專利名稱：表面具有納米結(jié)構(gòu)的羊毛纖維的用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于紡織品的功能性加工領(lǐng)域，尤其涉及表面具有納米結(jié)構(gòu)的羊毛纖維的用途。
背景技術(shù)：
衣服在穿著時(shí)難免為粒子污、液體污或混合污通過直接、遷移或靜電方式所沾污。為盡量減少衣物被污程度或被沾污后使污垢易于去除，人們在織物的后期整理工序，通常要進(jìn)行易去污整理，旨在使織物具有耐久性防沾污或易去污功能。
但是，大部分易去污加工多是采用易去污整理劑對織物進(jìn)行整理，如汽霧熨斗用易去污熨燙劑，中國專利公開號(hào)為CN-1102677A公開的以水溶性高分子物、表面活性劑為主要成分的易去污熨燙劑；抗菌防臭易去污織物及其制備方法和制品，中國專利公開號(hào)為CN-1169488A公開的用一種抗菌化合物和氟嵌段共聚物處理織物得到抗菌防臭易去污織物的方法；聚丙烯腈纖維功能化整理的研究，廣東化纖技術(shù)通訊，1988，4p1-7記載的用化學(xué)試劑處理聚丙烯腈纖維，使其具有易去污功能的方法；長效抗菌、健身、芳香型纖維織物的生產(chǎn)方法，中國專利公開號(hào)為CN-1123349公開的用親水整理劑使織物具有易去污功能的方法；CSR易去污整理劑的合成及應(yīng)用研究，印染助劑，1996，(6)記載用CSR易去污整理劑進(jìn)行織物整理的方法；棉針織內(nèi)衣易去污整理工藝探討，針織工業(yè)，2001，(6)記載的用整理劑進(jìn)行織物整理的方法；Hydrophilic-Hydrophobic Block Copolymerization andApplication to Soil-Release Fextile Finishing，S.Kubota，H.Miura，Y.Tsujimoto，T.Watanuki，International Symposium inWakayama on Dyeing and Finishing of Textiles，p.268(December 1，1998)記載的用親水-疏水嵌段共聚物對織物進(jìn)行易去污整理的方法；“污れ”はヤツカイなもの(上)—新レいSG，SR加工方法，加工技術(shù)，1996，31(6)p392-397記載的水溶性丙烯酸類易去污整理劑等。用整理劑進(jìn)行易去污加工，不僅工序繁瑣，成本高，而且在整理劑的制備及其織物整理過程中產(chǎn)生大量污染物，不利于環(huán)保。
羊毛作為一種天然纖維，由于其手感柔軟、質(zhì)地堅(jiān)牢、并具有良好的卷曲彈性和保暖性，光澤自然柔和，一直是比較高檔的紡織原料，深受廣大消費(fèi)者的喜愛。但因受到其縮絨性的影響，羊毛織物通常采用干洗的方法，因此易去污整理尚未得到充分的發(fā)展，但隨著人們環(huán)保意識(shí)的提高和機(jī)可洗羊毛織物的大量出現(xiàn)，人們對易去污性的要求會(huì)越來越高。
本發(fā)明者們于2002年申請了織物易去污處理方法，技術(shù)方案是采用低溫等離子體對織物進(jìn)行處理(中國專利申請?zhí)?2120875.1)。但羊毛與其他纖維不同，因其特殊的鱗片結(jié)構(gòu)而具有氈縮性，容易在洗滌時(shí)發(fā)生氈縮現(xiàn)象。因此，本發(fā)明人進(jìn)一步對羊毛的易去污性能進(jìn)行了專門的研究，以期解決羊毛織物的易去污問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于提供一種表面具有納米結(jié)構(gòu)的羊毛纖維用途，用于制備易去污羊毛織物，以解決羊毛織物在洗滌時(shí)發(fā)生氈縮現(xiàn)象，及用整理劑進(jìn)行易去污加工時(shí)工序繁瑣，成本高、污染環(huán)境等問題。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種纖維表面具有納米結(jié)構(gòu)的易去污羊毛織物。
