一种光触媒尼龙纤维及其制备方法、应用技术

本发明专利技术公开了一种光触媒尼龙纤维及其制备方法、应用。其包括以下步骤：①将氧化铋凝胶、己内酰胺和缩合催化剂进行熔融打浆，经原位聚合后，将所得产物经水下切粒得切片；氧化铋凝胶为扁平状结构，长轴长度200～500nm，长轴长度与短轴长度的比值1：0.5～0.75，厚度10～50nm；②将所述切片经熔融纺丝，经上油，集束，预拉伸，一次拉伸，二次拉伸，高倍牵伸即可。本发明专利技术光触媒尼龙纤维可以氧化分解周围的细菌、病毒及有害气体等有机物质及部分无机物质，同时可以起到除臭、净化空气的作用。由其制得光触媒尼龙纤维纺织套件，可实时的改善微环境空气质量，保证居住者的空气安全，在家居套件纺织品领域具有重要的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种光触媒尼龙纤维及其制备方法、应用
本专利技术涉及纺织生产
，具体涉及一种光触媒尼龙纤维及其制备方法、应用。
技术介绍
随着生活进步，舒适型和健康功能型纺织品成为发展的主体和时尚。具有光触媒效果的尼龙纤维及其织物在日光条件下具有光催化效果，能够分解环境中的游离的甲醛、苯等有机污染物，用于床上用品的纺织套件，能够改善密闭环境空气质量，实现室内空气质量的净化功能；目前具有光催化作用的纤维，光催化剂活性大，导致纤维对基体有降解作用，因此开发难度大；同时光触媒粉体分散性差、开发难度大，难以满足尼龙纤维高速纺丝要求，而涂覆整理粉体易迁移，导致光催化寿命短。因此，如何能够解决目前市场对光催化作用的纺织面料的迫切需要，实现持久光催化尼龙纤维及面料的开发具有重要意义。纺织套件主要应用在家居装饰以及床上用品等。在室内的密闭环境中，微环境的空气质量不仅影响人的身体健康，同时也影响人的生活以及工作，微环境的空气质量差，轻则导致过敏、头晕、工作效率低等问题，重则导致严重的疾病。随着人们生活质量的提高，居住的空气健康越来越受到人们的关注，尤其是能够去除甲醛、苯等有机物，以及分解其他有毒有害气体的产品，备受公众喜爱。光触媒纤维主要是具有光催化活性的材料通过共混、共聚或者表面涂覆整理的方法得到，目前采用的催化剂主要有纳米氧化钛、纳米氧化锌、纳米氮化钛等材料。若采用共混的方法制备光触媒纤维，由于具有光催化活性的材料本身具有高活性，在共混过程中，催化剂不易分散，容易团聚；而且催化降解反应主要发生在纤维表面，而共混改性过程中催化剂均匀分散在基体中，纤维内部的催化剂难以发挥作用。目前光催化应用过程中，主要是通过添加氧化铋粉体，但粉体存在易团聚，分散性差，同时片层状的氧化铋，在应用中难以分离，导致在共混添加过程中分散困难光催化效果差。若采用共聚方法制备光触媒纤维，在共聚的过程中，高温高压的操作会影响催化剂的活性，进而影响材料的聚合反应。若采用表面涂覆整理的方法制备光触媒纤维，实现面料的光催化效果，然而涂覆整理过程中粉体易迁移，导致光催化寿命短。目前通过表面涂覆整理的方法制备光触媒纤维主要有以下情形：中国专利(CN201210494068.0)公开了一种由基层面料、粘合层、光触媒涂层、纤维表层构成的光触媒面料，在基层面料上均匀地喷涂粘合剂使其形成粘合层，然后在粘合层的表面喷涂光触媒，使其形成光触媒涂层，然后在光触媒涂层上喷涂聚酯纤维，使其形成纤维表层。中国专利(CN201210573224.2)公开了一种包括织物层、光触媒层的光触媒面料，光触媒层被固定在织物层的表面或在织物层内部，光触媒层的厚度是织物层的三分之一，光触媒层是由光触媒整理液整理得到的，光触媒整理液是采用如下组分制备得到的：光触媒整理剂：6-60g，乙醇14-19g，纳米二氧化钛20g。中国专利(CN201610724961.6)公开了一种喷涂光触媒面料，其包括基础层、粘接层、光触媒层和纤维外层。基础层采用竹纤维织成，粘接层为均匀喷涂在基础层上的聚氨酯粘合剂，光触媒层采用喷涂光触媒，纤维外层采用喷涂聚酯纤维。中国专利申请(CN201610766647.4)公开了一种错位缝合喷涂光触媒面料，其包括基础层、粘接层、光触媒层和纤维外层。中国专利申请(CN201610765519.8)公开了一种抗起球喷涂光触媒面料，其包括基础层、粘接层、光触媒层和纤维外层。这两个专利申请的光触媒层喷涂整理步骤中，采用纳米Ti02复合光触媒，该纳米Ti02复合光触媒是金属掺杂纳米Ti02透明光触媒乳液，交联剂聚氨酯10-15g/L(该浓度为质量浓度)，将纳米Ti02复合光触媒倒入与涤纶织物重量1:20配好的50℃水温的浸泡液中，搅拌均匀，将清洗并脱水后的织物均匀放入浸泡液中浸泡，浸泡20min后，进行脱水，对脱水后对应织物预烘，预烘温度为120℃，时间为1min，焙烘温度125℃，时间为2min，使纳米Ti02材料牢固地吸附到织物内部。上述问题亟待解决。
