本發(fā)明涉及功能性硫化銅組合物及由其制備的功能性纖維，更詳細(xì)地，涉及包含銅鹽、金屬鹽、還原劑、硫化物、催化劑、多價(jià)銨、堿性化合物及ph調(diào)節(jié)劑的功能性硫化銅組合物及通過在纖維中處理上述組合物來制備而成的功能性纖維。
背景技術(shù)：
大部分的合成纖維和天然纖維因纖維之間的摩擦或纖維與皮膚之間的摩擦而產(chǎn)生靜電，這種靜電不僅在火災(zāi)、皮膚問題、引起不適感等日常生活中，而且在工業(yè)現(xiàn)場中也導(dǎo)致多種問題。
為了解決纖維的產(chǎn)生靜電問題，正在研究開發(fā)對纖維進(jìn)行抗靜電劑處理或向纖維賦予導(dǎo)電性的方法等。
利用抗靜電劑來處理纖維的方法具有低廉并且工序簡單的優(yōu)點(diǎn)，但是在洗滌及長期使用時(shí)，具有抗靜電效果顯著降低的缺點(diǎn)。
作為向纖維賦予導(dǎo)電性的方法，存在將具有導(dǎo)電性的炭黑或金屬粉末混合于聚合物并通過對其進(jìn)行紡絲來纖維化的方法、在纖維表面鍍敷金屬的方法、在纖維表面存在的孔中，沉著金屬粉末的方法等。
將炭黑或金屬粉末混合于聚合物來制備導(dǎo)電性纖維的方法具有如下的缺點(diǎn)：炭黑或金屬粉末不僅無法與聚合物形成均勻的混合物，而且在通過進(jìn)行紡絲來纖維化的過程中，纖維的強(qiáng)度、伸長率、熱特性等大幅降低。
作為在纖維表面鍍敷金屬的方法，廣泛使用無電解鍍敷法，為了提高纖維與金屬皮膜之間的緊貼性，無電解鍍敷法需要進(jìn)行在纖維表面形成皺褶的工序、利用強(qiáng)酸的清洗工序、利用鈀離子的活化工序等。因此，纖維處理工序非常復(fù)雜，所制備的導(dǎo)電性纖維存在不僅難以期待纖維的原始物性，而且耐洗滌性及耐久性低的缺點(diǎn)。
在纖維表面存在的孔中，沉著金屬粉末的方法需要在纖維表面存在大于具有導(dǎo)電性的金屬粉末的粒子的氣孔，為此在制備纖維時(shí)，需要制備具有大直徑的氣孔的多孔性纖維。為了制備多孔性纖維，不僅需要獨(dú)特的紡絲法，而且所制備的多孔性纖維的機(jī)械特性、化學(xué)特性及熱特性顯著降低。
為了解決上述問題，正在研究開發(fā)通過在纖維表面形成金屬化合物來制備導(dǎo)電性纖維的多種技術(shù)。
與此相關(guān)地，在美國授權(quán)專利第04336028號中，公開了如下的導(dǎo)電性纖維的制備方法，其特征在于，將包含二價(jià)銅離子、使上述二價(jià)銅離子還原成一價(jià)銅離子的還原劑及通過與一價(jià)銅離子反應(yīng)來形成硫化銅的含硫化合物的組合物在亞克力纖維中進(jìn)行處理。
在美國授權(quán)專利第04378226號中，公開了一種導(dǎo)電性纖維，通過將包含銅化合物、還原劑、硫化物及ph調(diào)節(jié)劑的組合物在纖維中進(jìn)行處理，來在纖維表面導(dǎo)入硫化銅。
并且，在韓國授權(quán)專利第10-1984-0002108中，公開了一種導(dǎo)電性纖維，其特征在于，將包含氰基的選自聚酰胺類纖維、聚酯類纖維、人造絲纖維、銅銨纖維、動物性纖維及植物性纖維中的至少一種的纖維通過在包含可使二價(jià)銅離子與其銅離子還原成一價(jià)銅離子的還原劑、可釋放選自硫原子及硫離子中的至少一種的硫成分的化合物的浴中進(jìn)行處理或在包含一價(jià)銅離子的浴中進(jìn)行加熱處理，來使一價(jià)銅離子吸附于纖維后，在選自包含可釋放選自硫原子及硫離子中的至少一種的硫成分的化合物的液相及氣相中的相中，進(jìn)行處理而形成。
但是，上述文獻(xiàn)涉及通過使纖維與硫化銅配位鍵結(jié)合來賦予導(dǎo)電性的技術(shù)，由上述方法制備而成的導(dǎo)電性纖維具有部分改善的傳導(dǎo)性，但在重復(fù)洗滌或長期使用時(shí)，與纖維表面相結(jié)合的硫化銅脫離，從而纖維顏色嚴(yán)重地改變，并且傳導(dǎo)性、耐洗滌性、耐清洗性、耐久性、耐濕性、耐堿性等急劇降低。
并且，上述導(dǎo)電性纖維無法同時(shí)滿足抗菌、除臭、遠(yuǎn)紅外線輻射、治愈傷口、防止皮膚老化、蓄熱及保溫、屏蔽電磁波、去除靜電等，從而存在無法廣泛地適用于綜合性地需要這些特性的衣服領(lǐng)域、工業(yè)領(lǐng)域及軍需領(lǐng)域的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
