[发明专利]一种高强度结构色纤维的制备方法

说明书

本发明涉及一种高强度结构色纤维的制备方法，属于纺织材料技术领域。本发明以聚N‑异丙基丙烯酰胺接枝聚苯乙烯制备纳米微球乳液，采用交替沉积技术将乳液和二氧化硅微球和环氧树脂复配的混合乳液层层交替旋涂沉积在碳纤维表面，制备出具有良好力学性能的布拉格格筛状结构色纤维；二氧化硅微球具有对抗紫外线的光学性能，掺入材料中可提高材料的抗老化性和耐化学性，也可提高材料的强度、强性；本发明采用交替沉积技术将混合乳液层层交替旋涂沉积在碳纤维表面，面料的裂断长、撕裂指数、耐破指数和耐折度都有大幅提高；面料的裂断长和耐破度与纤维间的结合强度密切相关，纤维表面经过交替沉积后，使面料的纤维间结合力大幅提高。

技术领域

本发明涉及一种高强度结构色纤维的制备方法，属于纺织材料技术领域。

背景技术

纺织品的染色过程实质上是以染料从外部介质向纤维的转移扩散过程为基础的，是染料在两相间的分配过程。包括染料从外相向纤维表面扩散，在纤维表面的吸附，在纤维中的扩散及在纤维内表面的吸附与固着所组成。

上染过程一般分为四个阶段：

（1）染料分子随染液流动靠近纤维界面

此阶段主要受染液流动速率的影响，越靠近纤维界面的区域，染液的流动速率越慢，形成染液本体和纤维截面间的速度梯度。一般把染液流速从染液本体到纤维表面流速降低的区域称为动力边界层。动力边界层的体积虽小，但在染料的传递过程中起着非常重要的作用。显然，动力边界层的厚度与纤维表面的染液流速有关。

染料通过纤维表面的扩散边界层向纤维表面扩散

动力边界层内靠近纤维表面的染液几乎是静止的，此时，染料主要靠自身的扩散靠近纤维表面，该液层称为扩散边界层。扩散边界层中的染料浓度从染液本体到纤维表面是逐渐降低的，存在着浓度梯度，染料的扩散方向由染液本体指向纤维表面。扩散边界层是动力边界层的一部分，厚度约为动力边界层的1/10。扩散边界层会阻碍或降低纤维对染料的吸附速率。因此，在染色过程中，若染液流动速率有差异，会使得纤维表面的扩散边界层厚度不均匀，从而造成染料吸附速率或上染速率的不均匀，导致染色不匀。

染料分子被纤维表面吸附

染料在扩散边界层中靠近纤维到一定距离后，染料分子被纤维表面迅速吸附，并与纤维分子间产生氢键，范德华力或者库仑力相结合。

染料向纤维内部扩散并固着在纤维内部

染料吸附到纤维表面后，在纤维内，外形成染料浓度差，因而向纤维内部扩散并固着在纤维内部。此阶段的扩散是在固相介质中进行的，由于染料分子在扩散过程中受到纤维分子的机械阻力、化学吸引力及染料分子间吸引力的阻碍，扩散速率仅为在溶液中扩散速率的千分之一到百万分之一，这往往是决定上染速率的阶段。这种扩散直到纤维和溶液间的染料溶度到达平衡，纤维内外表面染料浓度相等即纤维染透为止。纤维中的染料分子分布在无定型区域，有的成单分子状态吸附在纤维分子链上，有的则和纤维分子链上的染料保持平衡状态，分布在纤维内孔道的溶液中，少量染料分子也可能成多分子层吸附在纤维分子链上。

传统的纺织印染行业在对织物进行着色加工的时候需要耗费大量的水资源。而且，由于大约20%左右的染料损失率，加上各种助剂（渗透剂、固色剂）95%以上滞留在废水中，造成废水中有机物、无机盐含量高，色度高，化学需氧量（COD）高，同时生化需氧量（BOD）低，水质变化大，而且由于人工合成的染料和助剂很难在短时间内被分解，所以对环境造成不可恢复的破坏。