CN1180152C - 一种超双亲性织物纤维及其制法和应用 - Google Patents

一种超双亲性织物纤维及其制法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超双亲性织物纤维，其表面具有亲水性基团和亲油性基团共存的尺寸在10～500nm的凸凹结构，所述织物纤维已经过等离子体活性种对其表面进行的处理。本发明还公开了其制法和应用。本发明的超双亲性织物纤维，制备工艺简单，适应范围广，拓宽了织物纤维的染色剂的使用范围，而且染色和持久性能也得到大幅提高。因其具有超亲水和超亲油的性能，透气、透湿性较好，而且性能稳定，可用于各种服装面料，尤其是各种高档内衣面料，还可用于清洁型面料如抹布，另外因其表面已经过杀菌处理，可作为医用纤维。

Description

一种超双亲性织物纤维及其制法和应用
本发明涉及一种经过等离子体表面处理的织物纤维及其制法和应用。
等离子体处理表面改性是利用一定气氛的等离子体与高分子材料表面相互作用，在高分子材料表面(几个埃至几十个纳米的厚度)引入新的基团，显著改变材料表面的亲/疏水性，粘接性，印染性等，但因其不改变材料的内部结构，可在不改变材料本体性能的前提下，赋予材料表面优异的倾润性能。日本发明专利(特開平11-335963)公开了一种制备高亲水性长期持久的聚烯类无纺布的方法，其利用在约1Torr的真空下通入氮气，用脉冲电源、脉冲电场(到达时间5μs，频率5KHz，脉冲幅100μs)4KV时激光放电，6KV时辉光放电；然后在同样压力下用上述放电开始时167％的电场强度，10KV下对聚烯类无纺布进行等离子体放电处理20s。美国发明专利(申请号：5,777,436)公开了一种制备亲水性材料的气体等离子体放电法；美国发明专利(申请号：5,804,263)公开了一种运用γ-射线(gamma radiation)和等离子体聚合(plasma polymerization)的方法修饰材料表面使其具有亲水性。
以上技术中所制备的材料虽具备一定的亲水或超亲水的效果，但不具备超双亲效果。超亲水或超亲油是指水滴或油滴(以植物油为标准)在固体表面能迅速铺展，与固体表面的接触角小于5°。而超双亲是指当水滴和油滴滴在固体表面时，在固体表面均能迅速铺展且与表面的接触角均小于5°。
本发明的目的在于提供一种经过等离子体表面处理的超双亲性织物纤维。
本发明的另一目的在于提供一种经过等离子体表面处理的超双亲性织物纤维的制法。
本发明的目的还在于提供经过等离子体表面处理的超双亲性织物纤维的应用。
本发明的一种超双亲性织物纤维，其表面具有亲水性基团和亲油性基团共存的尺寸在10～500nm的凸凹结构，所述织物纤维已经过等离子体活性种对其表面进行的处理。
本发明的一种超双亲性织物纤维的制法，按以下步骤进行：
(1)把未经处理的织物纤维放进等离子机真空容器内，抽真空使气压达到1～1×10-3torr；
(2)以1～10ml/min的流速通入纯净的O2、N2、NH3、H2或空气中任何一种，继续抽真空约5～10分钟；
(3)调级射频功率至30～100瓦，在等离子体气氛下对织物纤维表面处理10s～10min；
(4)取出织物纤维，在大气中干燥即可。
本发明的一种超双亲性织物纤维，制备工艺简单，适应范围广。制备时仅需要一套等离子仪器，而且对于织物纤维也没有特殊的要求。另外该超双亲性织物纤维性能稳定，超双亲性能持续时间长，在放置3个月以后超双亲性能几乎没有变化。
下面结合其优点和用途说明如下：
(1)本发明的超双亲性织物纤维具有超亲水和超亲油的性能，水滴或油滴能迅速在其表面铺展并浸入织物纤维表面内部，因而拓宽了这种织物纤维的染色剂的使用范围，而且染色和持久性能也得到大幅提高。
(2)本发明的超双亲性织物纤维具有超亲水和超亲油的性能，透气、透湿性较好，而且性能稳定，可用于各种服装面料，尤其是各种高档内衣面料。
(3)本发明的超双亲性织物纤维具有超亲水和超亲油的性能，可应用于各种清洁型面料，如可制作抹布尤其是适用油污较多的地方。
(4)本发明的超双亲性织物纤维是在特定条件下由等离子体表面处理而获得的，其表面已经过杀菌处理。例如：在内径0.07cm，长8cm的毛细管中，放入1万个枯草菌孢子，经等离子体处理15分钟后全部死光。而且该织物纤维具有超亲水和超亲油的性能，对液体的吸湿性好，因此可用作医用纤维。
(5)本发明的超双亲性织物纤维的制法适用于任何一种织物纤维。
下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
