一种防紫外线纳米纤维及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种防紫外线纳米纤维及其制备方法，使用的纺丝工艺简单，不需要使用电场，所制备的纳米纤维直径较静电纺丝纤维直径要小的多，可达300‑400nm；本发明专利技术通过在烯烃单体的聚合过程中加入含乙烯基的硅烷偶联剂，使硅烷偶联剂与烯烃单体发生共聚，然后利用硅烷偶联剂将紫外线吸收剂接枝到聚合物主链中，这种方法不同于现有技术的抗紫外线方法，且提高了纤维制品的持久的耐紫外线性能，水洗50次后仍具有较好的抗紫外性能；本发明专利技术在纺丝溶液中加入了聚氨酯弹性体和相容剂，可以有效增强纤维的弹性，扩大其应用范围。

【技术实现步骤摘要】
一种防紫外线纳米纤维及其制备方法
本专利技术属于纳米纤维材料领域，特别涉及一种防紫外线纳米纤维及其制备方法。
技术介绍
随着社会的发展和人民生活水平的提高，人们对纺织品的质量要求越来越高，而现有纺织品在储藏和使用过程中容易受紫外线影响而发黄、老化，这就要求对相应的纺织品具有防紫外线效果。目前，现有技术中，制备功能性纳米纤维主要通过以下方式进行：(1)对纤维进行防紫外线整理，如使用浸渍法、浸轧法、涂层法，在纤维表面附上一层抗紫外整理剂，但是该方法存在耐久性较差的问题；(2)将抗紫外试剂加入到聚合物中进行纺丝，一方面当采用的抗紫外试剂为无机材料时，存在易团聚、分散性差的问题，影响纤维的力学性能，且获得纤维直径较大，这样限制了纤维材料的应用，另一方面，在进行纺丝制备纳米纤维时，常用静电纺丝法，但是此种方法需要构建一个大电场，对设备要求较高，也限制了这种方法的应用。所以，有必要研制一种防紫外线纳米纤维，具有较小直径，较好的防紫外性能，且性能持久，力学性能较好。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种防紫外线纳米纤维及其制备方法，该方法的工艺设备简单，直径可达纳米级，且防紫外性能较好，性能持久，力学性能较好。本专利技术的防紫外纳米纤维，原料为：烯烃单体、含乙烯基的硅烷偶联剂、乳化剂、引发剂、紫外线吸收剂、聚氨酯、相容剂、溶剂，获得的纺丝溶液通过气体喷纺工艺制备得到，其中各组分的质量份数为：烯烃单体50-60、含乙烯基的硅烷偶联剂20-25、乳化剂8-10、引发剂5-28、紫外线吸收剂10-12、聚氨酯3-9、相容剂2-6、溶剂100-150，所述的紫外线吸收剂选自2-羟基-4丙烯酸酯基二苯酮、纳米级二氧化钛、纳米级二氧化硅、纳米氧化锌。所述烯烃单体选自乙烯、丙烯，所述含乙烯基的硅烷偶联剂选自乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷，所述引发剂选自过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰，所述溶剂选自DMF、丙酮，所述乳化剂选自十二烷基硫酸钠或非离子型乳化剂，所得纳米纤维直径为300-400nm。本专利技术还涉及上述纳米纤维的制备方法，包括以下步骤，(1)将烯烃单体、乳化剂和含乙烯基的硅烷偶联剂加入到溶剂中，逐滴加入引发剂，然后在50℃下乳化分散均匀，升温至85-110℃氮气氛围下反应0.5-1.5h；(2)将步骤(1)所得产物中加入水和乙醇，分散均匀，然后加入紫外线吸收剂，回流反应6-8h；(3)继续向其中加入聚氨酯和相容剂，搅拌混合均匀；(4)将获得的纺丝溶液通过计量泵供给到注射器中，通过注射泵使纺丝溶液通过喷丝口挤出，使用高压气体实现对纺丝液细流的拉伸，在收集板上收集获得纳米纤维。纺丝工艺参数：载气压力为0.001-30MPa，纺丝溶液供给至喷丝口的速率为0.5-10m/s，喷丝口到收集板的距离为5-30cm。本专利技术的有益效果在于：(1)使用的纺丝工艺简单，不需要使用电场，所制备的纳米纤维直径较静电纺丝纤维直径要小的多，可达300-400nm；(2)本专利技术通过在烯烃单体的聚合过程中加入含乙烯基的硅烷偶联剂，使硅烷偶联剂与烯烃单体发生共聚，然后利用硅烷偶联剂将紫外线吸收剂接枝到聚合物主链中，这种方法不同于现有技术的抗紫外线方法，且提高了纤维制品的持久的耐紫外线性能，水洗50次后仍具有较好的抗紫外性能和力学性能；(3)本专利技术在纺丝溶液中加入了聚氨酯弹性体和相容剂，可以有效增强纤维的弹性，扩大其应用范围。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例1一种防紫外线纳米纤维的制备方法，包括以下步骤，(1)将乙烯、十二烷基硫酸钠和乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂加入到DMF中，逐滴加入过氧化二异丙苯，然后在50℃下乳化分散均匀，升温至85℃氮气氛围下反应1h；(2)将步骤(1)所得产物中加入水和乙醇，分散均匀，然后加入紫外线吸收剂，回流反应6h；(3)继续向其中加入聚氨酯和相容剂，搅拌混合均匀；(4)将获得的纺丝溶液通过计量泵供给到注射器中，通过注射泵使纺丝溶液通过喷丝口挤出，使用高压气体实现对纺丝液细流的拉伸，在收集板上收集获得纳米纤维。