CN103833886B - 一种棉用阳离子型纳米粒子表面改性剂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种棉用阳离子型纳米粒子表面改性剂。该纳米粒子能够通过静电引力吸附于棉纤维表面，从而改变棉纤维的表面性质，使其可以用阴离子染料染色，且不影响棉织物的吸湿性和透气性。

Description

一种棉用阳离子型纳米粒子表面改性剂

技术领域

本发明一种棉用阳离子型纳米粒子表面改性剂，属于纺织印染领域，具体涉及一种棉用阳离子型纳米粒子表面改性剂的制备方法。

背景技术

棉是一种重要的天然纤维素纤维，具有舒适柔软、吸湿性好、不易产生静电等优良的服用性能。棉纺织品染色常用的染料有活性染料、直接染料、还原染料等，但是，由于棉纤维在通常条件下显负电性，与阴离子染料存在静电斥力，导致染料上染率和固色率低、染色牢度差。因此，在传统的染色工艺中，必须加入大量的盐促染，而这样势必造成环境污染和高资源消耗等问题。

棉纤维的阳离子化改性是解决染料上染率低、色牢度差的有效方法之一。其方法是通过化学结合或物理吸附将阳离子化合物处理到棉纤维上，在棉纤维表面引入阳离子基团，减少或消除纤维上的负电荷，提高染料与纤维之间的亲和力，从而使染料对纤维的上染率和固色率提高。

目前有关棉用阳离子表面改性剂的发明专利不断出现。杨绍军在公开号为1342806A的专利中，用含氯醇基团的季铵盐型化合物或有均三嗪基的季铵盐化合物，对棉纱进行阳离子改性，使得活性染料的上染速率和上染率均有提高。沈勇等人在公开号为101864676A的专利中，用反应型或吸附型阳离子改性剂，对木棉纤维纺织品进行阳离子改性处理，用直接染料、活性染料、酸性染料或可溶性还原染料对改性后的纤维染色，实现了纤维的低盐或者无盐染色；刘越在公开号为102505475A的专利中，通过采用壳聚糖和季铵盐化合物作为复配型阳离子改性剂，对纯棉织物进行复合改性处理后，可使活性染料在不用盐促染或较低盐浓度下就可以获得优于传统染色工艺的染色效果。改性剂可以与碱剂一起使用，姚建平在申请号为201310410333.7的专利中，将3-氯-2-羟基丙基三甲基氯化铵和氢氧化钠混合液作为棉纤维的阳离子改性剂，可改变棉纤维的物理和化学性能，从而实现棉毛一浴法染色；马威在申请号为201310590298.1的专利中，将棉纤维在氯乙酸与碱剂的水溶液中进行预处理，后在羟基叔胺或季铵盐的阳离子试剂中改性，不但提高了活性染料的固色率，而且提高了色牢度。但是，在这些现有的发明专利中，所用的阳离子改性剂多为季铵盐化合物，是以分子形式对纤维进行改性，存在改性时间长、能耗高以及在一定程度上会影响棉织物的吸湿和透气性等问题。

本发明提供了一种棉用阳离子型纳米粒子表面改性剂，可以通过粒子与纤维之间的静电引力使改性粒子吸附于棉纤维表面，消除纤维表面的负电荷并使改性后纤维带一定数量的正电荷。由于纳米粒子的尺寸远小于棉纤维直径，改性后粒子在棉纤维表面不形成连续结构，并且改性仅仅存在于棉纤维的表面，因此，改性过程时间短、能耗小，并且对棉织物的吸湿、透气性和手感影响小。

发明内容

本发明的目的在于提供一种棉用阳离子型纳米粒子表面改性剂，旨在克服目前用化合物分子做棉用阳离子改性剂所产生的弊端。

本发明解决上述问题的技术方案为：

提供一种由聚合物组成的表面带正电荷的纳米粒子棉用表面改性剂。该聚合物由以下重量百分含量的原料制成：

试剂	用量
		乙烯基单体	7.5%-19.2%
（甲）丙烯酸酯类单体	0.8%-12.5%
		阳离子乳化剂	0.2%-1.2%
阳离子水溶性偶氮类引发剂	0.02%-0.14%
		蒸馏水	80%

制备方法为乳液聚合。

上述聚合物的原料中乙烯基单体为苯乙烯、丙烯腈、氯乙烯的一种或其组合；（甲基）丙烯酸酯类单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯的一种或其组合；阳离子乳化剂为十六烷基三甲基氯化铵和十六烷基三甲基溴化铵的一种；阳离子水溶性偶氮引发剂为偶氮二异丁基脒盐酸盐和偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐的一种。

上述纳米粒子表面带有季铵盐基团，能够通过静电引力吸附于棉纤维表面，从而改变棉纤维的表面性质。

上述纳米粒子的粒径为20-200nm。

上述纳米粒子对棉纤维表面改性后，棉纤维可以用阴离子染料染色。

本发明的有益效果在于：（1）本发明棉用阳离子型纳米粒子改性剂，不但制备方法简单，而且可提高染料的上染率。（2）本发明棉用阳离子型纳米粒子改性剂仅附着于纤维表面，不影响棉织物的吸湿、透气性。