技术实现思路
本专利技术实际所解决问题是克服现有技术中的光触媒面料的制备过程中存在下述缺陷：若采用共混的方法制备，不仅催化剂不易分散，容易团聚；而且催化剂均匀分散在基体中，纤维内部的催化剂难以发挥作用；若采用共聚方法制备，高温高压的操作会影响催化剂的活性，进而影响材料的聚合反应；若采用涂覆整理的方法制备，粉体光催化效果差，持久性差。本专利技术提供了一种光触媒尼龙纤维及其制备方法、应用。本专利技术主要通过以下技术方案解决上述技术问题：本专利技术提供了一种光触媒尼龙纤维的制备方法，包括以下步骤：(1)将氧化铋凝胶、己内酰胺和缩合催化剂进行熔融打浆，经原位聚合后，将所得产物经水下切粒得切片；其中，所述氧化铋凝胶为扁平状结构，扁平状结构的氧化铋凝胶的长轴长度为200～500nm，长轴长度与短轴长度的比值为1：(0.5～0.75)，厚度为10～50nm；(2)将所述切片经熔融纺丝，经上油，集束，预拉伸，一次拉伸，二次拉伸和高倍牵伸后，即得光触媒尼龙纤维；其中，所述高倍牵伸的拉伸倍数为3.0～4.5倍。步骤(1)中，所述氧化铋凝胶中的多羟基结构具有催化己内酰胺开环作用。步骤(1)中，所述氧化铋凝胶可通过本领域常规凝胶的制备方法制得，较佳地通过下述步骤制得：在酰胺型聚羧酸系减水剂的分散液中，加入硝酸铋溶液进行混合搅拌，熟化，再加入尿素溶液后，进行水热反应，即得。其中，在氧化铋凝胶的制备过程中，所述酰胺型聚羧酸系减水剂由于本身的侧链酰胺结构吸附铋离子元素，形成成核位点，然后再在一定pH值条件下反应得到偏平状结构的氧化铋凝胶。其长轴长度为200～500nm，长轴长度与短轴长度的比值为1：(0.5～0.75)(例如1:0.67)，偏平片状结构厚度为10～50nm。本申请利用氧化铋凝胶具有的多羟基结构催化己内酰胺水解开环，避免了己内酰胺需要外加水源进行催化开环聚合，同时氧化铋凝胶在水相体系中粒径小、容易分散，并且在己内酰胺开环聚合过程中，逐步的凝胶化成形扁平状的氧化铋，利于形成具有光催化活性的氧化铋的均匀分散，提高光催化效果。其中，所述酰胺型聚羧酸系减水剂可为本领域常规的侧链为酰胺型的聚羧酸系减水剂，侧链酰胺基团在减水剂链段中的质量含量较佳地为4～6％，例如5％。所述酰胺型聚羧酸系减水剂的数均分子量较佳地为2000～4000。所述酰胺型聚羧酸系减水剂较佳地为购于上海昭硕实业有限公司的8001聚羧酸减水剂、8002聚羧酸减水剂和8004聚羧酸减水剂中的一种或多种，更佳地为8004聚羧酸减水剂。其中，所述分散液中的溶剂可为本领域常规，较佳地为水。其中，所述分散液中，所述酰胺型聚羧酸系减水剂的质量分数可为本领域常规，较佳地为2～6％，更佳地为5％，上述百分比为减水剂相对于分散液质量百分比。其中，所述硝酸铋溶液中的溶剂可为本领域常规，较佳地为水。其中，所述硝酸铋溶液的浓度可为本领域常规，较佳地为1.5～2.0mol/L。其中，在整个反应液中，所述硝酸铋的浓度可为本领域常规，较佳地为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光触媒尼龙纤维的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：/n(1)将氧化铋凝胶、己内酰胺和缩合催化剂进行熔融打浆，经原位聚合后，将所得产物经水下切粒得切片；其中，所述氧化铋凝胶为扁平状结构，扁平状结构的氧化铋凝胶的长轴长度为200～500nm，长轴长度与短轴长度的比值为1：(0.5～0.75)，厚度为10～50nm；/n(2)将所述切片经熔融纺丝，经上油，集束，预拉伸，一次拉伸，二次拉伸和高倍牵伸后，即得光触媒尼龙纤维；其中，所述高倍牵伸的拉伸倍数为3.0～4.5倍。/n

