[发明专利]功能化聚丙烯腈树脂及制备和在纤维中的应用

说明书

技术领域

本发明属聚丙烯腈树脂及制备和应用领域，特别是涉及功能化聚丙烯腈树脂及制备和应用。

背景技术

聚丙烯腈纤维质地蓬松、手感柔软、密度小、保暖性能好、回弹性高，有“人造羊毛”之称，是羊毛的最佳代用品；同时，聚丙烯腈纤维还具有优异的耐光性、耐候性、耐辐射性和耐腐蚀性，及防霉防蛀性能。因而被广泛地应用于服饰、装饰和工业领域。目前其产量在合成纤维中居第四位。

随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，人们对服装的舒适性和安全性提出了更高的要求。聚丙烯腈纤维虽具有一定的防霉防蛀性能，但不具有抗菌性。同时由于聚丙烯腈纤维固有的疏水性，其电阻率高达10¹⁴Ω·cm，属绝缘材料，静电严重，造成其纤维制品在使用中易沾污、吸尘和产生静电，服用舒适性较差。此外，由于聚丙烯腈纤维的性能与羊毛酷似，为了改善聚丙烯腈纤维的服用舒适性，有很大比例的聚丙烯腈纤维被用于与羊毛混纺、混织。羊毛宜采用酸性染料进行染色，而常规聚丙烯腈纤维不能用酸性染料进行染色，其原因是常规聚丙烯腈树脂大多采用具有优良的阳离子染料可染性的甲基丙烯磺酸钠作为第三单体。混纺、混织的织物迫使聚丙烯腈纤维与羊毛进行“同浴”染色，这就要求聚丙烯腈纤维具有酸性染料可染性，即采用对酸性染料具有优良可染性的第三单体制备聚丙烯腈树脂(CN17307023A)。

为了进一步拓宽聚丙烯腈纤维的应用范围，改善其使用性能，人们进行了大量旨在提高聚丙烯腈纤维性能的研究和开发。聚丙烯腈纤维的功能化改性通常采用物理改性(改性剂与纤维基体以物理作用方式结合)和化学改性(改性剂与纤维基体以化学键接方式结合)两种方法。其中物理改性虽然具有实施简单的优点，但通常存在改性剂溶出问题，再加上有些改性剂自身的毒性，导致所制备的功能化纤维的持久性差，安全性差；而化学改性方法则克服了上述缺陷，具有安全、功能性持久的优点。化学改性方法主要有三种实施方式：共聚改性、纤维表面接枝和纤维表面整理，其中共聚改性方法简单易行，而且可以同时改善纤维的多种性能。

可以采用纤维表面化学反应和共聚改性的方法来制备抗菌聚丙烯腈纤维和织物。如采用化学反应在聚丙烯腈纤维上复合铜离子和碱性绿，从而使织物具有抗菌性(专利CN87100231B)，但其色泽为绿色，限制了其应用范围；专利CN1152998C公开了一种通过聚丙烯腈纤维化学改性制备广谱抗菌纤维的方法，包括纤维在水合肼溶液中浸渍、氨基腙化结构化和碱性水解等过程。由于抗菌纤维是通过改变聚丙烯腈纤维的分子结构获得的，所以难以保持聚丙烯腈纤维原有的蓬松、柔软手感；专利CN1807712A公开了一种抗菌聚丙烯腈纤维的制备方法：将3-烯丙基-5，5-二甲基己内酰脲与丙烯腈共聚制备共聚物，然后将共聚物与常规聚丙烯腈共混纺丝制备改性聚丙烯腈纤维，最后对改性纤维进行卤化后处理得到抗菌聚丙烯腈纤维。

也可采用无机金属氧化物作为改性剂来制备抗菌、抗静电或吸湿的聚丙烯腈纤维。如US6528162B2公开了一种在聚丙烯腈纺丝浆液中添加含金属硅酸盐或金属硅铝酸盐细粉末(粒径0.5-10μm)的分散液，然后共混纺丝的方法，制备除臭、抗菌/抑菌、吸水/吸汗的纤维。由于添加的是无机粒子，在纺丝过程中容易发生喷丝孔阻塞，纺丝比较困难，同时由于无机粒子与纤维基材的不相容，会导致纤维强度下降以及无机粒子在使用过程中发生溶出，造成耐久性差、安全差；专利CN1203219C公开了一种改进的添加无机粒子的方法，即采用在湿法纺丝的纺程上(如凝固浴、预热浴、热拉伸浴等)添加氧化锌晶须浆料的方法，制备抗静电、抗菌、防紫外线改性腈纶、黏胶、维纶等纤维。由此避免了喷丝孔阻塞和纤维力学性能下降问题，但仍存在溶出性问题。