專利名稱：一種氮摻雜納米二氧化鈦羊毛纖維表面改性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于功能紡織材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種羊毛纖維的改性方法，具體涉及一種氮摻雜納米二氧化鈦羊毛纖維表面改性的方法。
背景技術(shù)：
納米二氧化鈦被公認為當(dāng)今世界最好的光催化材料，具有安全、無毒副作用、性能穩(wěn)定、成本低廉、無二次污染、優(yōu)良的抗紫外線、抗菌和自清潔功能，將其與普通紡織材料相結(jié)合，可以保護人們免受紫外線的侵害，減少疾病傳播，還可以自清潔污潰，因此具有十分重要的實際應(yīng)用價值和發(fā)展前景。然而，銳鈦礦型納米二氧化鈦的禁帶寬度為3. 2eV，其對應(yīng)的吸收波長為387. 5nm,吸收波段僅局限于紫外線區(qū)，只能利用在太陽光中占3% 5%的紫外線，同時也限 制了二氧化鈦光催化技術(shù)在室內(nèi)的應(yīng)用，氮摻雜納米二氧化鈦將吸收波段擴展到了可見光區(qū)。因此，制備氮摻雜納米二氧化鈦羊毛纖維對于提高太陽能的利用率，推進光催化自清潔技術(shù)實用化進程具有重要作用。目前，制備納米二氧化鈦的方法主要有溶膠凝膠法、均勻沉淀法、微乳法和水熱法等。其中水熱法制備的納米顆粒具有形貌可控、晶粒發(fā)育完整、純度高、分散性好、粒徑小且分布均勻、團聚少，并且不用高溫煅燒，反應(yīng)產(chǎn)生的污染物少等優(yōu)點，因而被人們廣泛地研究。羊毛纖維作為一種天然的蛋白質(zhì)纖維，具有良好的彈性、柔和的光澤、較強的吸濕性和保暖性等優(yōu)良特性，作為高檔紡織面料一直備受消費者的青睞，但是羊毛纖維表面的鱗片結(jié)構(gòu)使其不僅天然疏水，而且容易發(fā)生氈縮，吸濕排汗速率較低，染色性能較差，如果洗滌、儲藏不當(dāng)還容易發(fā)生蟲蛀、變性等問題，因此影響了羊毛織物的風(fēng)格和尺寸穩(wěn)定，限制了羊毛服裝的使用。目前使用鈦酸四丁酯和氯化銨對羊毛纖維進行水熱改性的相關(guān)技術(shù)還沒有。納米材料在紡織行業(yè)中的應(yīng)用主要通過共混紡絲和后整理兩種方法來實現(xiàn)。共混紡絲法無法適用于天然纖維，僅能應(yīng)用于合成纖維的改性，而且納米顆粒的制備過程較為復(fù)雜，顆粒極易團聚，包裹在纖維內(nèi)部的納米顆粒也不能與氧氣、水分接觸，功能不能發(fā)揮出來，因而共混紡絲法的發(fā)展受到了限制。后整理方法一般采用溶膠-凝膠技術(shù)制備出納米二氧化鈦整理液，然后對織物進行浸潰(軋)、預(yù)烘和焙烘等處理，或采用紫外線輻照，在纖維表面包覆一層二氧化鈦顆粒，以改善織物的親水、防氈縮、抗菌和抗紫外線等性能，后整理方法雖然比較簡單，但粘合劑對納米顆粒形成包裹，影響功能的發(fā)揮，而且整理后的織物手感明顯變差，織物風(fēng)格大受影響，亦不能很好地解決納米顆粒在纖維表面均勻包覆和牢固附著等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種氮摻雜納米二氧化鈦羊毛纖維表面改性的方法，經(jīng)改性的羊毛纖維不僅不易氈縮、不易沾污，而且耐洗滌性能顯著提高。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種氮摻雜納米二氧化鈦羊毛纖維表面改性的方法，具體按照以下步驟實施步驟I、將羊毛纖維放置于配置好的碳酸鈉溶液中，進行預(yù)處理，將預(yù)處理的羊毛纖維洗凈、烘干；步驟2、配置前驅(qū)物混合溶液，利用前驅(qū)物混合溶液對預(yù)處理的羊毛纖維進行水熱改性，獲得改性后的羊毛纖維；步驟3、將改性羊毛纖維進行洗滌和烘干，完成氮摻雜納米二氧化鈦羊毛纖維表面改性。