技術(shù)問題
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明的目的在于，提供即使在重復(fù)洗滌或長期使用時(shí)，也維持纖維的顏色并且傳導(dǎo)性、耐洗滌性、耐清洗性、耐久性、耐濕性、耐堿性等優(yōu)秀的功能性硫化銅組合物。
并且，本發(fā)明的目的在于，提供因抗菌、除臭、遠(yuǎn)紅外線輻射、治愈傷口、防止皮膚老化、蓄熱及保溫、屏蔽電磁波、去除靜電特性等優(yōu)秀，因而可廣泛地適用于衣服領(lǐng)域、工業(yè)領(lǐng)域及軍需領(lǐng)域的功能性纖維。
解決問題的手段
為了實(shí)現(xiàn)如上所述的目的，本發(fā)明提供包含銅鹽、金屬鹽、還原劑、硫化物、催化劑、多價(jià)銨、堿性化合物及ph調(diào)節(jié)劑的功能性硫化銅組合物。
根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，上述組合物的特征在于，包含10～40重量百分比的銅鹽、1～10重量百分比的金屬鹽、5～30重量百分比的還原劑、5～30重量百分比的硫化物、1～5重量百分比的催化劑、1～10重量百分比的多價(jià)銨、1～10重量百分比的堿性化合物以及1～5重量百分比的ph調(diào)節(jié)劑。
根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，其特征在于，上述銅鹽為選自硫酸銅(ii)鹽、氯化銅(ii)鹽、硝酸銅(ii)鹽、乙酸銅(ii)鹽及硫酸銅(ii)銨鹽中的一種以上，上述金屬鹽為選自金、銀、鉑、鎳、錳、鈷、鉻、鋅、鈀、銠、釕、鋨、鎂、鐵及銥中的一種以上的金屬的無機(jī)酸鹽或有機(jī)酸鹽，上述還原劑為選自金屬銅、羥胺、硫酸亞鐵、釩酸銨、糠醛、次磷酸鈉、次亞磷酸鈉、亞硫酸氫鈉、葡萄糖及酚類化合物中的一種以上，上述硫化物為選自硫化鈉、二氧化硫、亞硫酸、亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、焦亞硫酸鈉、次亞硫酸、次亞硫酸鈉、硫代硫酸鈉、硫代硫酸鉀、硫代硫酸銨、二氧化硫脲、硫化氫及甲醛次硫酸鈉中的一種以上，上述催化劑為選自氯化鎂、氯化鉀、氯化鈣、乙酸鋅、氯化銨、硫酸銨、碳酸銨及硝酸銨中的一種以上，上述多價(jià)銨選自亞甲基二胺、乙二胺、三亞甲基二胺、四亞甲基二胺、五亞甲基二胺、六亞甲基二胺、七亞甲基二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺及五乙烯六胺中的一種以上，上述堿性化合物為選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉及碳酸氫鉀中的一種以上，上述ph調(diào)節(jié)劑為選自硫酸、鹽酸、磷酸、硝酸、檸檬酸、乙酸及它們的組合中的一種以上。
并且，本發(fā)明提供一種功能性纖維，將選自植物性纖維、動物性纖維、合成纖維及再生纖維中的一種以上的纖維由功能性硫化銅組合物進(jìn)行處理來制備，在上述纖維表面導(dǎo)入選自硫醇基、硫代羰基、硫脲基、唑基、氨基、氰基及酰胺基中的一種以上的官能團(tuán)，上述官能團(tuán)與硫化銅及金屬硫化物相配位鍵結(jié)合，相對于總纖維重量，上述官能團(tuán)為1～10重量百分比，相對于總纖維重量，上述硫化銅為1～15重量百分比，相對于總纖維重量，上述金屬硫化物為0.1～5重量百分比。
根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，其特征在于，在37℃溫度、5～20μm的條件下，上述功能性纖維的遠(yuǎn)紅外線輻射率為0.895％以上，遠(yuǎn)紅外線輻射能量為3.45×102w/m2·μm以上，進(jìn)行40次洗滌后的遠(yuǎn)紅外線輻射率為0.892％以上，遠(yuǎn)紅外線輻射能量為3.41×102w/m2·μm以上。
根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，上述功能性纖維的特征在于，具有選自抗菌、除臭、放射遠(yuǎn)紅外線、治愈傷口、防止皮膚老化、蓄熱及保溫、屏蔽電磁波及去除靜電中的一種以上的功能。