本發(fā)明的再一目的是提供一種不使用任何化學(xué)試劑制備纖維表面具有納米結(jié)構(gòu)的羊毛纖維的方法，該方法是通過低溫等離子體這種干式處理工藝在羊毛纖維表面構(gòu)造納米級凹凸結(jié)構(gòu)，以及使羊毛纖維表面產(chǎn)生親水性基團(tuán)來實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明人通過研究發(fā)現(xiàn)，用某特定范圍內(nèi)條件的低溫等離子體對羊毛進(jìn)行處理，可在羊毛纖維表面形成納米級凹凸結(jié)構(gòu)，并使羊毛纖維表面產(chǎn)生親水性基團(tuán)，這種微觀上的物理化學(xué)改性在宏觀上表現(xiàn)出不僅使羊毛具有優(yōu)異的易去污性能，而且在洗滌時(shí)不容易氈縮。
本發(fā)明通過用低溫等離子體這種干式處理工藝對羊毛纖維表面進(jìn)行物理與化學(xué)改性，首先在羊毛纖維表面構(gòu)造納米級凹凸結(jié)構(gòu)，大大增加羊毛纖維的比表面積，提高纖維之間的抱合力，使羊毛織物在洗滌時(shí)不容易發(fā)生氈縮和變形，同時(shí)在羊毛纖維表面產(chǎn)生親水性基團(tuán)，這些親水性基團(tuán)在洗滌時(shí)容易親和洗滌液，包覆污物，從而達(dá)到易去污的目的。
當(dāng)利用低溫等離子體處理織物時(shí)，低溫等離子體中含有的離子、激發(fā)態(tài)分子、自由基等多種活性粒子與纖維表面進(jìn)行各種相互作用。該處理會(huì)對纖維表面產(chǎn)生侵蝕作用，其原因大體上有兩種一種是等離子體中的電子、離子等粒子撞擊纖維表面的濺射侵蝕。另一種是等離子體中的化學(xué)活性種對纖維表面的化學(xué)侵蝕。就是這兩種侵蝕作用使羊毛纖維表面產(chǎn)生納米級凹凸結(jié)構(gòu)。同時(shí)低溫等離子體處理能有效地使纖維表面層產(chǎn)生大量自由基，該自由基接觸到空氣后便轉(zhuǎn)換成羧基、氨基、羥基等親水性基團(tuán)。
本發(fā)明的表面具有納米結(jié)構(gòu)的羊毛纖維的用途，是用于制備易去污羊毛織物，所述的納米結(jié)構(gòu)的形狀是納米級凹凸形狀。
本發(fā)明的纖維表面具有納米結(jié)構(gòu)的羊毛纖維，是指在羊毛纖維表面具有納米級凹凸形狀的結(jié)構(gòu)，其納米級凹凸結(jié)構(gòu)的形狀有多種多樣，其凹或凸處的直徑或?qū)挒?0～200nm。
本發(fā)明的纖維表面具有納米結(jié)構(gòu)的羊毛纖維的制備方法是，將羊毛纖維放入低溫等離子體處理腔內(nèi)，然后將處理腔內(nèi)的壓力抽至小于或等于10Pa，通入非聚合性氣體調(diào)節(jié)處理腔內(nèi)的壓力為10～170Pa，優(yōu)選26～130Pa，更優(yōu)選26～85Pa；然后對處理腔內(nèi)放置的電極施加電壓，進(jìn)行低溫等離子體處理；功率是10～300W，優(yōu)選30～200W，更優(yōu)選50～100W，處理時(shí)間1～60min，優(yōu)選1.5～30min，更優(yōu)選5～20min。
在低溫等離子體處理時(shí)，若真空度過低，電子的平均自由程小，電子在一個(gè)碰撞周期內(nèi)從外電場獲得的能量小，因而能量高到足以激發(fā)電離氣體分子或原子的電子數(shù)目少，等離子體氛圍中活性粒子的數(shù)目少，能量低，作用于羊毛表面后的效果差；若真空度過高，氣體稀薄，粒子數(shù)目本身就少，可用于激發(fā)、電離生成活性粒子的粒子數(shù)目就更少，因而作用于羊毛表面的粒子數(shù)量少，兩個(gè)相反因素使得當(dāng)真空度適中時(shí)，才可獲得最佳的處理效果。低溫等離子體處理時(shí)，若放電功率太小，則所需處理時(shí)間過長；功率若太大，放電不穩(wěn)定，反應(yīng)不好控制。處理時(shí)間若過短，起不到效果；若過長，對纖維損傷較大。
