一种聚甲醛纤维整理剂、自修复超疏水织物及制备方法技术

本发明专利技术涉及聚甲醛功能面料技术领域，具体提供一种聚甲醛纤维整理剂、自修复超疏水织物及制备方法。所述聚甲醛纤维整理剂为星形聚合物，结构式如式(Ⅰ)所示。本发明专利技术提供的聚甲醛纤维整理剂，可在聚甲醛纤维织物中引入室温下既稳定又高度可逆的N配位硼氧六环动态共价键，能够在很大程度上弥补高强度聚合物材料链段运动能力低造成的修复和循环性能较差的问题，且结构中含有三重交联，交联密度高，可提高织物的耐久性，在制备自修复超疏水织物领域具有较高的应用推广价值。较高的应用推广价值。较高的应用推广价值。

【技术实现步骤摘要】
一种聚甲醛纤维整理剂、自修复超疏水织物及制备方法


[0001]本专利技术涉及聚甲醛功能面料
，尤其涉及一种聚甲醛纤维整理剂、自修复超疏水织物及制备方法。

技术介绍

[0002]聚甲醛纤维(Polyoxymethylene Fiber)是由聚甲醛(Polyoxymethylene， POM)经纺丝加工制备的一种合成纤维。目前，国内外聚甲醛纤维最常见的制备方法是熔融纺丝法，将其制备成纤维后不仅具有良好的尺寸稳定性能，还具有耐磨、耐溶剂、耐海水侵袭的优点，同时，还具有优良的速干和凉感性能。
[0003]随着人们生活水平的提高，对具有防水性能的聚甲醛功能织物的需求日益增加。疏水整理工艺中，氟系疏水整理剂在防水性、防油性、防污性、耐摩擦性和耐洗性等方面都有着其它疏水整理剂不可比拟的优势，是目前市场应用的主要品种。然而，氟系疏水整理剂的主流产品C8类氟系疏水整理剂在合成和使用过程中会产生全氟辛烷磺酸盐(PFOS)和全氟辛酸铵(PFOA)这两种化学物质，其具有很高的化学稳定性，在自然条件下很难降解，在植物和人体中会产生生物积累，威胁人体健康。而且，在超疏水织物使用过程中，阳光照射、空气氧化、酸雨腐蚀或物理损伤都可能造成疏水物质的分解或消耗，导致超疏水功能发生不可逆的损失。自修复超疏水织物可显著提高织物超疏水功能的稳定性，并延长其使用寿命。因此，近年来自修复超疏水织物成为研究热点。但是，由于聚甲醛纤维分子结构规整，内聚能密度较高，结晶度高达 70％以上，无定形区占比较低，且无支链结构，表面缺少活性基团，因此，聚甲醛纤维化学反应性较低，整理剂不易整理到聚甲醛纤维上，且目前的氟系疏水整理剂不但存在对人体健康有潜在危害的缺陷，且存在整理后织物易泛黄的问题。因此，研发一种新型聚甲醛纤维疏水整理剂在聚甲醛纤维表面构建稳定的无氟超疏水表面，对于扩大聚甲醛纤维的市场和纺织品疏水整理的绿色清洁生产具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0004]针对现有整理剂不易整理到聚甲醛纤维上，以及目前的氟系疏水整理剂不但存在对人体健康有潜在危害的缺陷，且存在整理后织物易泛黄的问题，本专利技术提供一种聚甲醛纤维整理剂、自修复超疏水织物及制备方法。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案是：
[0006]一种聚甲醛纤维整理剂，其结构为星形聚合物，结构式如式(Ⅰ)所示：
[0007][0008]其中，R为正十八硅烷基；n为氨基封端聚丙二醇的聚合度，n为6
‑
15。
[0009]与现有技术相比，本专利技术提供的聚甲醛纤维整理剂中含有N配位的硼氧六环结构，这种N配位的硼氧六环动态共价键在室温下能够可逆打开与重建，且可逆性较高；除此之外，硼氧六环结构上连接的配位N，还可与基于氢键作用与其他基团键合，提高自修复功能；同时，本专利技术提供的聚甲醛纤维整理剂结构中苯环上与Si相连的N可与金属离子形成金属配位键，通过N配位的硼氧六环动态共价键与上述金属配位键交联，使得疏水链段(即十八烷基硅烷基)具有很好的链迁移能力，经过磨损后，当织物表面的低表面能物质被破坏后，疏水链段可以通过交联键迁移实现超疏水功能的室温快速修复。
[0010]本专利技术提供的聚甲醛纤维整理剂，可在聚甲醛织物中引入室温下既稳定又高度可逆的动态共价键，能够在很大程度上弥补高强度聚合物材料链段运动能力低造成的修复和循环性能较差的问题，且结构中含有三重交联，交联密度高，可提高织物的耐久性，在制备自修复超疏水织物领域具有较高的应用推广价值。
[0011]本专利技术还提供了一种聚甲醛纤维整理剂的制备方法，包括如下步骤：
[0012]将邻醛基苯硼酸、氨基封端聚丙二醇和十八烷基硅烷溶于醇溶剂中，混合均匀，降温至0℃
‑
4℃，加入引发剂，保温反应2
‑
4天，萃取，干燥，得所述聚甲醛纤维整理剂。
