[发明专利]一种抗紫外腈纶纤维及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于抗紫外材料及其制备领域，特别涉及一种抗紫外腈纶纤维及其制备方法。

背景技术

众所周知，太阳光是一种电磁波，由紫外线、可见光和红外线组成。太阳光中能穿透大气层辐射到地面的紫外线占总能量的6％，紫外线按其波长范围可分为三段，即：UV-A(λ＝400～315nm)，UV-B(λ＝315～280nm)，UV-C(λ＝280～100nm)。其中，UV-C在辐射的过程中几乎已被大气层所吸收。紫外线对人类的益处是能灭菌消毒，促进人体内维生素D的合成。但自上世纪初叶以来，由于世界各国大量使用氟利昂等氟抓烷类物质，使大气中臭氧层遭到破坏，导致阳光中辐射到地面的紫外线尤其是短波长的紫外线增强。紫外线辐射量的增加和短波长化，对人类赖以生存的环境产生重大影响，过量的紫外线照射会诱发皮肤病(甚至皮肤癌)、白内障、降低免疫功能等，直接危害人体健康。对于户外活动的人们来说，服装是防止紫外线过量辐射的主要屏障，但仅仅靠常规织物屏蔽紫外线的能力是不够的。自二十世纪九十年代初以来，国外对纺织品屏蔽紫外线的功能展开了研究，许多抗紫外纤维和织物相继被开发上市；近年来,国内也有一些此类纤维和织物的开发研究报道。随着生活水平的提高，人们的健康意识正在增强，抗紫外线纺织品必将会受到欢迎。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种抗紫外腈纶纤维及其制备方法，该方法操作简单，参数易于控制，使用的溶剂安全低毒。制备的纤维力学性能优异，抗紫外性能良好，可应用于织物中。

本发明的一种抗紫外腈纶纤维，其特征在于：所述抗紫外锦纶纤维由纺丝液湿法纺丝得到，其中纺丝液组分为：氧化石墨烯GO、聚丙烯腈PAN、溶剂，其中氧化石墨烯和聚丙烯腈的质量比为0.02～0.4:1，纺丝液中聚丙烯腈PAN的浓度为20％～22％。

所述聚丙烯腈PAN为烘干脱水后，筛选后的聚丙烯腈；其中烘干脱水为分段烘干或恒温烘干。所述分段烘干为：60℃保持1h，升温至70℃，保持1h，升温至90℃，保持1h，升温至120℃，保持1h；恒温烘干法为：100℃保持6h；筛选为400目网筛筛选。

所述溶剂为N,N-二甲基乙酰胺DMAc、二甲基亚砜DMSO，N,N-二甲基甲酰胺DMF、硫氰酸钠NaSCN、丙酮、碳酸乙烯酯EC、硝酸HNO₃、氯化锌ZnCl₂中的一种或几种。

本发明的一种抗紫外腈纶纤维的制备方法，包括：

将氧化石墨烯GO、聚丙烯腈PAN、溶剂混合，得到纺丝液，脱泡后进行纺丝、干燥处理，即得抗紫外腈纶纤维。

所述混合具体为：先将聚丙烯腈PAN加入溶剂中膨化后加热溶解，再加入氧化石墨烯形成纺丝液；或先向溶剂中加入氧化石墨烯，形成分散体系后再加入聚丙烯腈PAN膨化后加热溶解形成纺丝液；或同时加入PAN粉末和氧化石墨烯进行溶解形成纺丝液；或PAN和GO分别溶解于溶剂中，在将两种溶液混合形成纺丝液。

氧化石墨烯在溶剂体系中的溶解，采用先将氧化石墨烯GO溶解于水中，再将水溶液进行冻干处理除去水份，再将GO分散于溶剂体系中；或采用直接将GO分散于溶剂体系中并进行30-60min超声处理。

聚丙烯腈PAN膨化后加热溶解为：PAN的分散体系在400-600转/分的搅拌转速下，边搅拌边膨化，处理2-8h，然后60-70℃溶解6-12以上。

纺丝的具体工艺参数为：参见表1；干燥为80～90℃，处理时间为5-8min。

表1：

纤维的性能测试，检测纤维的抗紫外性能是采用半自动织布机将纤维织成4.0x4.0cm大小的织物进行测试。

本发明的抗紫外腈纶纤维的制备过程：

(1)PAN粉体烘干，筛网(400目)筛选分离。

预先将PAN粉体筛选，该法比制备成纺丝液后再进行过滤具有更好的效果。PAN粉体特征见表2。

表2聚丙烯腈粉体的特性指标