一种耐久抗静电涤纶织物的制备方法与流程

本发明属于功能改性涤纶织物，涉及一种耐久抗静电涤纶织物的制备方法。背景技术：1、涤纶（polyethlene terephthalate，pet）纤维是产量最大的合成纤维品种，约占合成纤维总产量的90%。pet纤维因其结实耐用、不易变形、易洗快干等优异性能而被广泛应用在生产服装面料和工业制品等领域，但由于其聚酯分子结构中缺乏亲水性基团，导致其吸湿、透湿性差，标准回潮率仅有0.4%~0.5%，即使在100%相对湿度下的吸湿率也仅有0.6%~0.8%，这严重影响了涤纶服装或装饰品的使用舒适性。并且，对于涤纶织物而言，在干燥的环境下由于亲水性差易产生静电，存在安全隐患。为了解决这个问题，通常会采取各种手段来赋予织物表面一定的亲水性，从而提高其导电性，达到提高抗静电性的目的。2、为了改善涤纶纤维的亲水性，纺织行业主要采取的方法包括表面形态结构改性、亲水性整理剂的吸附固着和表面接枝改性等。尽管这些方法在一定程度上提高了涤纶纤维的亲水性，但仍然存在一些显著的缺陷。3、表面形态结构改性虽然可以通过各种物理或化学手段赋予纤维异形截面或表面凹凸不平结构，增加水对纤维表面的浸润和接触面积，从而改善涤纶亲水性能。但是这对涤纶的生产工艺提出了更高要求，织造难度大，效率低，成本增加，且易产生毛丝。虽然可间接改善纤维集合体的亲水性能，但对涤纶自身的亲水性能没有明显改善。4、利用亲水整理剂浸渍法后整理是最常见易行的手段，可以提高纤维的亲水性和抗静电性能。例如，文献1（涤纶亲水柔软整理工艺参数研究, 染整技术 34(2012) 12-14）用聚酯聚醚有机硅三元嵌段共聚型整理剂dp-9993对涤纶织物进行后整理，当整理工艺为整理剂15 g/l二浸二轧（轧液率70%~80%）—预烘（110℃，180s）—焙烘（180℃，60s）时，涤纶织物的径向毛效由12.5cm升至20cm，静电半衰期降低至0.54s；然而存在下列问题：（1）耐久性差；（2）亲水整理剂在织物上还会残留，对人体可能存在安全隐患。文献2（涤纶亲水整理剂ls的合成及应用, 染整技术 34(2012) 45-49）利用邻苯二甲酸酐与聚乙二醇合成聚酯聚醚亲水剂ls，可将涤纶织物的润湿时间降低至4.05s，而5次洗涤后恢复到25.81s，存在水耗能耗高、耐久性不佳等问题。5、表面接枝改性是一种可获得比较长久有效亲水性能的方法。例如，文献3（等离子体接枝反应对涤纶织物亲水性能的影响, 纺织学报 31(2010) 74-78）利用聚合单体及氩等离子体对涤纶织物进行亲水改性，表面润湿时间为2.9s，水分扩散速度为7.2mm/s，但经10次洗涤后润湿时间和水分扩散速度分别下降了41.3%和41.7%。然而此类亲水整理的技术尚存在如下问题：（1）常用的亲水剂大多为合成亲水剂，其安全性与生态性尚需进一步提高；（2）常用的交联剂的环保性也值得关注，不符合绿色纺织工业的发展要求；（3）纺织品处理方式上仍常用浸渍法处理，不仅效率低，而且产生大量废水，增加了环境负担。6、因此，研究一种耐久抗静电涤纶织物的制备方法，以解决现有技术中存在的问题，具有十分重要的意义。技术实现思路1、本发明的目的是解决现有技术中存在的问题，提供一种耐久抗静电涤纶织物的制备方法。2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：3、一种耐久抗静电涤纶织物的制备方法，首先对涤纶织物进行表面活化处理，再将表面活化处理后的涤纶织物浸轧羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖（cas：9012-76-4）溶液，羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖为生物质衍生物阳离子，可以降低后续涤纶表面阴离子电荷与丁烷四