附图说明

图1为一种棉用阳离子型纳米粒子表面改性剂的透射电镜照片（TEM）。

图2为一种棉用阳离子型纳米粒子表面改性剂的粒径分布曲线。

具体实施方式

实施例1

在带有搅拌装置、冷凝管、氮气通入装置的四口烧瓶中通入氮气15min，加入一定量去离子水和重量百分含量为1.2%的十六烷基三甲基氯化铵为乳化剂，在300r/min的转速下搅拌5min使乳化剂在水中分布均匀；加入重量百分含量分别为7.5%和12.5%，9.5%和10.5%，12%和8%，15%和5%，17.5%和2.5%，19.2%和0.8%的苯乙烯和丙烯酸丁酯为共聚单体，预乳化30min；反应温度由室温升至（80±1）℃，加入重量百分含量为0.01%的偶氮二异丁基脒盐酸盐（AIBA）引发剂；在（80±1）℃保温反应3h，自然降温至40～50℃，制成表面带正电荷的粒径为20-200nm的聚合物纳米粒子。

实施例2

在带有搅拌装置、冷凝管、氮气通入装置的四口烧瓶中通入氮气15min，加入一定量去离子水和重量百分含量分别为0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%、1.2%的十六烷基三甲基氯（溴）化铵、乙撑基双（十六烷基二甲基氯（溴）化铵）、甲基丙烯酰氧乙基十六烷基二甲基氯（溴）化铵、顺丁烯二酸二乙酯撑基双（十六烷基二甲基溴（氯）化铵）中的一种为乳化剂，在300r/min的转速下搅拌5min使乳化剂在水中分布均匀；加入重量百分含量为19.2%和0.8%的苯乙烯和丙烯酸丁酯为共聚单体，预乳化30min；反应温度由室温升至（80±1）℃，加入重量百分含量为0.01%的偶氮二异丁基脒盐酸盐（AIBA）引发剂；在（80±1）℃保温反应3h，自然降温至40～50℃，制成表面带正电荷的粒径为20-200nm的聚合物纳米粒子。

实施例3

在带有搅拌装置、冷凝管、氮气通入装置的四口烧瓶中通入氮气15min，加入一定量去离子水和重量百分含量为1.2%的十六烷基三甲基氯化铵为乳化剂，在300r/min的转速下搅拌5min使乳化剂在水中分布均匀；加入重量百分含量为19.2%和0.8%的苯乙烯和丙烯酸丁酯为共聚单体，预乳化30min；反应温度由室温升至（80±1）℃，加入重量百分含量分别为0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.1%、0.12%、0.14%的偶氮二异丁基脒盐酸盐（AIBA）、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐(AIBA)、偶氮二氰基戊酸（ACVA）、偶氮二异丙基咪唑啉（AIP）中的一种为引发剂；在（80±1）℃保温反应3h，自然降温至40～50℃，制成表面带正电荷的粒径为20-200nm的聚合物纳米粒子。

应用例

本发明制备的棉用阳离子型纳米粒子表面改性剂经水稀释后使用。将本发明实施例1-3制备的一种改性剂对纯棉针织物进行改性处理。改性剂用量为对织物重的0.01-1.0%，工艺流程为将纯棉针织布先用阳离子纳米粒子溶液进行浸渍处理，然后用酸性橙Ⅱ染料进行常规染色。染色织物用美国X-Rite电脑测色配色仪测定织物的颜色深度。测试结果如表1。

表1不同量的增深处理后染色棉织物的K/S

改性剂用量（对织物重）/%	0	0.01	0.02	0.05	0.08	0.1	0.2	0.5	0.8	1.0
											棉织物的K/S值	0.5056	0.6345	0.6515	0.6952	0.7243	1.886	2.566	3.283	4.022	4.865

Claims (2)

1.一种棉用阳离子型纳米粒子表面改性剂，其特征在于所述改性剂是由聚合物组成的表面带正电荷的纳米粒子，所述的聚合物由以下重量百分含量的原料制成：7.5％－19.2％的乙烯基单体、0.8％-12.5％的(甲基)丙烯酸酯类单体、0.2％-1.2％的阳离子乳化剂、0.02％-0.14％的阳离子水溶性偶氮引发剂、80％的蒸馏水，制备方法为乳液聚合，乙烯基单体为苯乙烯、丙烯腈、氯乙烯的一种或其组合，(甲基)丙烯酸酯类单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯的一种或其组合，阳离子乳化剂为十六烷基三甲基氯化铵和十六烷基三甲基溴化铵的一种，阳离子水溶性偶氮引发剂为偶氮二异丁基脒盐酸盐和偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐的一种，纳米粒子的粒径为20-200nm；所述的纳米粒子能够通过静电引力吸附于棉纤维表面，从而改变棉纤维的表面性质，改性剂的用量为对棉纤维重量的0.01-1.0％。

2.根据权利要求1所述的一种棉用阳离子型纳米粒子表面改性剂，其特征在于经过纳米粒子改性的棉纤维可以用阴离子染料染色。