本發(fā)明的特點還在于， 步驟I具體按照以下步驟實施I)稱取羊毛纖維的質(zhì)量；2)按照I)中羊毛纖維的質(zhì)量稱取碳酸鈉，羊毛纖維與碳酸鈉的質(zhì)量比為I 4 :1，量取去離子水，將稱取的碳酸鈉倒入量取的去離子水中，使碳酸鈉充分溶解于去離子水，配置成質(zhì)量體積百分比濃度為O. 5g/L 2g/L的碳酸鈉溶液；3)將I)中稱取的羊毛纖維投入2)中配置好的碳酸鈉溶液中，于40°C 60°C條件下,將羊毛纖維在碳酸鈉溶液中浸泡IOmin 30min，完成對羊毛纖維的預(yù)處理；4)撈取出預(yù)處理的羊毛纖維，再將預(yù)處理的羊毛纖維分別用30°C 50°C丙酮和400C飛0°C無水乙醇溶液各清洗5min 15min,之后再用去離子水漂洗I 3次,最后將洗凈的羊毛纖維置于70°C 90°C條件下烘干。步驟2具體按照以下步驟實施I)稱取經(jīng)步驟I預(yù)處理后的羊毛纖維，按稱取的預(yù)處理后羊毛纖維的質(zhì)量稱取鈦酸四丁酯，預(yù)處理后羊毛纖維與鈦酸四丁酯的質(zhì)量比為2 4 :1 ;2)量取無水乙醇，將I)中稱取的鈦酸四丁酯溶解于量取的無水乙醇中，每克鈦酸四丁酯需要IOOml 150ml的無水乙醇,形成混合溶液；3)按照2)中量取的無水乙醇體積量取去離子水，無水乙醇與去離子水的體積比為I :1 6，將量取的去離子水按I :2 6分成一小份和一大份；4)將2)中得到的混合溶液劇烈攪拌后，緩慢滴加3)中量取的一小份去離子水，配置成鈦酸四丁酯的乙醇水溶液；5)按鈦酸四丁酯與氯化銨的質(zhì)量比為I :2 4稱取氯化銨，按鈦酸四丁酯與聚乙二醇的質(zhì)量比為I :1. 5 3稱取聚乙二醇，另外量取兩份去離子水，將稱取的氯化銨倒入一份量取的去離子水中配置成質(zhì)量體積百分比濃度為40g/L 80g/L的氯化銨溶液，將稱取的聚乙二醇倒入另一份量取的去離子水中配置成質(zhì)量體積百分比濃度為30g/L 60g/L的聚乙二醇溶液；6)按2)中量取中的無水乙醇的體積量取5)中配置的氯化銨溶液和聚乙二醇溶液，無水乙醇、氯化銨溶液、聚乙二醇溶液的體積比為廣6:1:1，將量取的氯化銨溶液和聚乙二醇溶液添加到4)中配置好的鈦酸四丁酯的乙醇水溶液中，并緩慢滴加入3)中剩余的大份去離子水，即可得到前驅(qū)物混合溶液；7)將I)中稱取的預(yù)處理后的羊毛纖維浸潰在6)中形成前驅(qū)物混合溶液中，浸潰時間為IOmin 20min ；
8)將7)中浸潰了前驅(qū)物混合溶液的羊毛纖維和前驅(qū)物混合溶液一起轉(zhuǎn)移至高溫高壓反應(yīng)釜中，前驅(qū)物混合溶液占高溫高壓反應(yīng)釜體積的70% 90%，密封高溫高壓反應(yīng)釜后，將高溫高壓反應(yīng)釜放置于均相反應(yīng)器中，使高溫高壓反應(yīng)釜以50 100轉(zhuǎn)/min速率運行，于100°C 130°C條件下恒溫處理Ih 3h，即可得到改性羊毛纖維。步驟3具體按照以下步驟實施I)將步驟2改性羊毛纖維取出后，用去離子水反復(fù)洗滌直至洗滌后的溶液澄清；2)將I)中洗滌干凈的羊毛纖維放置于80°C條件下烘干或自然晾干即可。本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明采用水熱合成技術(shù)，利用鈦酸四丁酯和氯化銨直接在羊毛纖維表面負載氮摻雜納米二氧化鈦晶粒，賦予羊毛纖維防氈縮、抗紫外線和自清潔功能，通過控制鈦酸丁酯和氯化銨的用量比例、反應(yīng)溫度和時間等工藝參數(shù)，優(yōu)化出最佳改性方案，該方法節(jié)省原材 料，操作簡便，纖維強度和斷裂伸長率損失較小。測試結(jié)果表明，改性后的羊毛纖維在經(jīng)過30次標準洗滌之后，沒有發(fā)生明顯的氈縮現(xiàn)象，而且改性后的羊毛纖維還具有自清潔功能。