所述的通入的氣體是空氣、氧氣、氮?dú)狻⒍趸?、氬氣、氦氣、氨氣等非聚合性氣體或它們的任意混合氣體。但從操作的簡易性和成本考慮優(yōu)選使用空氣。
本發(fā)明利用表面具有納米結(jié)構(gòu)的羊毛纖維制備易去污羊毛織物，是充分利用了羊毛纖維表面構(gòu)造的納米級凹凸結(jié)構(gòu)，由于該結(jié)構(gòu)大大增加了羊毛纖維的比表面積，提高了纖維之間的抱合力，所以使羊毛織物在洗滌時(shí)不容易發(fā)生氈縮和變形，同時(shí)在羊毛纖維表面產(chǎn)生親水性基團(tuán)，這些親水性基團(tuán)在洗滌時(shí)容易親和洗滌液，包覆污物，從而達(dá)到了易去污的目的。本發(fā)明不使用任何整理劑，無廢水排放、無環(huán)境污染、并可節(jié)約能源，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。


圖1比較例1未處理羊毛纖維的電子掃描顯微鏡照片。
圖2實(shí)施例1經(jīng)處理羊毛纖維的電子掃描顯微鏡照片。
圖3羊毛纖維的X-射線光電子能譜(a)比較例1未處理；(b)實(shí)施例1低溫等離子體處理后羊毛纖維。
圖4羊毛纖維表面的C1s光譜(a)比較例1未處理；(b)實(shí)施例1低溫等離子體處理后羊毛纖維。
圖5比較例1未處理羊毛織物的易去污試驗(yàn)照片。
圖6實(shí)施例1經(jīng)處理羊毛織物的易去污試驗(yàn)照片。
下面結(jié)合實(shí)施例和比較例進(jìn)一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不局限于此。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1將羊毛纖維放入低溫等離子體反應(yīng)室內(nèi)，抽真空，當(dāng)反應(yīng)室內(nèi)壓力達(dá)到4Pa時(shí)開始通入空氣使反應(yīng)室內(nèi)真空度平衡在26Pa，然后進(jìn)行輝光放電，用100W功率進(jìn)行30min的放電處理，在纖維表面形成納米級凹凸結(jié)構(gòu)，其凹處的直徑或?qū)挒?0～200nm，用于制備易去污羊毛織物。
實(shí)施例2將羊毛纖維放入低溫等離子體反應(yīng)室內(nèi)，抽真空，當(dāng)反應(yīng)室內(nèi)壓力達(dá)到7Pa時(shí)開始通入氧氣使反應(yīng)室內(nèi)真空度平衡在160Pa，然后進(jìn)行輝光放電，用50W功率進(jìn)行60min的放電處理，在纖維表面形成納米級凹凸結(jié)構(gòu)，其凹處的直徑或?qū)挒?0～200nm，用于制備易去污羊毛織物。
實(shí)施例3將羊毛織物放入低溫等離子體反應(yīng)室內(nèi)，抽真空，當(dāng)反應(yīng)室內(nèi)壓力達(dá)到7Pa時(shí)開始通入氦氣/氮?dú)?體積比為6/4)使反應(yīng)室內(nèi)真空度平衡在67Pa，然后進(jìn)行輝光放電，用300W功率進(jìn)行1min的放電處理，在纖維表面形成納米級凹凸結(jié)構(gòu)，其凹處的直徑或?qū)挒?0～200nm，得到易去污羊毛織物。
比較例1取一塊羊毛織物，不進(jìn)行任何處理。
纖維表面結(jié)構(gòu)分析使用JSM-6700F型電子掃描顯微鏡觀察羊毛表面結(jié)構(gòu)。
