一種光觸媒再生纖維素纖維的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種功能性纖維素纖維的制備方法，具體地說，涉及一種具有光觸媒功能的再生纖維素纖維的制備方法，屬于纖維技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，新型建筑材料、裝修和裝飾材料等大量進(jìn)入人們的生活和生產(chǎn)中，醛、苯、苯系物、硫化物、氨化物等揮發(fā)性有機(jī)物(V0C)也成為室內(nèi)空氣污染的主要物質(zhì)，極大地威脅著人類的健康生活。這些有害物質(zhì)會對人的皮膚、呼吸道及內(nèi)臟造成損害，降低人體免疫力，長期接觸還會引發(fā)癌癥，甚至?xí)?dǎo)致基因突變。如果這些有害物質(zhì)不及時清除掉，會對人們的健康產(chǎn)生極為不利的影響，因此安全環(huán)保材料的開發(fā)對人們的生活具有非常重要的意義。
[0003]光觸媒是一種以納米級二氧化鈦為代表的具有光催化功能的光半導(dǎo)體材料的總稱，其氧化能力強(qiáng)，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，價廉易得，無毒無害，成為目前世界上最當(dāng)紅的納米光觸媒材料。光觸媒在光的照射下，自身不發(fā)生化學(xué)變化，卻可以產(chǎn)生類似光合作用的光催化反應(yīng)。當(dāng)其吸收太陽光或其他光源中的能量后，粒子表面的電子被激活，逸離原來的軌道，同時表面生成帶正電的空穴。逸出的電子具有強(qiáng)還原性，空穴則具有強(qiáng)氧化性，兩者與空氣中的水氣反應(yīng)后會生成活性氧和氫氧自由基，這些氧化力極強(qiáng)的自由基，能降解對人體或環(huán)境有害的污染物、臭氣、細(xì)菌等，使其降解為穩(wěn)定且無害的水和二氧化碳。
[0004]雖然關(guān)于光觸媒材料的研究較多，但目前還未見其在再生纖維素纖維行業(yè)應(yīng)用的報(bào)道?，F(xiàn)有產(chǎn)品中，光觸媒在紡織品上的應(yīng)用多為噴涂和后整理兩種方法，公開號為CN101897482A的專利公開了一種光觸媒防護(hù)服的制作方法，該方法是把光觸媒噴涂到基層布料上，烘干后，裁剪、縫合，制作成型。公開號為CN102767074A的專利公開了光觸媒面料的制備方法，該方法是用光觸媒整理劑對面料進(jìn)行后整理，使光觸媒材料固定在織物層的表面。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中直接將光觸媒整理劑用噴涂法或后整理法對面料進(jìn)行后整理，存在以下不足:
(1)光觸媒材料在織物上穩(wěn)定性差，容易脫落或磨損且不耐洗滌，功能持久性差，且會影響紡織品的服用性能；
(2)不能兼顧物理機(jī)械性能、紡織加工性能和服用性能好;常規(guī)粘膠纖維的吸濕透氣性好、穿著舒適的特點(diǎn)；光觸媒氧化分解揮發(fā)性有機(jī)物(V0C)能力強(qiáng)，功能持久性好三方面的特點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種光觸媒再生纖維素纖維，本發(fā)明還提供該纖維的制備方法。
[0007]本發(fā)明的發(fā)明目的為: (1)本發(fā)明制備的光觸媒再生纖維素纖維，穩(wěn)定性好，不易脫落，耐洗滌，功能持久；
(2)本發(fā)明制備的纖維具有良好的物理機(jī)械性能、紡織加工性能和服用性能，且保留常規(guī)粘膠纖維的吸濕透氣性好、穿著舒適的特點(diǎn)，同時具備光觸媒氧化分解揮發(fā)性有機(jī)物(VOC)能力強(qiáng)、功能持久性好的優(yōu)點(diǎn)；