圖I是羊毛纖維使用鈦酸四丁酯和氯化銨水熱改性前的掃描電鏡照片；圖2是采用本發(fā)明方法對羊毛纖維使用鈦酸四丁酯和氯化銨水熱改性后的掃描電鏡照片；圖3是采用本發(fā)明方法對羊毛纖維使用鈦酸四丁酯和氯化銨水熱改性后納米二氧化鈦顆粒的X射線衍射譜圖；圖4是采用本發(fā)明方法使用鈦酸四丁酯和氯化銨水熱改性前、后的紫外線可見光漫反射光譜曲線。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明進行詳細說明。本發(fā)明氮摻雜納米二氧化鈦羊毛纖維表面改性的方法，具體按照以下步驟實施步驟I、將羊毛纖維放置于配置好的碳酸鈉溶液中，進行預(yù)處理，將預(yù)處理的羊毛纖維洗凈、烘干；I)稱取羊毛纖維的質(zhì)量；2)按照I)中羊毛纖維的質(zhì)量稱取碳酸鈉，羊毛纖維與碳酸鈉的質(zhì)量比為I 4 :1，量取去離子水，將稱取的碳酸鈉倒入量取的去離子水中，使碳酸鈉充分溶解于去離子水，配置成質(zhì)量體積百分比濃度為O. 5g/L 2g/L的碳酸鈉溶液；3)將I)中稱取的羊毛纖維投入2)中配置好的碳酸鈉溶液中，于40°C 60°C條件下,將羊毛纖維在碳酸鈉溶液中浸泡IOmin 30min，完成對羊毛纖維的預(yù)處理；4)撈取出預(yù)處理的羊毛纖維，再將預(yù)處理的羊毛纖維分別用30°C 50°C丙酮和400C飛0°C無水乙醇溶液各清洗5min 15min,之后再用去離子水漂洗I 3次,最后將洗凈的羊毛纖維置于70°C 90°C條件下烘干。步驟2、配置前驅(qū)物混合溶液，利用前驅(qū)物混合溶液對預(yù)處理的羊毛纖維進行水熱改性，獲得改性后的羊毛纖維；I)稱取經(jīng)步驟I預(yù)處理后的羊毛纖維，按稱取的預(yù)處理后羊毛纖維的質(zhì)量稱取鈦酸四丁酯，預(yù)處理后羊毛纖維與鈦酸四丁酯的質(zhì)量比為2 4 :1 ;2)量取無水乙醇，將I)中稱取的鈦酸四丁酯溶解于量取的無水乙醇中，每克鈦酸四丁酯需要IOOml 150ml的無水乙醇,形成混合溶液；3)按照2)中量取的無水乙醇體積量取去離子水，無水乙醇與去離子水的體積比為I :1 6，將量取的去離子水按I :2 6分成一小份和一大份；4)將2)中得到的混合溶液劇烈攪拌后，緩慢滴加3)中量取的一小份去離子水，配置成鈦酸四丁酯的乙醇水溶液；5)按鈦酸四丁酯與氯化銨的質(zhì)量比為I :2 4稱取氯化銨，按鈦酸四丁酯與聚乙二醇的質(zhì)量比為I :1. 5 3稱取聚乙二醇，另外量取兩份去離子水，將稱取的氯化銨倒入一·份量取的去離子水中配置成質(zhì)量體積百分比濃度為40g/L 80g/L的氯化銨溶液，將稱取的聚乙二醇倒入另一份量取的去離子水中配置成質(zhì)量體積百分比濃度為30g/L 60g/L的聚乙二醇溶液；6)按2)中量取中的無水乙醇的體積量取5)中配置的氯化銨溶液和聚乙二醇溶液，無水乙醇、氯化銨溶液、聚乙二醇溶液的體積比為廣6:1:1，將量取的氯化銨溶液和聚乙二醇溶液添加到4)中配置好的鈦酸四丁酯的乙醇水溶液中，并緩慢滴加入3)中剩余的大份去離子水，即可得到前驅(qū)物混合溶液；7)將I)中稱取的預(yù)處理后的羊毛纖維浸潰在6)中形成前驅(qū)物混合溶液中，浸潰時間為IOmin 20min ；8)將7)中浸潰了前驅(qū)物混合溶液的羊毛纖維和前驅(qū)物混合溶液一起轉(zhuǎn)移至高溫高壓反應(yīng)釜中，前驅(qū)物混合溶液占高溫高壓反應(yīng)釜體積的70% 90%，密封高溫高壓反應(yīng)釜后，將高溫高壓反應(yīng)釜放置于均相反應(yīng)器中，使高溫高壓反應(yīng)釜以50 100轉(zhuǎn)/min速率運行，于100°C 130°C條件下恒溫處理Ih 3h，即可得到改性羊毛纖維。