而且，本發(fā)明提供一種成型品，包括上述功能性纖維，其特征在于，上述成型品為衣服、襪子、手套、帶子、腹帶、口罩、帽子、繃帶、圍巾、床上用品類、燒傷墊、醫(yī)院用長袍或工業(yè)用過濾器。
發(fā)明的效果
本發(fā)明可提供一種功能性纖維，在重復(fù)洗滌或長期使用時(shí)，也維持纖維的顏色，并且傳導(dǎo)性、耐洗滌性、耐清洗性、耐久性、耐濕性、耐堿性等優(yōu)秀。
并且，本發(fā)明的功能性纖維因抗菌、除臭、放射遠(yuǎn)紅外線、治愈傷口、防止皮膚老化、蓄熱及保溫、屏蔽電磁波、靜電去除特性等優(yōu)秀，因而可廣泛地適用于衣服、襪子、手套、帶子、腹帶、口罩、帽子、繃帶、圍巾、醫(yī)院用長袍等衣服領(lǐng)域，床上用品類、燒傷墊、工業(yè)用過濾器、填充劑等工業(yè)領(lǐng)域及軍需領(lǐng)域。
具體實(shí)施方式
以下，基于實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。為了更具體地說明本發(fā)明且便于普通技術(shù)人員理解本發(fā)明，本發(fā)明所使用的術(shù)語、實(shí)施例等僅僅為示例性的，本發(fā)明的發(fā)明要求保護(hù)范圍不應(yīng)限定于此來進(jìn)行解釋。
除非具有其他定義，本發(fā)明所使用的技術(shù)術(shù)語及科學(xué)術(shù)語是指本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常所理解的含義。
本發(fā)明涉及包含銅鹽、金屬鹽、還原劑、硫化物、催化劑、多價(jià)銨、堿性化合物及ph調(diào)節(jié)劑的功能性硫化銅組合物。
上述組合物可包含10～40重量百分比的銅鹽、1～10重量百分比的金屬鹽、5～30重量百分比的還原劑、5～30重量百分比的硫化物、1～5重量百分比的催化劑、1～10重量百分比的多價(jià)銨、1～10重量百分比的堿性化合物以及1～5重量百分比的ph調(diào)節(jié)劑。
為了形成二價(jià)銅離子而使用上述銅鹽，所形成的二價(jià)銅離子由還原劑還原成一價(jià)銅離子，從而與在纖維表面存在的官能團(tuán)相配位鍵結(jié)合。
銅鹽可使用選自硫酸銅鹽、氯化銅鹽、硝酸銅鹽、乙酸銅鹽及硫酸銅銨鹽中的一種以上。
優(yōu)選地，銅鹽的含量為10～40重量百分比，當(dāng)含量小于10重量百分比時(shí)，向纖維導(dǎo)入的硫化銅的含量不充分，從而難以提高傳導(dǎo)性、遠(yuǎn)紅外線輻射率等，當(dāng)大于40重量百分比時(shí)，雖然傳導(dǎo)性增加，但是纖維本身的物性降低，可大量形成硫化銅沉淀物。
為了提高纖維的耐清洗性、耐洗滌性、耐濕性、耐堿性、耐久性等而使用上述金屬鹽，可使用選自金、銀、鉑、鎳、錳、鈷、鉻、鋅、鈀、銠、釕、鋨、鎂、鐵及銥中的一種以上的金屬的無機(jī)酸鹽或有機(jī)酸鹽。作為優(yōu)選例，具有硫酸銀、硝酸銀、氯化鈀、硫酸鎳、硫酸鋅等。
由上述金屬鹽形成的金屬離子和硫化物形成金屬硫化物，從而能夠與在纖維表面存在的官能團(tuán)相配位鍵結(jié)合，并且，上述金屬離子與形成于纖維表面的硫化銅的硫原子相結(jié)合，從而也可形成絡(luò)合物。優(yōu)選地，金屬鹽的含量為1～10重量百分比，當(dāng)含量小于1重量百分比時(shí)，難以提高纖維的耐清洗性、洗滌性、耐久性等，當(dāng)大于10重量百分比時(shí)，纖維的傳導(dǎo)性反而下降。
為了將由銅鹽形成的二價(jià)銅離子還原成一價(jià)銅離子而使用上述還原劑，可使用選自金屬銅、羥胺、硫酸亞鐵、釩酸銨、糠醛、次磷酸鈉、次亞磷酸鈉、亞硫酸氫鈉、葡萄糖及酚類化合物中的一種以上。
優(yōu)選地，還原劑的含量為5～30重量百分比，當(dāng)含量小于5重量百分比時(shí)，無法有效地將二價(jià)銅離子還原成一價(jià)銅離子，當(dāng)大于30重量百分比時(shí)，過量的一價(jià)銅離子變成二價(jià)銅離子或金屬銅，從而在纖維表面形成氧化銅或金屬銅沉淀物，由此，纖維的物性下降。
