浓度为85％的磷酸溶液与质量浓度为37％的甲醛溶液以1～3:100混合，得混合液，取步骤1预处理后的聚酰胺纤维放入混合液中在在40～60℃温度下反应9～15h后，取出，用清水反复萃洗3～5次，在50℃的温度下，干燥1～2h，即得；其中，聚酰胺纤维织物与甲醛的用量为：1：18～40(w/v)。以下从原理方面对本专利技术进行说明：1)聚酰胺纤维的预处理将试样放在丙酮中进行超声波清洗30min，浸在10％的氢氧化钠溶液中1h后取出清洗晾干，主要目的去掉聚酰胺纤维上的杂质。2)聚酰胺表面羟基化甲醛与聚酰胺纤维中的酰胺键氮上的氢发生反应生成N-羟甲基结构，从而可以在聚酰胺纤维上引入可反应活性基团羟基。在反应过程中磷酸主要是用来调节反应介质中的pH值，经过磷酸用量的优化可以找到适宜的反应pH值。甲醛用量的多少直接关系这聚酰胺纤维表面羟甲基含量的多少，甲醛含量太少纤维表面产生的羟甲基含量就少，相对来讲聚酰胺基团多这样会产生纤维与纤维之间架桥，从而使产生的羟甲基基团反而消失。一般情况下反应时间和反应温度之间是有交互作用的，温度高分子运动加快，反应效率提升，反应时间缩短；温度低分子运动减慢，反应效率降低，反应时间增长。实施例1)聚酰胺纤维表面预处理将聚酰胺纤维织物剪成直径为Φ55mm±2mm，(约0.0880g-0.0890g)，将样品放在丙酮中进行超声波清洗30min，在浸在10％的氢氧化钠溶液中1h后取出清洗晾干。2)磷酸用量的优化取50mL甲醛溶液与质量浓度为85％的磷酸溶液混合，得混合液，混合液中磷酸的浓度见表1，向混合液中放入30片聚酰胺纤维织物样品，在60℃温度下反应12h后，取出羟基化聚酰胺纤维织物(Nylon-OH)，用大量的水反复萃洗3～5次，然后50℃烘箱干燥1～2h。表1磷酸的加入量3)甲醛用量的优化将质量浓度为85％的磷酸溶液和质量浓度为37％的甲醛溶液以体积比分别为1/25，1/50，1/75，1/100，1/125，1/150的比例倒入小样杯中混合，甲醛的加入量如表2，然后放入30片聚酰胺纤维织物样品，在60℃温度下反应12h后，取出羟基化聚酰胺纤维织物(Nylon-OH)，用大量的水反复萃洗3～5次，然后50℃烘箱干燥1～2h。表2甲醛的加入量4)时间的优化把85％的磷酸溶液和甲醛溶液以1:100的比例倒入小样杯中混合，甲醛50mL，然后放入30片试样，在60℃温度下反应时间如表3，反应结束取出羟基化聚酰胺纤维织物(Nylon-OH)，用大量的水反复萃洗3～5次，然后50℃烘箱干燥1～2h。表3反应时间5)温度的优化把85％的磷酸溶液和甲醛溶液以1:100的比例倒入小样杯中混合，甲醛50mL，然后放入30片试样，在一定温度下(反应温本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚酰胺纤维表面羟基化改性的方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1，聚酰胺纤维表面预处理；步骤2，聚酰胺纤维表面羟基化处理。

【技术特征摘要】
1.一种聚酰胺纤维表面羟基化改性的方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1，聚酰胺纤维表面预处理；步骤2，聚酰胺纤维表面羟基化处理；步骤1中，聚酰胺纤维表面预处理过程为：聚酰胺纤维织物剪成直径为Φ55mm±2mm圆片状样品，将样品放在丙酮中进行超声波清洗30min，随后在质量浓度为10％的氢氧化钠溶液中浸泡1h后，取出，用清水冲洗3～5次，晾干；步骤2中，聚酰胺纤维表面羟基化处理过程为：将...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐娜，王学川，马向东，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61