步驟3、將改性羊毛纖維進行洗滌和烘干，完成氮摻雜納米二氧化鈦羊毛纖維表面改性；I)將步驟2改性羊毛纖維取出后，用去離子水反復(fù)洗滌直至洗滌后的溶液澄清；2)將I)中洗滌干凈的羊毛纖維放置于80°C條件下烘干或自然晾干即可。圖I和圖2分別是羊毛纖維使用鈦酸四丁酯和氯化銨水熱改性前、后的掃描電鏡照片，可以看出未改性的羊毛纖維表面十分光滑、干凈；而經(jīng)過鈦酸四丁酯和氯化銨水熱改性之后，纖維表面包覆了一層薄膜狀物質(zhì)，同時還粘附有一些細小的顆粒，高倍電鏡照片顯示，該薄膜是由納米級晶粒構(gòu)成。圖3是采用本發(fā)明方法對羊毛纖維使用鈦酸四丁酯和氯化銨水熱改性后納米二氧化鈦顆粒的X射線衍射譜圖。可以看出，衍射角2Θ為25。、38。、48。、54。、56。、63。、68。、70。和 75。左右出現(xiàn)衍射峰，與標準譜圖 JCPDF卡片比較可知，羊毛纖維表面包覆物為銳鈦礦型納米二氧化鈦，分別對應(yīng)著(101)、(004)、(200)、(105)、(211)、(204)、(116)、(220)和(215)晶面，同時在 23。(100)、32。(110)和58° (211)處出現(xiàn)了氯化銨的衍射峰。圖4是采用本發(fā)明方法使用鈦酸四丁酯和氯化銨水熱改性前、后的紫外線可見光漫反射光譜曲線?？梢钥闯?，由于納米二氧化鈦薄膜中摻雜有氮元素，使得羊毛纖維改性前、后的漫反射光譜曲線在200 500nm波段幾乎重合，500 800nm波段改性后的羊毛纖維反射率有所增大。根據(jù)國家標準GB/T 4711-84《羊毛單纖維斷裂強力和伸長試驗方法》，用YG001N型單纖維電子強力儀測定羊毛纖維改性前、后的斷裂強度和斷裂伸長率。根據(jù)國家標準GB/T 8629-2001《紡織品試驗用家庭洗滌和干燥程序》對鈦酸四丁酯和氯化銨水熱改性后的羊毛纖維進行30次標準洗滌和干燥，選用A型洗衣機，7A洗滌程序，C型干燥程序。采用絞盤法用Y151型纖維摩擦系數(shù)儀測定羊毛纖維的摩擦阻力，并根據(jù)公式(I)和(2)分別計算羊毛纖維的摩擦系數(shù)μ和摩擦效應(yīng)δ。摩擦系數(shù)μ = O. 733[lg fQ-lg(fQ-m)] (I)式中fQ為纖維兩端張力夾的重量(215g) ；m為扭 力天平讀數(shù)。
摩擦效應(yīng)S =(2)
Ma +Ms式中μ a為逆鱗片摩擦系數(shù)；μ s為順鱗片摩擦系數(shù)。將O. 3g的羊毛纖維平鋪在玻璃托盤上，在其表面滴加5ml、質(zhì)量濃度為13. 27mg/L的葉綠素溶液，然后放在太陽光下進行照射，照度為8. OX IO4勒克斯，記錄葉綠素污染的綠色羊毛變?yōu)榘咨蛎臅r間，來評價自清潔性能。從原理方面說明本發(fā)明的有益效果所在(I)本發(fā)明采用水熱法在制備氮摻雜的納米二氧化鈦晶體的同時，直接在羊毛纖維表面進行包覆，通過調(diào)節(jié)鈦酸四丁酯和羊毛纖維的用量比，無水乙醇和去離子水的用量t匕，氯化銨和聚乙二醇的用量，以及反應(yīng)溫度和時間，優(yōu)化出最佳改性工藝。當(dāng)鈦酸四丁酯與羊毛纖維的質(zhì)量比為I :4 I :2時，可以在羊毛纖維表面包覆具有一定厚度、均勻的納米二氧化鈦薄膜；當(dāng)鈦酸四丁酯與羊毛纖維的質(zhì)量比小于I :4時，鈦酸四丁酯用量相對較少，羊毛纖維表面包覆的納米二氧化鈦薄膜不完全；當(dāng)鈦酸四丁酯與羊毛纖維的質(zhì)量比大于I :2時，溶液中殘留的納米二氧化鈦顆粒相對比較多，羊毛纖維表面包覆層相對較厚，結(jié)合牢度不好。(2)反應(yīng)介質(zhì)選用無水乙醇和去離子水的混合溶液，能夠較好地控制納米二氧化鈦的晶粒大小當(dāng)無水乙醇與去離子水體積比在I :1 6時，生成的銳鈦礦型納米二氧化鈦晶粒尺寸小于IOnm;當(dāng)無水乙醇與去離子水體積比小于I :1時，無水乙醇比較浪費；當(dāng)無水乙醇與去離子水體積比大于I :6時，納米二氧化鈦晶粒尺寸明顯增大。