因水滴和油滴在处理后的织物纤维表面迅速铺展并浸入，其接触角为零，为便于比较，在以下实施例中采用响应时间来表征织物纤维的双亲性能。
实施例1、把等离子机***(model PD-2，SAMCO)的电源和冷却水打开，将一块干净整洁的未经任何处理的涤纶纤维样品置于等离子机内真空容器内的实验的平台上，抽真空使气压达到0.05torr，然后以5ml/min的流速通入纯净的O2，继续抽真空8分钟。打开射频匹配器电源和射频功率源，调级功率至80瓦，使样品在O2等离子体气氛下对纤维表面处理30s，关闭电源，取出样品，放在大气中干燥，即可得到具有超双亲性的涤纶纤维。水滴和油滴分别在240ms、160ms时间内在该超双亲性的涤纶纤维的表面迅速铺展并浸入。(处理前分别为70s、5600ms)
实施例2、把等离子机***的电源和冷却水打开，将一块干净整洁的未经任何处理的涤纶纤维样品置于等离子机内真空容器内的实验的平台上，抽真空使气压达到约0.01torr，然后以9ml/min的流速通入纯净的N2，继续抽真空7分钟。打开射频匹配器电源和射频功率源，调级功率至60瓦，使样品在O2等离子体气氛下对纤维表面处理60s，关闭电源取出样品，放在大气中干燥，即可得到具有超双亲性的涤纶纤维。水滴和油滴分别在400ms、240ms时间内在该超双亲性的涤纶纤维的表面迅速铺展并浸入。
实施例3、把等离子机***的电源和冷却水打开，将一块干净整洁的未经任何处理的涤纶纤维样品置于等离子机内真空容器内的实验的平台上，抽真空使气压达到0.1torr，然后以8ml/min的流速通入纯净的空气，继续抽真空7分钟。打开射频匹配器电源和射频功率源，调级功率至60瓦，使样品在O2等离子体气氛下对纤维表面处理120s，关闭电源，取出样品，放在大气中干燥，即可得到具有超双亲性的涤纶纤维。水滴和油滴分别在560ms、240ms时间内在该超双亲性的涤纶纤维的表面迅速铺展并浸入。
实施例4、把等离子机***的电源和冷却水打开，将一块干净整洁的未经任何处理的真丝样品置于等离子机内真空容器内的实验的平台上，抽真空使气压达到约1torr，然后以5ml/min的流速通入纯净的O2，继续抽真空5分钟。打开射频匹配器电源和射频功率源，调级功率至60瓦，使样品在O2等离子体气氛下对纤维表面处理90s，关闭电源，取出样品，放在大气中干燥，即可得到具有超双亲性的真丝纤维。水滴和油滴分别在160ms、320ms时间内在该超双亲性的真丝纤维的表面迅速铺展并浸入。(处理前为3519ms、1280ms)
实施例5、把等离子机***的电源和冷却水打开，将一块干净整洁的未经任何处理的真丝纤维样品置于等离子机内真空容器内的实验的平台上，抽真空使气压达到0.1torr，然后以7ml/min的流速通入纯净的N2，继续抽真空5分钟。打开射频匹配器电源和射频功率源，调级功率至60瓦，使样品在O2等离子体气氛下对纤维表面处理90s，关闭电源，取出样品，放在大气中干燥，即可得到具有超双亲性的真丝纤维。水滴和油滴分别在240ms、320ms时间内在该超双亲性的真丝纤维的表面迅速铺展并浸入。
实施例6、把等离子机***的电源和冷却水打开，将一块干净整洁的未经任何处理的真丝纤维样品置于等离子机内真空容器内的实验的平台上，抽真空使气压达到0.01torr，然后以7ml/min的流速通入纯净的空气，继续抽真空8分钟。打开射频匹配器电源和射频功率源，调级功率至60瓦，使样品在O2等离子体气氛下对纤维表面处理120s，关闭电源，取出样品，放在大气中干燥，即可得到具有超双亲性的真丝纤维。水滴和油滴分别在320ms、400ms时间内在该超双亲性的真丝纤维的表面迅速铺展并浸入。

Claims (5)

1.一种超双亲性织物纤维，其特征在于其表面具有亲水性基团和亲油性基团共存的尺寸在10～500nm的凸凹结构，所述织物纤维已经过等离子体活性种对其表面进行的处理。
2.一种超双亲性织物纤维的制法，按以下步骤进行：
(1)把未经处理的织物纤维放进等离子机真空容器内，抽真空使气压达到1～1×10-3torr；
(2)以1～10ml/min的流速通入纯净的O2、N2、NH3、H2或空气中任何一种，继续抽真空约5～10分钟；
(3)调级射频功率至30～100瓦，在等离子体气氛下对织物纤维表面处理10s～10min；
(4)取出织物纤维，在大气中干燥即可。
3.一种超双亲性织物纤维在服装面料中的应用。
4.一种超双亲性织物纤维在清洁型面料中的应用。
5.一种超双亲性织物纤维在医用纤维中的应用。
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