羧酸、柠檬酸、儿茶素、咖啡酸之间的排斥力，减小分子间的距离，从而促进后续交联作用，然后采用反应型生物质抗静电墨水对浸轧羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖溶液后的涤纶织物进行雾化喷涂，之后在焙烘的条件下进行催化交联反应，反应后用水漂洗，最后对反应后的涤纶织物进行等离子体处理，制得耐久抗静电涤纶织物；4、对涤纶织物进行表面活化处理的方法为：将涤纶织物置于天然共晶溶剂中，在60~80℃的温度下处理30~60min，对涤纶织物表面进行局部刻蚀，表面部分大分子断裂从而提高织物表面反应性羟基含量；5、天然共晶溶剂由氢键供体和氢键受体组成，氢键供体和氢键受体的摩尔比为0.5~4:1；6、基于pet表面羟基含量、强力损失程度考虑，天然共晶溶剂中氢键受体/氢键供体比例过高、处理温度过高、时间过长会造成涤纶纤维降解严重，影响最终产品使用时的品质；7、反应型生物质抗静电墨水是将壳聚糖、儿茶素、咖啡酸、茶皂素、柠檬酸、丁烷四羧酸和植酸钠混合后溶于水中配制得到的，柠檬酸和咖啡酸为壳聚糖提供酸性而使其溶解，从而各组分在水中均能溶解。8、作为优选的技术方案：9、如上所述的一种耐久抗静电涤纶织物的制备方法，涤纶织物与天然共晶溶剂的质量体积比为1g:100ml。10、如上所述的一种耐久抗静电涤纶织物的制备方法，氢键供体为d-葡萄糖、d-果糖、柠檬酸、l-苹果酸、木糖醇或薄荷醇，氢键受体为氯化胆碱、甜菜碱或脯氨酸。11、如上所述的一种耐久抗静电涤纶织物的制备方法，反应型生物质抗静电墨水的配置过程为：将壳聚糖、儿茶素、咖啡酸、茶皂素、柠檬酸、丁烷四羧酸（btca）和植酸钠混合后溶于水中，先在磁力搅拌器中以800rpm搅拌速度搅拌20min，再在超声波处理器中以100~500w的功率处理5~20min。12、如上所述的一种耐久抗静电涤纶织物的制备方法，壳聚糖、儿茶素、咖啡酸、茶皂素、柠檬酸、丁烷四羧酸和植酸钠的质量比为1:2~6:2~6:4~5:6~10:6~10:8~10；反应型生物质抗静电墨水的总浓度为20~50g/l。13、如上所述的一种耐久抗静电涤纶织物的制备方法，羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖溶液的浓度为1~5g/l；表面活化处理后的涤纶织物浸轧羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖溶液的轧余率为50~80%。14、如上所述的一种耐久抗静电涤纶织物的制备方法，焙烘的条件是指，先在80℃预烘60min，再在100~140℃焙烘2~15min。15、如上所述的一种耐久抗静电涤纶织物的制备方法，等离子体处理的气氛为氧气，功率为5~30w，时间为1~3min，等离子体处理功率过高、时间过长会造成表面亲水薄膜脱落，甚至涤纶织物强力损失。16、如上所述的一种耐久抗静电涤纶织物的制备方法，未经皂洗时，耐久抗静电涤纶织物的峰值电压为52~250v，静电半衰期为0.2s~43s；17、与未经皂洗时相比，经5次皂洗后，耐久抗静电涤纶织物的峰值电压变化不超过8%，静电半衰期变化不超过20%；18、与未经皂洗时相比，经20次皂洗后，耐久抗静电涤纶织物的峰值电压变化不超过15% 287.5，静电半衰期变化不超过30%。19、如上所述的一种耐久抗静电涤纶织物的制备方法，耐久抗静电涤纶织物的白度不低于78%。20、发明原理：21、本发明首先采用天然共晶溶剂对涤纶织物进行前处理，可使涤纶织物表面产生局部刻蚀，加强后续静电喷涂成膜时与纤维局部刻蚀位点的接触，提高固着牢度，并且随着后续共价交联的引入能够显著提升亲水薄膜的耐洗牢度；采用天然共晶溶剂对涤纶织物进行前处理之后浸轧羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖溶液，羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖为生物质衍生物阳离子，可以降低后续涤纶表面阴离子电荷与丁烷四羧酸、柠檬酸、儿茶素、咖啡酸之间的排斥力，减小分子间的距离，从而促进后续交联作用。