比較圖1與圖2可以知道，經(jīng)低溫等離子體處理后的羊毛纖維表面產(chǎn)生納米級凹凸結(jié)構(gòu)，其凹處的直徑或?qū)挒?0～200nm。該凹凸結(jié)構(gòu)將大大增加羊毛纖維比表面積，增加纖維間的抱合力，減少纖維之間的摩擦。
X-射線光電子能譜(XPS)分析采用VG公司生產(chǎn)的ESCALAB 220-IXL型X-射線光電子能譜儀記錄不同樣品的信號(hào)。
由圖3的XPS圖的峰值計(jì)算的羊毛纖維表面的元素組成比示于表3。
表3

從表3可以看出，經(jīng)處理后的羊毛織物表面與未處理時(shí)相比，其O/C、N/C、S/C值增加到2～3倍，說明極性增強(qiáng)。
從圖4的C1s圖中可以看出，經(jīng)處理后的羊毛織物表面的羧基、羰基等碳-氧鍵大大增加。就是這些活性基團(tuán)在洗滌時(shí)容易親和洗滌液，包覆污物，從而達(dá)到易去污的目的。
易去污性試驗(yàn)本發(fā)明織物與未處理羊毛織物按照中華人民共和國紡織行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)FZ/T10012-1998沾污后，在同一洗滌液中一起揉搓洗滌。圖5為未處理羊毛織物經(jīng)20次揉搓后自然干燥的結(jié)果，圖6為本發(fā)明羊毛織物同樣經(jīng)20次揉搓后自然干燥的結(jié)果。
比較圖5和圖6可以看出，本發(fā)明羊毛織物經(jīng)20次揉搓便洗掉污點(diǎn)，且周圍非常白凈，而未處理織物經(jīng)20次揉搓后還留有明顯的污點(diǎn)，而且整個(gè)織物周圍都沾污，該未處理羊毛織物經(jīng)300次揉搓仍有明顯的污點(diǎn)，而且織物嚴(yán)重氈縮變形。試驗(yàn)說明，本發(fā)明羊毛織物具有優(yōu)異的易去污性，并且在洗滌過程中不易氈縮變形。
耐洗牢度測試把在實(shí)施例1中得到的羊毛織物放入40℃的4g/L皂液中，浴比1∶50，每隔10min攪拌30s，30min后取出，用清水沖洗兩次，自然涼干。進(jìn)行同樣的易去污性試驗(yàn)，其結(jié)果效果仍然優(yōu)異。
權(quán)利要求
1.一種表面具有納米結(jié)構(gòu)的羊毛纖維的用途，其特征是所述的表面具有納米結(jié)構(gòu)的羊毛纖維用于制備易去污羊毛織物，所述的納米結(jié)構(gòu)的形狀是納米級凹凸形狀。
2.如權(quán)利要求1所述的用途，其特征是所述的納米級凹凸形狀結(jié)構(gòu)的凹處的直徑或?qū)挒?0～200nm。
全文摘要
本發(fā)明屬于紡織品的功能性加工領(lǐng)域，尤其涉及表面具有納米結(jié)構(gòu)的羊毛纖維的用途。本發(fā)明是用表面具有納米結(jié)構(gòu)的羊毛纖維制備易去污羊毛織物，所述的納米結(jié)構(gòu)的形狀是納米級凹凸形狀。所述的納米級凹凸形狀結(jié)構(gòu)的凹處的直徑或?qū)挒?0～200nm。在羊毛纖維表面構(gòu)造納米級凹凸結(jié)構(gòu)，大大增加羊毛纖維的比表面積，提高纖維之間的抱合力，使羊毛織物在洗滌時(shí)不容易發(fā)生氈縮和變形，同時(shí)在羊毛纖維表面產(chǎn)生親水性基團(tuán)，這些親水性基團(tuán)在洗滌時(shí)容易親和洗滌液，包覆污物，從而達(dá)到易去污的目的。本發(fā)明不使用任何整理劑，耐洗性好、無廢水排放、無環(huán)境污染、并可節(jié)約能源，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
文檔編號(hào)D06M10/00GK1552986SQ0313837
公開日2004年12月8日 申請日期2003年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月28日
發(fā)明者金鮮英, 劉必前, 江雷 申請人:中科納米技術(shù)工程中心有限公司