(3)添加氯化銨可以增強銳鈦礦型納米二氧化鈦的光催化活性。由于氮元素對有機污染物具有一定的吸附能力，同時對可見光也有一定的吸收，使得氮摻雜納米二氧化鈦表面對污染物的光催化分解速率提高。當(dāng)鈦酸四丁酯與氯化銨的質(zhì)量比為I :2 4，氮元素摻雜濃度最佳，光催化活性達到最高；當(dāng)鈦酸四丁酯與氯化銨的質(zhì)量比小于I :2時，氮元素摻雜濃度偏低，起不到螯合增強效果；當(dāng)鈦酸四丁酯與氯化銨的質(zhì)量比大于I :4時，羊毛纖維容易發(fā)黃，同時氮元素摻雜濃度偏高，影響了二氧化鈦光吸收。當(dāng)鈦酸四丁酯與聚乙二醇的質(zhì)量比為I :1. 5 3時，能夠有效防止納米二氧化鈦顆粒團聚；當(dāng)鈦酸四丁酯與聚乙二醇的質(zhì)量比小于I :1. 5或大于I :3時，都容易發(fā)生團聚。(4)反應(yīng)溫度和時間不僅影響著納米二氧化鈦的晶相、晶化程度、形貌和粒子尺寸，而且對羊毛纖維的物理化學(xué)性能影響較大。隨著反應(yīng)溫度的升高或者時間的延長，羊毛纖維的斷裂強度和斷裂伸長率下降明顯。當(dāng)反應(yīng)溫度在100 130°C、反應(yīng)時間在I 3h時，羊毛纖維強度損傷小，納米二氧化鈦包覆效果好；當(dāng)反應(yīng)溫度低于100°C、時間少于Ih時，納米二氧化鈦晶型發(fā)育不好，光催化活性降低；當(dāng)反應(yīng)溫度高于130°C、反應(yīng)時間超過3h時，生成的納米二氧化鈦晶粒較大，羊毛纖維發(fā)黃、變脆。實施例I稱取O. 4g羊毛纖維，按羊毛纖維的質(zhì)量稱取碳酸鈉O. Ig,量取200mL去離子水，將O. Ig碳酸鈉倒入200mL去離子水中，使碳酸鈉充分溶解于去離子水，配置成質(zhì)量體積百分比濃度為O. 5g/L的碳酸鈉溶液，將O. 4g羊毛纖維投入配置好的碳酸鈉溶液中，于40°C條件下，將羊毛纖維在碳酸鈉溶液中浸泡lOmin，完成對羊毛纖維的預(yù)處理，撈取出預(yù)處理的羊毛纖維，再將預(yù)處理的羊毛纖維分別用30°C丙酮和40°C無水乙醇溶液各清洗5min，之后再用去離子水漂洗I次，最后將洗凈的羊毛纖維置于70°C條件下烘干；將O. Ig的鈦酸四丁酯溶解在IOml的無水乙醇溶液中，劇烈攪拌，緩慢滴加IOml的去離子水，再添加IOml濃度為40g/L的氯化銨和IOml濃度為30g/L的聚乙二醇，補充剩余的50ml去離子水得到前驅(qū) 物混合溶液，將預(yù)處理后的羊毛纖維浸潰在前驅(qū)物混合溶液中l(wèi)Omin，將浸潰了前驅(qū)物混合溶液的羊毛纖維和前驅(qū)物混合溶液一起轉(zhuǎn)移至高溫高壓反應(yīng)釜中，前驅(qū)物混合溶液占高溫高壓反應(yīng)釜體積的90%，密封高溫高壓反應(yīng)釜后，將高溫高壓反應(yīng)釜放置于均相反應(yīng)器中，使高溫高壓反應(yīng)釜以50轉(zhuǎn)/min，于100°C條件下恒溫處理3h，得到改性羊毛纖維；將改性羊毛纖維取出后，用去離子水反復(fù)洗滌直至洗滌后的溶液澄清，將洗滌干凈的羊毛纖維放置于80°C條件下烘干或自然晾干即可。根據(jù)國家標準GB/T 4711-84《羊毛單纖維斷裂強力和伸長試驗方法》，用YGOOlN型單纖維電子強力儀測定羊毛纖維改性前、后的斷裂強力和斷裂伸長率。其中未改性的羊毛纖維平均斷裂強度為I. 51cN/dteX，平均斷裂伸長率為43. 5% ;而鈦酸四丁酯和氯化銨改性后的羊毛纖維平均斷裂強度為I. 50cN/dteX，平均斷裂伸長率為45. 4%。根據(jù)國家標準GB/T 8629-2001《紡織品試驗用家庭洗滌和干燥程序》對鈦酸四丁酯和氯化銨水熱改性后的羊毛纖維進行30次標準洗滌和干燥，選用A型洗衣機，7A洗滌程序，C型干燥程序。