22、本发明通过雾化喷涂反应型生物质抗静电墨水，在涤纶织物表面交联成膜来达到优异的抗静电整理效果。反应型生物质抗静电墨水的主要成分为壳聚糖、儿茶素、咖啡酸、茶皂素、柠檬酸和丁烷四羧酸（btca），其中壳聚糖和儿茶素为生物质抗静电组分，茶皂素为生物质分散稳定剂，起到对墨水分散稳定的作用，并且茶皂素具有促进润湿和渗透作用，能够使墨水充分在纤维表面活化处铺展，促进反应充分发生，有助于提高亲水性及耐久性，柠檬酸与丁烷四羧酸对羟基起交联作用，咖啡酸和柠檬酸为壳聚糖的溶解提供酸性条件，无需额外加酸溶解。静电喷涂后壳聚糖容易成膜，并在焙烘过程中通过交联剂（柠檬酸与btca）与多酚组分（儿茶素）以及与pet表面羟基的交联反应，增强了膜层的稳定性和耐久性。23、其中，柠檬酸/btca与pet表面羟基是一个分步成酐成酯的反应过程，即先形成一个酸酐，酸酐与羟基发生酯化反应，然后才形成第二个酸酐，新形成的酸酐再与羟基发生酯化反应。本发明通过采用生物质植酸钠代替传统次亚磷酸钠作为生物质催化剂，由于柠檬酸/btca分子间存在的氢键作用会限制羧基的脱水成酐，而植酸钠的碱性（ph约11）远高于弱碱性的次亚磷酸钠（ph在7~8），促进羧酸钠盐的快速生成，即植酸钠可以使btca成酐温度由205℃降低到180℃左右，从而减弱分子间的氢键作用促进成酐。鉴于pet纤维表面的亲水性基团数量相对较少，且涂层配方成分复杂，高效交联对于在pet纤维表面形成耐久薄膜十分重要。本发明抗静电整理采用的是雾化喷涂的方法，它要求短时间内高效成膜，相比与浸渍与浸轧，这种方法对反应效率要求更高，如果催化剂换成次亚磷酸钠，会导致成膜不牢固、易脱落。此外，次亚磷酸是无机盐，对亲水性纤维素合适，可以渗透到内部，而对疏水性pet的亲和力不如有机结构的植酸钠，pet表面更容易吸附有机结构植酸钠来催化反应，因此植酸钠相对于次亚磷酸钠更适合涤纶改性。24、在高温条件下，柠檬酸/btca容易发生脱水氧化副反应而产生少量的不饱和酸，使得织物泛黄，影响白度；此外不饱和酸会与部分涤纶上的羟基反应，降低btca交联效率。本发明通过儿茶素和咖啡酸的配合使用，可以有效捕捉氧化性产物，降低脱水氧化副反应，从而缓解织物发黄的趋势；同时保护pet上活化的羟基，提高btca其与羟基的反应几率。25、有益效果：26、（1）本发明的一种耐久抗静电涤纶织物的制备方法，采用天然共晶溶剂对涤纶织物进行前处理之后浸轧羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖溶液，羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖为生物质衍生物阳离子，可以降低涤纶表面阴离子电荷与丁烷四羧酸、儿茶素、咖啡酸之间的排斥力，减小分子间的距离，从而促进后续交联作用；并且使用的茶皂素具有促进渗透作用，能够使交联在表面刻蚀处充分发生，有助于提高亲水性及耐久性；27、（2）本发明的一种耐久抗静电涤纶织物的制备方法，通过雾化喷涂反应型生物质抗静电墨水，在涤纶织物表面交联成膜来达到优异的抗静电整理效果；并采用生物质植酸钠代替传统次亚磷酸钠作为生物质催化剂，植酸钠中钠离子可以减弱btca分子间氢键作用，降低成酐和酯化温度，缩短酯化时间，提高酯化效率，提高牢度；28、（3）本发明的一种耐久抗静电涤纶织物的制备方法，对涤纶织物前处理采用的化学活化剂为安全无毒的天然共晶溶剂，反应后采用的等离子体表面活化技术为可批量化生产的清洁物理改性技术，该方法简便易行，绿色环保。