[0013]首先，邻醛基苯硼酸和氨基封端聚丙二醇通过还原胺化反应，得中间体 1；中间体1自身进行脱水缩合反应，得中间体2；十八烷基氯硅烷水解后与中间体2进行取代反应，得所述聚甲醛纤维整理剂。具体反应过程示意式如下所示：
[0014][0015]上述示意式中曲线部分代表
[0016]优选的，所述邻醛基苯硼酸、氨基封端聚丙二醇和十八烷基硅烷的摩尔比为1.5
‑
2.5:1.5
‑
2.5:0.3
‑
0.5。
[0017]优选的，所述醇溶剂为无水乙醇。
[0018]进一步优选的，所述醇溶剂与邻醛基苯硼酸的体积摩尔比为5
‑
10:1.5
‑ꢀ
2.5，其中体积的单位是毫升。
[0019]优选的，所述引发剂为硼氢化钠、硼氢化钾或抗坏血酸中至少一种。
[0020]优选的，所述引发剂与邻醛基苯硼酸的摩尔比为1.5
‑
3.5:1.5
‑
2.5。
[0021]优选的，上述反应条件有利于提高式(Ⅰ)所示结构的聚甲醛纤维整理剂的收率和纯度。
[0022]本专利技术还提供了一种聚甲醛纤维的整理方法，至少包括如下步骤：
[0023]步骤a，将聚甲醛纤维加入第一整理液中，升温浸渍，烘干，得预处理聚甲醛纤维；
[0024]其中，所述第一整理液包括如下质量百分含量的组分：多元羧酸5％
‑ꢀ
10％、聚乙二醇1500 1.0％
‑
1.5％、次亚磷酸钠0.5
‑
1.0％，金属离子配位剂1.0
‑ꢀ
2.0％，余量为水；
[0025]步骤b，将所述聚甲醛纤维整理剂和纳米二氧化硅加入醇溶剂中，分散均匀，得第二整理液；
[0026]步骤c，将所述第二整理液整理到所述预处理聚甲醛纤维上，得自修复超疏水织物。
[0027]本专利技术提供的聚甲醛纤维的整理方法，首先通过第一整理液对聚甲醛纤维进行第一次整理，通过金属配位剂与多元羧酸形成配合物，在聚甲醛纤维表面构建粗糙结构，然后
通过在粗糙结构表面构建具有室温自修复功能的低表面能结构，协同提高疏水效果，使聚甲醛纤维具有超疏水性能，同时，金属配位剂还可与聚甲醛纤维整理剂中苯环上与Si连接的N形成金属配位键，协同N配位硼氧六环动态共价键，显著提高自修复性能。与现有超疏水涂层相比，本专利技术提供的超疏水涂层的自修复速度快，不但具有机械性能长效稳定性和无需外界刺激智能快速修复等优势，还具有抗菌性能优异等优点，且整理方法简单，绿色环保，成本低廉，具有较高的推广应用价值。
[0028]本专利技术中选择加入特定分子量的聚乙二醇1500，可有效提高整理液中各组分与聚甲醛纤维之间的相互结合力，提升整理液与聚甲醛纤维的结合牢度，还有利于提高聚甲醛纤维的导湿效果；除此之外，聚乙二醇1500还可有效防止静电聚集，提升聚甲醛纤维的抗静电性能。
[0029]优选的，步骤a中，所述多元羧酸为丁烷四羧酸、丙烷三羧酸、马来酸、柠檬酸、丁二酸、苯三酸、环丁烷四羧酸或衣康酸中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚甲醛纤维整理剂，其特征在于，其结构为星形聚合物，结构式如式(Ⅰ)所示：其中，R为正十八硅烷基，n为6
‑
15。2.权利要求1所述的聚甲醛纤维整理剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将邻醛基苯硼酸、氨基封端聚丙二醇和十八烷基硅烷溶于醇溶剂中，混合均匀，降温至0℃
‑
4℃，加入引发剂，保温反应2
‑
4天，萃取，干燥，得所述聚甲醛纤维整理剂。3.如权利要求2所述的聚甲醛纤维整理剂的制备方法，其特征在于，所述邻醛基苯硼酸、氨基封端聚丙二醇和十八烷基硅烷的摩尔比为1.5
‑
2.5:1.5
‑
2.5:0.3
‑
0.5。4.如权利要求2所述的聚甲醛纤维整理剂的制备方法，其特征在于，所述引发剂为硼氢化钠、硼氢化钾或抗坏血酸中至少一种。5.如权利要求2或4所述的聚甲醛纤维整理剂的制备方法，其特征在于，所述引发剂与邻醛基苯硼酸的摩尔比为1.5
‑
3.5:1.5
‑
2.5。6.一种聚甲醛纤维的整理方法，其特征在于，至少包括如下步骤：步骤a，将聚甲醛纤维加入第一整理液中，升温浸渍，烘干，得预处理聚甲醛纤维；其中，所述第一整理液包括如下质量百分含量的组分：多元羧酸5％
‑
10...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亚涛，金旺，赵涛，李洪娟，刘保江，刘莉莉，马小丰，郭学华，
申请(专利权)人：唐山开滦化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：