采用絞盤法用Y151型纖維摩擦系數(shù)儀測定羊毛纖維的摩擦系數(shù)和摩擦效應(yīng)。其中未改性的羊毛纖維靜態(tài)摩擦效應(yīng)為27. 8%，動態(tài)摩擦效應(yīng)為12. 3% ;而鈦酸四丁酯和氯化銨改性后的羊毛纖維靜態(tài)摩擦效應(yīng)為19. 3%，動態(tài)摩擦效應(yīng)為10.8%。將羊毛纖維平鋪在玻璃托盤上，滴加5ml、13. 27mg/L的葉綠素溶液，用8. OX IO4勒克斯太陽光輻照。鈦酸四丁酯和氯化銨改性后的羊毛纖維輻照43min后綠色消失，而未改性的羊毛纖維仍然留有綠色殘潰。實施例2稱取O. 4g羊毛纖維，按羊毛纖維的質(zhì)量稱取碳酸鈉O. 4g，量取200mL去離子水，將O. 4g碳酸鈉倒入200mL去離子水中，使碳酸鈉充分溶解于去離子水，配置成質(zhì)量體積百分比濃度為2g/L的碳酸鈉溶液，將O. 4g羊毛纖維投入配置好的碳酸鈉溶液中，于60°C條件下，將羊毛纖維在碳酸鈉溶液中浸泡30min，完成對羊毛纖維的預(yù)處理，撈取出預(yù)處理的羊毛纖維，再將預(yù)處理的羊毛纖維分別用40°C丙酮和50°C無水乙醇溶液各清洗5min，之后再用去離子水漂洗3次，最后將洗凈的羊毛纖維置于90°C條件下烘干；將O. 2g的鈦酸四丁酯溶解在30ml的無水乙醇溶液中，劇烈攪拌，緩慢滴加IOml的去離子水，再添加5ml濃度為80g/L的氯化銨和5ml濃度為60g/L的聚乙二醇，補充剩余的20ml去離子水得到前驅(qū)物混合溶液，將預(yù)處理后的羊毛纖維浸潰在前驅(qū)物混合溶液中20min，將浸潰了前驅(qū)物混合溶液的羊毛纖維和前驅(qū)物混合溶液一起轉(zhuǎn)移至高溫高壓反應(yīng)釜中，前驅(qū)物混合溶液占高溫高壓反應(yīng)釜體積的70%，密封高溫高壓反應(yīng)釜后，將高溫高壓反應(yīng)釜放置于均相反應(yīng)器中，使高溫高壓反應(yīng)釜以100轉(zhuǎn)/min，于130°C條件下恒溫處理lh，得到改性羊毛纖維；將改性羊毛纖維取出后，用去離子水反復(fù)洗滌直至洗滌后的溶液澄清，將洗滌干凈的羊毛纖維放置于80°C條件下烘干或自然晾干即可。根據(jù)國家標準GB/T 4711-84《羊毛單纖維斷裂強力和伸長試驗方法》，用YG001N型單纖維電子強力儀測定羊毛纖維改性前、后的斷裂強力和斷裂伸長率。其中未改性的羊毛纖維平均斷裂強度為I. 51cN/dteX，平均斷裂伸長率為43. 5% ;而鈦酸四丁酯和氯化銨改性后的羊毛纖維平均斷裂強度為I. 53cN/dteX，平均斷裂伸長率為47. 1%。根據(jù)國家標準GB/T 8629-2001《紡織品試驗用家庭洗滌和干燥程序》對鈦酸四丁酯和氯化銨水熱改性后的羊毛纖維進行30次標準洗滌和干燥，選用A型洗衣機，7A洗滌程序，C型干燥程序。采用絞盤法用Y151型纖維摩擦系數(shù)儀測定羊毛纖維的摩擦系數(shù)和摩擦效應(yīng)。其中未改性的羊毛纖維靜態(tài)摩擦效應(yīng)為27. 8%，動態(tài)摩擦效應(yīng)為12. 3% ;而鈦酸四丁酯和氯化銨改性后的羊 毛纖維靜態(tài)摩擦效應(yīng)為16. 5%，動態(tài)摩擦效應(yīng)為9. 4%。將羊毛纖維平鋪在玻璃托盤上，滴加5ml、13. 27mg/L的葉綠素溶液，用8. OX IO4勒克斯太陽光輻照。鈦酸四丁酯和氯化銨改性后的羊毛纖維輻照15min后綠色消失，而未改性的羊毛纖維仍然留有綠色殘潰。實施例3稱取O. 4g羊毛纖維，按羊毛纖維的質(zhì)量稱取碳酸鈉O. 