乙烯单体50、乙烯基三甲氧基硅烷20、十二烷基硫酸钠8、过氧化二异丙苯5、紫外线吸收剂10、聚氨酯3、相容剂2、DMF100，所述的紫外线吸收剂选自2-羟基-4丙烯酸酯基二苯酮。纺丝工艺参数：载气压力为0.001MPa，纺丝溶液供给至喷丝口的速率为0.5m/s，喷丝口到收集板的距离为10cm。所得纤维平均直径为380nm，辐照两天后，强度由19.78CN/dtex变为19.06CN/dtex。对比例1为实施例1不加入乙烯基三甲氧基硅烷制备得到的纤维。实施例2一种防紫外线纳米纤维的制备方法，包括以下步骤，(1)将丙烯、十二烷基硫酸钠和乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂加入到DMF中，逐滴加入过氧化二异丙苯，然后在50℃下乳化分散均匀，升温至90℃氮气氛围下反应1.5h；(2)将步骤(1)所得产物中加入水和乙醇，分散均匀，然后加入紫外线吸收剂，回流反应7h；(3)继续向其中加入聚氨酯和相容剂，搅拌混合均匀；(4)将获得的纺丝溶液通过计量泵供给到注射器中，通过注射泵使纺丝溶液通过喷丝口挤出，使用高压气体实现对纺丝液细流的拉伸，在收集板上收集获得纳米纤维。丙烯单体50、乙烯基三甲氧基硅烷20、十二烷基硫酸钠8、过氧化二异丙苯15、紫外线吸收剂12、聚氨酯3、相容剂2、DMF100，所述的紫外线吸收剂为纳米二氧化钛。纺丝工艺参数：载气压力为0.01MPa，纺丝溶液供给至喷丝口的速率为0.8m/s，喷丝口到收集板的距离为15cm。所得纤维平均直径为350nm，辐照两天后，强度由20.15CN/dtex变为19.86CN/dtex。对比例2为不加入乙烯基三甲氧基硅烷制备得到的纤维。实施例3一种防紫外线纳米纤维的制备方法，包括以下步骤，(1)将乙烯、十二烷基硫酸钠和乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂加入到DMF中，逐滴加入过氧化二异丙苯，然后在50℃下乳化分散均匀，升温至95℃氮气氛围下反应1.2h；(2)将步骤(1)所得产物中加入水和乙醇，分散均匀，然后加入紫外线吸收剂，回流反应8h；(3)继续向其中加入聚氨酯和相容剂，搅拌混合均匀；(4)将获得的纺丝溶液通过计量泵供给到注射器中，通过注射泵使纺丝溶液通过喷丝口挤出，使用高压气体实现对纺丝液细流的拉伸，在收集板上收集获得纳米纤维。乙烯单体60、乙烯基三乙氧基硅烷25、十二烷基硫酸钠9、过氧化二异丙苯18、紫外线吸收剂11、聚氨酯5、相容剂3、DMF110，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种防紫外纳米纤维，原料为：烯烃单体、含乙烯基的硅烷偶联剂、乳化剂、引发剂、紫外线吸收剂、聚氨酯、相容剂、溶剂，获得的纺丝溶液通过气体喷纺工艺制备得到，其中各组分的质量份数为：烯烃单体50-60、含乙烯基的硅烷偶联剂20-25、乳化剂8-10、引发剂5-28、紫外线吸收剂10-12、聚氨酯3-9、相容剂2-6、溶剂100-150，所述的紫外线吸收剂选自2-羟基-4丙烯酸酯基二苯酮、纳米级二氧化钛、纳米级二氧化硅、纳米氧化锌。/n

【技术特征摘要】
1.一种防紫外纳米纤维，原料为：烯烃单体、含乙烯基的硅烷偶联剂、乳化剂、引发剂、紫外线吸收剂、聚氨酯、相容剂、溶剂，获得的纺丝溶液通过气体喷纺工艺制备得到，其中各组分的质量份数为：烯烃单体50-60、含乙烯基的硅烷偶联剂20-25、乳化剂8-10、引发剂5-28、紫外线吸收剂10-12、聚氨酯3-9、相容剂2-6、溶剂100-150，所述的紫外线吸收剂选自2-羟基-4丙烯酸酯基二苯酮、纳米级二氧化钛、纳米级二氧化硅、纳米氧化锌。


2.根据权利要求1所述的纳米纤维，其特征在于，所述烯烃单体选自乙烯、丙烯。


3.根据权利要求1所述的纳米纤维，其特征在于，所述含乙烯基的硅烷偶联剂选自乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷。


4.根据权利要求1所述的纳米纤维，其特征在于，所述引发剂选自过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰，所述溶剂选自DMF、丙酮，所述乳化剂选自十二烷基硫酸钠或非离子型乳化剂。

【专利技术属性】
技术研发人员：郭丁丁，
申请(专利权)人：泽塔纳米科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32