為了通過與由銅鹽形成的銅離子或由金屬鹽形成的金屬離子相結(jié)合來形成硫化銅或金屬硫化物而使用上述硫化物，可使用選自硫化鈉、二氧化硫、亞硫酸、亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、焦亞硫酸鈉、次亞硫酸、次亞硫酸鈉、硫代硫酸鈉、硫代硫酸鉀、硫代硫酸銨、二氧化硫脲、硫化氫及甲醛次硫酸鈉中的一種以上。
優(yōu)選地，硫化物的含量為5～30重量百分比，當(dāng)含量小于5重量百分比時(shí)，無法有效地形成硫化銅或金屬硫化物，從而難以體現(xiàn)傳導(dǎo)性、遠(yuǎn)紅外線輻射率、耐久性、耐清洗性等，當(dāng)大于30重量百分比時(shí)，無法確保組合物的穩(wěn)定性，并且無法在纖維表面形成均勻的硫化銅皮膜。
為了調(diào)節(jié)硫化銅的生成速度，從而在纖維表面均勻地形成硫化銅而使用上述催化劑。
若硫化銅的生成速度快，則產(chǎn)生形成粉末狀的沉淀物且硫化銅無法均勻地吸附于纖維表面的問題。使用上述催化劑來使硫離子從硫化物緩慢生成，使得可調(diào)節(jié)硫化銅的生成速度。即，將存在于纖維表面的銅離子與硫離子緩慢地相結(jié)合，從而所生成的硫化銅能夠與纖維表面均勻地相結(jié)合。
作為上述催化劑，可使用選自氯化鎂、氯化鉀、氯化鈣、乙酸鋅、氯化銨、硫酸銨、碳酸銨及硝酸銨中的一種以上。
優(yōu)選地，催化劑的含量為1～5重量百分比，當(dāng)含量小于1重量百分比時(shí)，無法調(diào)節(jié)硫化銅的生成速度，當(dāng)大于5重量百分比時(shí)，組合物的穩(wěn)定性下降，從而形成粉末狀的沉淀物或產(chǎn)生硫化銅的不均勻吸附。
上述多價(jià)銨與二價(jià)銅離子形成絡(luò)合物，從而能夠減少在纖維表面作為副產(chǎn)物形成的氧化銅或金屬銅沉淀物的產(chǎn)生，并且能夠?qū)⒘蚧~均勻地吸附于纖維。
由還原劑還原的一價(jià)銅離子與在纖維表面存在的官能團(tuán)形成配位鍵結(jié)合，但是，未進(jìn)行鍵合的一價(jià)銅離子與金屬銅變成二價(jià)銅離子。金屬銅沉淀物與纖維表面附著于反應(yīng)器，從而不僅對纖維的物性產(chǎn)生惡劣影響，而且與作為ph調(diào)節(jié)劑而使用的硫酸、硝酸等發(fā)生反應(yīng)來排放so2、no等，從而降低可操作性。二價(jià)銅離子變成氧化銅來在纖維表面形成氧化皮膜，妨礙硫化銅的結(jié)合，從而降低纖維的特性。
上述多價(jià)銨與二價(jià)銅離子形成絡(luò)合物，從而可通過防止二價(jià)銅離子變成氧化銅來顯著地減少生成的氧化銅的量。
并且，隨著因多價(jià)銨和二價(jià)銅離子形成絡(luò)合物而減少二價(jià)銅離子的量來生成的金屬銅可減少易于離子化為一價(jià)銅離子而生成的金屬銅沉淀物的量。
上述多價(jià)銨可使用選自亞甲基二胺、乙二胺、三亞甲基二胺、四亞甲基二胺、五亞甲基二胺、六亞甲基二胺、七亞甲基二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺及五乙烯六胺中的一種以上。
優(yōu)選地，多價(jià)銨的含量為1～10重量百分比，當(dāng)含量小于1重量百分比時(shí)，無法與二價(jià)銅離子形成充分的絡(luò)合物，當(dāng)大于10重量百分比時(shí)，在纖維表面存在的硫化銅的含量減少，從而無法體現(xiàn)傳導(dǎo)性、耐洗滌性、耐久性等特性。
為了通過使纖維分子的結(jié)構(gòu)變得松弛來促進(jìn)在纖維表面存在的官能團(tuán)與硫化銅的配位鍵結(jié)合并使纖維表面與硫化銅有效地相結(jié)合而使用上述堿性化合物，可使用選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉及碳酸氫鉀中的一種以上。
優(yōu)選地，堿性化合物的含量為1～10重量百分比，當(dāng)含量小于1重量百分比時(shí)，其效果微小，當(dāng)大于10重量百分比時(shí)，纖維表面受損，從而無法體現(xiàn)傳導(dǎo)性、耐洗滌性、耐久性等特性。
為了確保組合物的穩(wěn)定性并調(diào)節(jié)硫化銅生成速度而使用上述ph調(diào)節(jié)劑，可使用選自硫酸、鹽酸、磷酸、硝酸、檸檬酸、乙酸及它們的鹽中的一種以上。