2g，量取200mL去離子水，將O. 2g碳酸鈉倒入200mL去離子水中，使碳酸鈉充分溶解于去離子水，配置成質(zhì)量體積百分比濃度為lg/L的碳酸鈉溶液，將O. 4g羊毛纖維投入配置好的碳酸鈉溶液中，于50°C條件下，將羊毛纖維在碳酸鈉溶液中浸泡20min，完成對羊毛纖維的預(yù)處理，撈取出預(yù)處理的羊毛纖維，再將預(yù)處理的羊毛纖維分別用50°C丙酮和60°C無水乙醇溶液各清洗lOmin，之后再用去離子水漂洗2次，最后將洗凈的羊毛纖維置于80°C條件下烘干；將O. 15g的鈦酸四丁酯溶解在20mL的無水乙醇溶液中，劇烈攪拌，緩慢滴加IOmL的去離子水，再添加IOml濃度為50g/L的氯化銨和IOml濃度為40gL的聚乙二醇，補充剩余的30ml去離子水得到前驅(qū)物混合溶液，將預(yù)處理后的羊毛纖維浸潰在前驅(qū)物混合溶液中15min，將浸潰了前驅(qū)物混合溶液的羊毛纖維和前驅(qū)物混合溶液一起轉(zhuǎn)移至高溫高壓反應(yīng)釜中，前驅(qū)物混合溶液占高溫高壓反應(yīng)釜體積的80%，密封高溫高壓反應(yīng)釜后，將高溫高壓反應(yīng)釜放置于均相反應(yīng)器中，使高溫高壓反應(yīng)釜以80轉(zhuǎn)/min，于IlCTC條件下恒溫處理2h，得到改性羊毛纖維；將改性羊毛纖維取出后，用去離子水反復(fù)洗滌直至洗滌后的溶液澄清，將洗滌干凈的羊毛纖維放置于80°C條件下烘干或自然晾干即可。根據(jù)國家標準GB/T 4711-84《羊毛單纖維斷裂強力和伸長試驗方法》，用YGOOlN型單纖維電子強力儀測定羊毛纖維改性前、后的斷裂強力和斷裂伸長率。其中未改性的羊毛纖維平均斷裂強度為I. 51cN/dteX，平均斷裂伸長率為43. 5% ;而鈦酸四丁酯和氯化銨改性后的羊毛纖維平均斷裂強度為I. 51cN/dteX，平均斷裂伸長率為44. 7%。根據(jù)國家標準GB/T 8629-2001《紡織品試驗用家庭洗滌和干燥程序》對鈦酸四丁酯和氯化銨水熱改性后的羊毛纖維進行30次標準洗滌和干燥，選用A型洗衣機，7A洗滌程序，C型干燥程序。采用絞盤法用Y151型纖維摩擦系數(shù)儀測定羊毛纖維的摩擦系數(shù)和摩擦效應(yīng)。其中未改性的羊毛纖維靜態(tài)摩擦效應(yīng)為27. 8%，動態(tài)摩擦效應(yīng)為12. 3% ;而鈦酸四丁酯和氯化銨改性后的羊毛纖維靜態(tài)摩擦效應(yīng)為21. 2%，動態(tài)摩擦效應(yīng)為10. 3%。將羊毛纖維平鋪在玻璃托盤上，滴加5ml、13. 27mg/L的葉綠素溶液，用8. OX IO4勒克斯太陽光輻照。鈦酸四丁酯和氯化銨改 性后的羊毛纖維輻照32min后綠色消失，而未改性的羊毛纖維仍然留有綠色殘潰。
權(quán)利要求
1.一種氮摻雜納米二氧化鈦羊毛纖維表面改性的方法，其特征在于，具體按照以下步驟實施 步驟I、將羊毛纖維放置于配置好的碳酸鈉溶液中，進行預(yù)處理，將預(yù)處理的羊毛纖維洗凈、烘干； 步驟2、配置前驅(qū)物混合溶液，利用前驅(qū)物混合溶液對預(yù)處理的羊毛纖維進行水熱改性，獲得改性后的羊毛纖維； 步驟3、將改性羊毛纖維進行洗滌和烘干，完成氮摻雜納米二氧化鈦羊毛纖維表面改性。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氮摻雜納米二氧化鈦羊毛纖維表面改性的方法，其特征在于，所述步驟I具體按照以下步驟實施 1)稱取羊毛纖維的質(zhì)量； 2)按照I)中羊毛纖維的質(zhì)量稱取碳酸鈉，羊毛纖維與碳酸鈉的質(zhì)量比為I 4:1，量取去離子水，將稱取的碳酸鈉倒入量取的去離子水中，使碳酸鈉充分溶解于去離子水，配置成質(zhì)量體積百分比濃度為O. 