【技术特征摘要】
1.一种光触媒尼龙纤维的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
(1)将氧化铋凝胶、己内酰胺和缩合催化剂进行熔融打浆，经原位聚合后，将所得产物经水下切粒得切片；其中，所述氧化铋凝胶为扁平状结构，扁平状结构的氧化铋凝胶的长轴长度为200～500nm，长轴长度与短轴长度的比值为1：(0.5～0.75)，厚度为10～50nm；
(2)将所述切片经熔融纺丝，经上油，集束，预拉伸，一次拉伸，二次拉伸和高倍牵伸后，即得光触媒尼龙纤维；其中，所述高倍牵伸的拉伸倍数为3.0～4.5倍。


2.如权利要求1所述的光触媒尼龙纤维的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述氧化铋凝胶通过下述步骤制得：在酰胺型聚羧酸系减水剂的分散液中，加入硝酸铋溶液进行混合搅拌，熟化，再加入尿素溶液后，进行水热反应，即得。


3.如权利要求2所述的光触媒尼龙纤维的制备方法，其特征在于，所述酰胺型聚羧酸系减水剂中，侧链酰胺基团的质量含量为4～6％，例如5％；
和/或，所述酰胺型聚羧酸系减水剂的数均分子量为2000～4000；
和/或，所述酰胺型聚羧酸系减水剂为8001聚羧酸减水剂、8002聚羧酸减水剂和8004聚羧酸减水剂中的一种或多种，较佳地为8004聚羧酸减水剂；
和/或，所述分散液中的溶剂为水；
和/或，所述分散液中，所述酰胺型聚羧酸系减水剂的质量分数为2～6％，较佳地为5％，上述百分比为减水剂相对于分散液质量百分比。


4.如权利要求2所述的光触媒尼龙纤维的制备方法，其特征在于，所述硝酸铋溶液中的溶剂为水；
和/或，所述硝酸铋溶液的浓度为1.5～2.0mol/L；
和/或，在整个反应液中，所述硝酸铋的浓度为0.1～0.3mol/L，较佳地为0.25mol/L；
和/或，所述硝酸铋与所述酰胺型聚羧酸系减水剂的质量比为1:0.05～1:0.20，例如1:0.15；
和/或，所述混合搅拌的温度为80～90℃；
和/或，所述熟化的时间为90～150min。


5.如权利要求2所述的光触媒尼龙纤维的制备方法，其特征在于，所述尿素溶液中的溶剂为水；
和/或，所述尿素溶液的浓度为5～7.5mol/L；
和/或，在整个反应液中，所述尿素的浓度为0.5～1.5mol/L；
和/或，所述的硝酸铋与所述尿素的摩尔质量比为1:0.01～1:0.10，例如1:0.05；
和/或，所述水热反应的温度为160～180℃，较佳地为177℃；
和/或，所述水热反应的压力为0.5～1.0MPa；
和/或，所述水热反应的时间为24～48h；
和/或，将所述氧化铋凝胶进行过滤提纯。


6.如权利要求1所述的光触媒尼龙纤维的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王若南，
申请(专利权)人：南方寝饰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31