優(yōu)選地，ph調(diào)節(jié)劑的含量為1～5重量百分比，當(dāng)含量小于1重量百分比時(shí)，其效果微小，當(dāng)大于5重量百分比時(shí)，組合物的穩(wěn)定性下降，從而形成粉末狀的沉淀物或產(chǎn)生硫化銅的不均勻吸附。
本發(fā)明涉及功能性纖維的制備方法，其中，包括：準(zhǔn)備功能性硫化銅組合物的步驟，上述功能性硫化銅組合物包含10～40重量百分比的銅鹽、1～10重量百分比的金屬鹽、5～30重量百分比的還原劑、5～30重量百分比的硫化物、1～5重量百分比的催化劑、1～10重量百分比的多價(jià)銨、1～10重量百分比的堿性化合物以及1～5重量百分比的ph調(diào)節(jié)劑；導(dǎo)入官能團(tuán)的步驟，向選自植物性纖維、動物性纖維、合成纖維及再生纖維中的一種以上纖維導(dǎo)入選自硫醇基、硫代羰基、硫脲基、唑基、氨基、氰基及酰胺基中的一種以上的官能團(tuán)；配位鍵結(jié)合步驟，將導(dǎo)入有官能團(tuán)的纖維由上述組合物進(jìn)行處理來與纖維表面硫化銅相配位鍵結(jié)合；水洗及干燥步驟，對硫化銅所結(jié)合的纖維進(jìn)行水洗及干燥。
上述纖維只要能夠制備織物、針織物、雕物、毛毯及無紡布，不限定其種類，可使用棉纖維、麻纖維等植物性纖維、毛纖維、絹絲纖維等動物性纖維、人造絲、萊賽爾等再生纖維、聚酯類、聚酰胺類、聚氨酯類、聚丙烯類、聚乙烯醇類、聚偏二氯乙烯類、聚烯烴類、無機(jī)類等的合成纖維等。
為了通過在纖維表面結(jié)合硫化銅來制備功能性纖維，需要在纖維形成能夠與硫化銅的銅原子配位鍵結(jié)合的官能團(tuán)。
上述官能團(tuán)有硫醇基、硫代羰基、硫脲基、唑基、氨基、氰基、酰胺基等。
向纖維導(dǎo)入官能團(tuán)的方法有將具有硫醇基、硫代羰基、硫脲基、唑基、氨基、氰基、酰胺基等官能團(tuán)的單體接枝于纖維的方法、由具有上述官能團(tuán)的硅烷偶聯(lián)劑對纖維進(jìn)行處理的方法、在由具有雙鍵的硅烷偶聯(lián)劑對纖維進(jìn)行處理后，接枝具有上述官能團(tuán)及雙鍵的單體的方法等。
作為一例，使聚酰胺纖維與含氨基的硅烷偶聯(lián)劑或含硫基的硅烷偶聯(lián)劑化學(xué)反應(yīng)，從而可將氨基或硫基導(dǎo)入于聚酰胺纖維。
并且，將由咪唑等唑類化合物及3-巰基丙基三甲氧基硅烷反應(yīng)的硅烷偶聯(lián)劑對聚酰胺纖維進(jìn)行處理，從而可將唑基及硫醇基導(dǎo)入于聚酰胺纖維。
作為另一例，使乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或這些混合物與聚酰胺纖維反應(yīng)后，接枝丙烯腈單體，從而可將氰基導(dǎo)入于聚酰胺纖維。
在將官能團(tuán)導(dǎo)入于纖維前，由鹽酸、硝酸、硫酸、磷酸、乙酸、甲酸、檸檬酸等對纖維進(jìn)行酸處理來活化纖維表面，從而可提高具有纖維和官能團(tuán)的化合物的結(jié)合力。
并且，通過低溫等離子處理來可在纖維表面導(dǎo)入羥基、羰基等極性基，上述極性基可與具有官能團(tuán)的化合物形成強(qiáng)的化學(xué)結(jié)合。
由于亞克力纖維含有氰基，因此無需額外地導(dǎo)入官能團(tuán)，可將硫化銅配位鍵結(jié)合。
導(dǎo)入官能團(tuán)的纖維浸漬于上述功能性硫化銅組合物，從而將硫化銅與纖維表面配位鍵結(jié)合。
優(yōu)選地，相對于100重量份的纖維，纖維和功能性硫化銅組合物的含量使用10～80重量份的組合物。并且，包含纖維及上述組合物的水溶液的浴比可調(diào)節(jié)為1：1～50。
優(yōu)選地，在進(jìn)行配位鍵結(jié)合時(shí)，在ph為2～6、溫度為30～90℃的組合物中，將纖維浸漬1～10小時(shí)來進(jìn)行反應(yīng)。
配位鍵結(jié)合可逐級地在30～40℃溫度下進(jìn)行1～3小時(shí)、在45～55℃溫度下進(jìn)行1～5小時(shí)及在60～90℃溫度下進(jìn)行30分鐘～1小時(shí)。當(dāng)在高溫下進(jìn)行配位鍵結(jié)合時(shí)，由于硫化銅不均勻地吸附于纖維并且顏色可改變，因此，在低溫下預(yù)熱后，可逐級地提高溫度來引導(dǎo)硫化銅的均勻的結(jié)合。