5g/L 2g/L的碳酸鈉溶液； 3)將I)中稱取的羊毛纖維投入2)中配置好的碳酸鈉溶液中，于40°C 60°C條件下，將羊毛纖維在碳酸鈉溶液中浸泡IOmin 30min,完成對羊毛纖維的預(yù)處理； 4)撈取出預(yù)處理的羊毛纖維，再將預(yù)處理的羊毛纖維分別用30°C 50°C丙酮和400C飛0°C無水乙醇溶液各清洗5min 15min,之后再用去離子水漂洗I 3次,最后將洗凈的羊毛纖維置于70°C 90°C條件下烘干。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氮摻雜納米二氧化鈦羊毛纖維表面改性的方法，其特征在于，所述步驟2具體按照以下步驟實施 1)稱取經(jīng)步驟I預(yù)處理后的羊毛纖維，按稱取的預(yù)處理后羊毛纖維的質(zhì)量稱取鈦酸四丁酯，預(yù)處理后羊毛纖維與鈦酸四丁酯的質(zhì)量比為2 4 :1 ; 2)量取無水乙醇，將I)中稱取的鈦酸四丁酯溶解于量取的無水乙醇中，每克鈦酸四丁酯需要IOOml 150ml的無水乙醇,形成混合溶液； 3)按照2)中量取的無水乙醇體積量取去離子水，無水乙醇與去離子水的體積比為I:I 6，將量取的去離子水按I :2 6分成一小份和一大份； 4)將2)中得到的混合溶液劇烈攪拌后，緩慢滴加3)中量取的一小份去離子水，配置成鈦酸四丁酯的乙醇水溶液； 5)按鈦酸四丁酯與氯化銨的質(zhì)量比為I:2 4稱取氯化銨，按鈦酸四丁酯與聚乙二醇的質(zhì)量比為I : I. 5 3稱取聚乙二醇，另外量取兩份去離子水，將稱取的氯化銨倒入一份量取的去離子水中配置成質(zhì)量體積百分比濃度為40g/L 80g/L的氯化銨溶液，將稱取的聚乙二醇倒入另一份量取的去離子水中配置成質(zhì)量體積百分比濃度為30g/L 60g/L的聚乙二醇溶液； 6)按2)中量取中的無水乙醇的體積量取5)中配置的氯化銨溶液和聚乙二醇溶液，無水乙醇、氯化銨溶液、聚乙二醇溶液的體積比為1飛I: I，將量取的氯化銨溶液和聚乙二醇溶液添加到4)中配置好的鈦酸四丁酯的乙醇水溶液中，并緩慢滴加入3)中剩余的大份去離子水，即可得到前驅(qū)物混合溶液； 7)將I)中稱取的預(yù)處理后的羊毛纖維浸潰在6)中形成前驅(qū)物混合溶液中，浸潰時間為 IOmin 20min ； 8)將7)中浸潰了前驅(qū)物混合溶液的羊毛纖維和前驅(qū)物混合溶液一起轉(zhuǎn)移至高溫高壓反應(yīng)釜中，前驅(qū)物混合溶液占高溫高壓反應(yīng)釜體積的70% 90%，密封高溫高壓反應(yīng)釜后，將高溫高壓反應(yīng)釜放置于均相反應(yīng)器中，使高溫高壓反應(yīng)釜以50 100轉(zhuǎn)/min速率運行，于100°C 130°C條件下恒溫處理Ih 3h，即可得到改性羊毛纖維。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氮摻雜納米二氧化鈦羊毛纖維表面改性的方法，其特征在 于，所述步驟3具體按照以下步驟實施 1)將步驟2改性羊毛纖維取出后，用去離子水反復(fù)洗滌直至洗滌后的溶液澄清； 2)將I)中洗滌干凈的羊毛纖維放置于80°C條件下烘干或自然晾干即可。
全文摘要
本發(fā)明公開的一種氮摻雜納米二氧化鈦羊毛纖維表面改性的方法，具體按照以下步驟實施步驟1、將羊毛纖維放置于配置好的碳酸鈉溶液中，進行預(yù)處理，將預(yù)處理的羊毛纖維洗凈、烘干；步驟2、配置前驅(qū)物混合溶液，利用前驅(qū)物混合溶液對預(yù)處理的羊毛纖維進行水熱改性，獲得改性后的羊毛纖維；步驟3、將改性羊毛纖維進行洗滌和烘干，完成氮摻雜納米二氧化鈦羊毛纖維表面改性。采用本發(fā)明方法改性的毛織物不僅不易氈縮、不易沾污，而且耐洗滌性能顯著提高。
文檔編號D06M11/62GK102912621SQ20121040299
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月18日
發(fā)明者張輝, 張興濤 申請人:西安工程大學(xué)