(3)本發(fā)明制備的光觸媒再生纖維素纖維，具有對醛、苯、苯系物、硫化物、氨化物有明顯的分解作用，凈化空氣污染物的功能。
[0008]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種光觸媒再生纖維素纖維的制備方法，其特征在于:包括制備光觸媒乳液、纖維素紡絲粘膠的制備、制備光觸媒共混紡絲液。
[0009]以下是對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn):
所述制備光觸媒乳液，將納米二氧化鈦光觸媒助劑加入堿液中，加入分散劑，研磨攪拌30min，然后進(jìn)行超聲波分散10?30min，充分分散均勻，得到二氧化鈦質(zhì)量濃度為2?15%的光觸媒乳液漿料。
[0010]所述分散劑，為六偏磷酸鈉、硅烷偶聯(lián)劑、CMC、海藻酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉和0P210中的一種或多種復(fù)合。
[0011 ]所述分散劑的加入量為光觸媒助劑重量的0.2?5%。
[0012]所述納米二氧化鈦光觸媒助劑，粒徑為<200nm。
[0013]所述堿液，為氫氧化鈉溶液，所述氫氧化鈉溶液的濃度為10?110g/l。
[0014]所述纖維素紡絲粘膠的制備，所述紡絲粘膠中甲纖含量為7%?10%，含堿4%?7%。
[0015]所述制備光觸媒共混紡絲液，將制得的光觸媒乳液，按照其中的光觸媒含量相對紡絲粘膠中甲纖0.2?5wt %的加入量，加入到紡絲粘膠中，制備出均勻共混粘膠。
[0016]由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是:
(1)本發(fā)明制備的光觸媒再生纖維素纖維，具有對醛、苯、苯系物、硫化物、氨化物有明顯的分解作用，凈化空氣污染物功能；
(2)本發(fā)明通過將納米二氧化鈦光觸媒助劑制備成光觸媒乳液后添加到粘膠紡絲液中，有效地解決了現(xiàn)有技術(shù)中直接將光觸媒整理劑用噴涂法或后整理法對面料進(jìn)行后整理存在的光觸媒穩(wěn)定性差、容易脫落以及不耐洗滌、功能性差等問題。本發(fā)明制備的光觸媒再生纖維素纖維，是用光觸媒助劑與粘膠均勻共混法制備的再生纖維素纖維，光觸媒助劑在纖維內(nèi)部均勻分布，在降解揮發(fā)性有機(jī)物的過程中，光觸媒本身不會發(fā)生變化和損耗，在光的照射下可以持續(xù)不斷的凈化污染物，具有穩(wěn)定性好，不易脫落，耐洗滌等優(yōu)點(diǎn)；按GB/T12490-2007中的試驗(yàn)條件AIM進(jìn)行洗滌10次后，再按照GB/T23761-2009中的方法進(jìn)行測試后，對醛、苯、苯系物、硫化物、氨化物等揮發(fā)性有機(jī)物(V0C)的光催化去除率為30-60% ；
(3)由于本發(fā)明的光觸媒助劑是用堿液分散后加入到粘膠中，因此其在粘膠纖維中分散性好，與粘膠纖維混合均勻，制得的纖維素纖維，干斷裂強(qiáng)度為2.15-2.38cN/dteX，濕斷裂強(qiáng)度為1.15-1.35cN/dteX，不僅具有良好的物理機(jī)械性能、紡織加工性能和服用性能，還保留了常規(guī)粘膠纖維的吸濕透氣性好、穿著舒適的特點(diǎn)，同時具備了光觸媒氧化分解揮發(fā)性有機(jī)物(V0C)能力強(qiáng)，功能持久性好的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用更為廣泛，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0018]實(shí)施例1一種光觸媒再生纖維素纖維的制備方法包括以下步驟:
(1)制備光觸媒乳液
將粒徑為< 200nm的納米二氧化鈦光觸媒助劑加入到10g/l的堿液中，加入光觸媒助劑重量0.2%的海藻酸鈉進(jìn)行分散，研磨攪拌30min，然后進(jìn)行超聲波分散lOmin，充分分散均勻，得到質(zhì)量濃度為2%的光觸媒乳液漿料。
[0019](2)纖維素紡絲粘膠的制備
采用纖維素漿柏為原料，經(jīng)過浸漬、壓榨、粉碎、老成、黃化步驟制得纖維素粘膠溶液，然后再經(jīng)溶解、脫泡和過濾步驟制得紡絲粘膠;所述紡絲粘膠中甲纖含量為7%?10%，含堿4% ?7% ο
[0020](3)制備光觸媒共混紡絲液
將步驟(1)制得的光觸媒乳液，按照其中的光觸媒含量相對紡絲粘膠中甲纖0.2wt %的加入量，采用紡前注射技術(shù)加入到步驟(2)所述紡絲粘膠中，制備出均勻的共混紡絲液。
[0021](4)紡絲及后處理:將上述共混紡絲液，經(jīng)由95g/l的硫酸、8g/l的硫酸鋅和305g/l的硫酸鈉組成的凝固浴中紡絲成型，凝固浴溫度為38°C。絲束牽伸工藝為:噴絲頭牽伸42%，盤間牽伸30%，塑化牽伸10%，然后經(jīng)過后處理步驟制得1.67dtex X 38mm的光觸媒再生纖維素纖維，質(zhì)量指標(biāo)為:干斷裂強(qiáng)度2.18cN/dtex，濕斷裂強(qiáng)度1.35cN/dtex，按GB/T12490-2007中的試驗(yàn)條件AIM進(jìn)行洗滌10次后，再按照GB/T23761-2009中的方法進(jìn)行測試后，對醛、苯、苯系物、硫化物、氨化物等揮發(fā)性有機(jī)物(V0C)的光催化去除率為30%。
[0022]實(shí)施例2—種光觸媒再生纖維素纖維的制備方法包括以下步驟:
(1)制備光觸媒乳液
將粒徑為< 200nm的納米二氧化鈦光觸媒助劑加入到50g/l的堿液中，加入光觸媒助劑重量1%的硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行分散，研磨攪拌30min，然后進(jìn)行超聲波分散15min，充分分散均勻，得到質(zhì)量濃度為6%的光觸媒乳液漿料。
[0023](2)纖維素紡絲粘膠的制備
采用纖維素漿柏為原料，經(jīng)過浸漬、壓榨、粉碎、老成、黃化步驟制得纖維素粘膠溶液，然后再經(jīng)溶解、脫泡和過濾步驟制得紡絲粘膠;所述紡絲粘膠中甲纖含量為7%?10%，含堿4% ?7% ο
[0024](3)制備光觸媒共混紡絲液
將步驟(1)制得的光觸媒乳液，按照其中的光觸媒含量相對紡絲粘膠中甲纖^^%的加入量，采用紡前注射技術(shù)加入到步驟(2)所述紡絲粘膠中，制備出均勻的共混紡絲液。
[0025](4)紡絲及后處理:將上述共混紡絲液經(jīng)由102g/L的硫酸、10.5g/L的硫酸鋅和310g/L的硫酸鈉組成的凝固浴中紡絲成型，凝固浴溫度為40°C。絲束牽伸工藝為:噴絲頭牽伸45%，盤間牽伸32%，塑化牽伸8%，然后經(jīng)過后處理步驟制得1.67dtexX 38mm的光觸媒再生纖維素纖維，質(zhì)量指標(biāo)為:干斷裂強(qiáng)度2.21cN/dteX，濕斷裂強(qiáng)度1.28cN/dteX，按GB/T12490-2007中的試驗(yàn)條件AIM進(jìn)行洗滌10次后，再按照GB/T23761-2009中的方法進(jìn)行測試后，對醛、苯、苯系物、硫化物、氨化物等揮發(fā)性有機(jī)物(VOC)的光催化去除率為45%。
[0026]實(shí)施例3—種光觸