優(yōu)選地，在配位鍵結(jié)合步驟之后，進(jìn)行水洗及干燥步驟，更優(yōu)選地，可將完成反應(yīng)的纖維利用常溫的水進(jìn)行多次洗滌，由30～80℃的溫水進(jìn)行額外洗滌來去除未反應(yīng)物后，通過脫水及乳劑處理來進(jìn)行干燥。
并且，本發(fā)明涉及功能性纖維，其特征在于，將選自植物性纖維、動物性纖維、合成纖維及再生纖維中的一種以上的纖維由功能性硫化銅組合物進(jìn)行處理來制備，向上述纖維表面導(dǎo)入選自硫醇基、硫代羰基、硫脲基、唑基、氨基、氰基及酰胺基的一種以上的官能團(tuán)，上述官能團(tuán)與硫化銅及金屬硫化物配位鍵結(jié)合，相對于總纖維重量，上述官能團(tuán)為1～10重量百分比，相對于總纖維重量，上述硫化銅為1～15重量百分比，相對于總纖維重量，上述金屬硫化物為0.1～5重量百分比。
優(yōu)選地，相對于總纖維重量，上述官能團(tuán)為1～10重量百分比，若官能團(tuán)的含量小于1重量百分比，則纖維表面無法有效地與硫化銅及金屬硫化物相結(jié)合，若官能團(tuán)的含量大于10重量百分比，則過量的官能團(tuán)反而妨礙與硫化銅的結(jié)合，從而形成粉末狀的沉淀物或產(chǎn)生硫化銅的不均勻吸附。
優(yōu)選地，相對于總纖維重量，上述硫化銅為1～15重量百分比，若硫化銅的含量小于1重量百分比，則向纖維導(dǎo)入的硫化銅的含量不充分，從而難以提高傳導(dǎo)性、遠(yuǎn)紅外線輻射率等，當(dāng)大于15重量百分比時(shí)，傳導(dǎo)性增加，但是纖維本身的物性降低并可大量形成硫化銅沉淀物。
優(yōu)選地，相對于總纖維重量，上述金屬硫化物為0.1～5重量百分比，當(dāng)含量小于0.1重量百分比時(shí)，難以提高纖維的耐清洗性、洗滌性、耐久性等，當(dāng)大于5重量百分比時(shí)，纖維的傳導(dǎo)性反而降低。
并且，優(yōu)選地，在37℃溫度、5～20μm的條件下，上述功能性纖維的遠(yuǎn)紅外線輻射率為0.895％以上，遠(yuǎn)紅外線輻射能量為3.45×102w/m2·μm以上，進(jìn)行40次洗滌后的遠(yuǎn)紅外線輻射率為0.892％以上，遠(yuǎn)紅外線輻射能量為3.41×102w/m2·μm以上。
本發(fā)明的功能性纖維呈現(xiàn)高的遠(yuǎn)紅外線輻射率，通過上述功能性纖維表現(xiàn)如下的效果：向人體發(fā)射的遠(yuǎn)紅外線以與構(gòu)成人體的大部分的水和蛋白質(zhì)的固有振動頻率相同的波長頻帶來與肌肉、血管、淋巴管、神經(jīng)等細(xì)胞及血液內(nèi)的水分引起共振并活化，從而表現(xiàn)體溫的上升、免疫力的增加、快速地恢復(fù)疲勞、改善血液循環(huán)、緩解疼痛等效果。
并且，在進(jìn)行40次洗滌后，也無大變化地維持功能性纖維的遠(yuǎn)紅外線輻射率及輻射能量，其是因?yàn)榧词乖谥貜?fù)洗滌或長期使用功能性纖維，在纖維表面結(jié)合的硫化銅及金屬硫化物不被脫離。因此，即使在重復(fù)洗滌或長期使用時(shí)，纖維的顏色也不變并且可維持傳導(dǎo)性、耐洗滌性、耐清洗性、耐久性、耐濕性、耐堿性等。
優(yōu)選地，上述功能性纖維具有選自抗菌、除臭、放射遠(yuǎn)紅外線、治愈傷口、防止皮膚老化、蓄熱及保溫、屏蔽電磁波及去除靜電中的一種以上的功能。
與本發(fā)明的功能性纖維配位鍵結(jié)合的硫化銅及金屬硫化物通過破壞細(xì)菌的細(xì)胞壁和脫氧核糖核酸(dna)來從根本上阻隔細(xì)菌的繁殖，吸附并去除不適異味的原因物質(zhì)，皮膚的肽與銅肽相結(jié)合，從而活化免疫細(xì)胞、治愈傷口、防止皮膚老化，不僅吸收并散發(fā)太陽光等的熱，而且再輻射從人體散發(fā)的熱，通過優(yōu)秀的傳導(dǎo)性來吸收廣范圍的波長的電磁波并可完全地去除靜電。
并且，本發(fā)明的功能性纖維可廣泛地適用于衣服、襪子、手套、帶子、腹帶、口罩、帽子、繃帶、圍巾、醫(yī)院用長袍等衣服領(lǐng)域，床上用品類、燒傷墊、工業(yè)用過濾器、填充劑等工業(yè)領(lǐng)域及軍需領(lǐng)域。
以下，通過實(shí)施例及比較例來詳細(xì)說明本發(fā)明。下述實(shí)施例僅是為了實(shí)施本發(fā)明而示例的，本發(fā)明的內(nèi)容并不限定于下述實(shí)施例。
實(shí)施例1
通過混合35重量百分比的硫酸銅(ii)五水合物、5重量百分比的硝酸銀、20重量百分比的硫酸亞鐵、20重量百分比的硫代硫酸鈉、3重量百分比的氯化鎂、7重量百分比的三亞甲基二胺、7重量百分比的氫氧化鈉及3重量百分比的檸檬酸，來制備了功能性硫化銅組合物。
在包含通過使咪唑和3-巰基丙基三甲氧基硅烷反應(yīng)來制備的硅烷偶聯(lián)劑的水溶液中，浸漬聚酰胺纖維并在50℃溫度下反應(yīng)60分鐘，制備了經(jīng)表面處理的聚酰胺纖維。
對向纖維的表面導(dǎo)入官能團(tuán)的前后的纖維重量進(jìn)行比較，其結(jié)果，相對于總纖維重量，官能團(tuán)的含量為2.3重量百分比。
在包含60重量份的上述功能性硫化銅組合物的水溶液中，浸漬100重量份的經(jīng)表面處理的聚酰胺纖維，在60℃溫度下反應(yīng)了2小時(shí)。此時(shí)，上述聚酰胺纖維和水溶液的浴比為1：20。
將完成反應(yīng)的纖維由常溫水洗滌多次，由50℃的溫水追加洗滌來去除未反應(yīng)物后，在80℃溫度下，通過進(jìn)行熱風(fēng)干燥來制備了功能性聚酰胺纖維。
對使導(dǎo)入有官能團(tuán)的纖維與功能性硫化銅組合物的反應(yīng)前后的纖維的重量進(jìn)行比較，通過功能性纖維的掃描電鏡-能譜儀(sem-eds)分析，相對于總纖維重量，硫化銅的含量為11.5重量百分比，硫化銀的含量為1.8重量百分比。
實(shí)施例2
除了通過混合35重量百分比的硫酸銅(ii)五水合物、5重量百分比的硝酸銀、20重量百分比的硫酸亞鐵、22.5重量百分比的硫代硫酸鈉、0.5重量百分比的氯化鎂、7重量百分比的三亞甲基二胺、7重量百分比的氫氧化鈉及3重量百分比的檸檬酸來制備了功能性硫化銅組合物以外，以與實(shí)施例1相同的方法制備了功能性聚酰胺纖維。
相對于總纖維重量，硫化銅的含量為9.8重量百分比，硫化銀的含量為1.5重量百分比。
實(shí)施例3
除了通過混合35重量百分比的硫酸銅(ii)五水合物、5重量百分比的硝酸銀、20重量百分比的硫酸亞鐵、17重量百分比的硫代硫酸鈉、10重量百分比的氯化鎂、5重量百分比的三亞甲基二胺、5重量百分比的氫氧化鈉及3重量百分比的檸檬酸來制備了功能性硫化銅組合物以外，以與實(shí)施例1相同的方法制備了功能性聚酰胺纖維。
相對于總纖維重量，硫化銅的含量為9.1重量百分比，硫化銀的含量為1.3重量百分比。
比較例1
除了未使用硝酸銀以外，以與實(shí)施例1相同的方法制備了功能性聚酰胺纖維。
即，通過混合35重量百分比的硫酸銅(ii)五水合物、22.5重量百分比的硫酸亞鐵、22.5重量百分比的硫代硫酸鈉、3重量百分比的氯化鎂、7重量百分比的三亞甲基二胺、7重量百分比的氫氧化鈉及3重量百分比的檸檬酸來制備了功能性硫化銅組合物。
相對于總纖維重量，硫化銅的含量為7.9重量百分比。
比較例2
除了未使用氯化鎂以外，以與實(shí)施例1相同的方法制備了功能性聚酰胺纖維。
即，通過混合35重量百分比的硫酸銅(ii)五水合物、5重量百分比的硝酸銀、22重量百分比的硫酸亞鐵、21重量百分比的硫代硫酸鈉、7重量百分比的三亞甲基二胺、7重量百分比的氫氧化鈉及3重量百分比的檸檬酸來制備了功能性硫化銅組合物。
相對于總纖維重量，硫化銅的含量為6.5重量百分比，硫化銀的含量為0.8重量百分比。
比較例3
除了未使用三亞甲基二胺以外，以與實(shí)施例1相同的方法來制備了功能性聚酰胺纖維。
即，通過混合35重量百分比的硫酸銅(ii)五水合物、5重量百分比的硝酸銀、23.5重量百分比的硫酸亞鐵、23.5重量百分比的硫代硫酸鈉、3重量百分比的氯化鎂、7重量百分比的氫氧化鈉及3重量百分比的檸檬酸來制備了功能性硫化銅組合物。
相對于總纖維重量，硫化銅的含量為5.5重量百分比，硫化銀的含量為0.6重量百分比。
比較例4
除了未使用氫氧化鈉，以與實(shí)施例1相同的方法來制備了功能性聚酰胺纖維。
即，通過混合35重量百分比的硫酸銅(ii)五水合物、5重量百分比的硝酸銀，23.5重量百分比的硫酸亞鐵、23.5重量百分比的硫代硫酸鈉、3重量百分比的氯化鎂、7重量百分比的三亞甲基二胺及3重量百分比的檸檬酸來制備了功能性硫化銅組合物。
相對于總纖維重量，硫化銅的含量為7.5重量百分比，硫化銀的含量為1.1重量百分比。
測定由上述實(shí)施例及比較例制備的聚酰胺纖維的電阻率(specificresistance)、遠(yuǎn)紅外線輻射率、耐洗滌性、耐久性、硫化銅的含量、硫化銀的含量及官能團(tuán)的含量，在表1及表2中示出其結(jié)果。
電阻率
根據(jù)韓國產(chǎn)業(yè)規(guī)格ksk0180(線的電阻率試驗(yàn)方法，2013)來測定了所制備的纖維的電阻率(ω·cm)。
遠(yuǎn)紅外線輻射率
根據(jù)基于紅外分光光度計(jì)的遠(yuǎn)紅外線輻射率及輻射能量的測定方法(kfia-fi-1005)，在37℃溫度下，在試片與光源的距離為62cm的地方(紅外線燈，150w)，將光源在試片照射20分鐘后，利用傅里葉變換紅外光譜儀(ft-irspectrometer)來測定了在5～20μm波長的遠(yuǎn)紅外線輻射率(％)和輻射能量(w/m2·μm)。
耐洗滌性
基于在韓國產(chǎn)業(yè)規(guī)格ksk0430所規(guī)定的耐洗牢度試驗(yàn)方法來實(shí)施了纖維的耐洗滌性試驗(yàn)。具體地，將2g的纖維放入100ml的含有5g/l的市面上銷售的洗滌劑的溶液的不銹鋼容器中，在此放入10個鋼鐵珠后，在維持40℃的耐洗牢度試驗(yàn)儀中，進(jìn)行了30分鐘攪拌洗滌。洗滌后，用水漂洗試樣之后，在60℃以下溫度下進(jìn)行了干燥。將這些洗滌工序重復(fù)規(guī)定次數(shù)，測定了彼時(shí)的變色與否和電阻率。
耐久性
定量1g的纖維來放入60℃溫度及維持95％的相對濕度的恒溫抗?jié)駲C(jī)并放置。放置后每隔12個小時(shí)測定了纖維的變色與否和電阻率。
硫化銅的含量、硫化銀的含量及咪唑基的含量
通過對向纖維的表面導(dǎo)入官能團(tuán)前后的纖維重量進(jìn)行比較，來確定了被導(dǎo)入的官能團(tuán)的含量。
對使導(dǎo)入有官能團(tuán)的纖維與功能性硫化銅組合物反應(yīng)前后的纖維的重量，通過功能性纖維的掃描電鏡-能譜儀的分析來測定元素含量，從而確定了硫化銅及硫化銀的含量。
從上述表1的結(jié)果可知，實(shí)施例1至實(shí)施例3的功能性纖維因形成于纖維表面的硫化銅及硫化銀而呈現(xiàn)低電阻率并具有優(yōu)秀的耐洗滌性，在高溫潮濕條件下，耐久性也優(yōu)秀。
尤其，在將用作催化劑的氯化鎂的含量調(diào)節(jié)為3重量百分比的實(shí)施例1的情況下，電阻率、耐洗滌性及耐久性與實(shí)施例2(氯化鎂的含量為0.5重量百分比)及實(shí)施例3(氯化鎂的含量為10重量百分比)相比更優(yōu)秀。
相反地，可知比較例1至比較例4與實(shí)施例1至實(shí)施例3相比，電阻率、耐洗滌性及耐久性極差，尤其在不使用作為金屬鹽的硝酸銀比較例1的情況下，耐洗滌性及耐久性最差。
從上述表2的結(jié)果可知，實(shí)施例1至實(shí)施例3的功能性纖維因形成于纖維表面的硫化銅及硫化銀而使遠(yuǎn)紅外線的輻射率優(yōu)秀，即使進(jìn)行重復(fù)洗滌，也恒定維持輻射率。
尤其，在將用作催化劑的氯化鎂的含量調(diào)節(jié)為3重量百分比實(shí)施例1的情況下，遠(yuǎn)紅外線輻射率與實(shí)施例2(氯化鎂的含量為0.5重量百分比)及實(shí)施例3(氯化鎂的含量為10重量百分比)相比更優(yōu)秀。
相反地，可知比較例1至比較例4與實(shí)施例1至實(shí)施例3相比，遠(yuǎn)紅外線輻射率極差。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性
本發(fā)明可提供一種功能性纖維，在重復(fù)洗滌或長期使用時(shí)，也維持纖維的顏色，并且傳導(dǎo)性、耐洗滌性、耐清洗性、耐久性、耐濕性、耐堿性等優(yōu)秀。
并且，本發(fā)明的功能性纖維因抗菌、除臭、放射遠(yuǎn)紅外線、治愈傷口、防止皮膚老化、蓄熱及保溫、屏蔽電磁波、靜電去除特性等優(yōu)秀，因而可廣泛地適用于衣服、襪子、手套、帶子、腹帶、口罩、帽子、繃帶、圍巾、醫(yī)院用長袍等衣服領(lǐng)域，床上用品類、燒傷墊、工業(yè)用過濾器、填充劑等工業(yè)領(lǐng)域及軍需領(lǐng)域。