基于導(dǎo)電高分子的抗霧霾窗紗纖維及其制備方法和應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于導(dǎo)電高分子的抗霧霾窗紗纖維及其制備方法和應(yīng)用。所述的抗霧霾窗紗纖維包括纖維及附著在所述纖維表面的導(dǎo)電高分子表面處理劑層，導(dǎo)電高分子表面處理劑的組成包括：PEDOT?PSS水分散體、水性聚氨酯、3?(2,3?環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、異丙醇、1?甲基?2?吡咯烷酮、羥乙基纖維素水溶液、水性流平劑BYK?333和N,N?二甲基乙醇胺。本發(fā)明還公開(kāi)了抗霧霾窗紗纖維的制備方法和應(yīng)用。采用本發(fā)明基于導(dǎo)電高分子的抗霧霾窗紗纖維制成紗窗，在不影響透氣效果的前提下，提升PM2.5的阻擋率，且制備方法簡(jiǎn)單，產(chǎn)品可以重復(fù)使用率高。
【專利說(shuō)明】
基于導(dǎo)電高分子的抗霧讚窗紗纖維及其制備方法和應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及紗窗纖維，尤其設(shè)及一種基于導(dǎo)電高分子的抗霧靈窗紗纖維及其制備 方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 霧靈是霧和靈的統(tǒng)稱，是一種天氣現(xiàn)象，是對(duì)大氣中各種懸浮顆粒物含量超標(biāo)的 籠統(tǒng)表述。指空氣中的灰塵、硫酸、硝酸、有機(jī)碳氨化合物等大量極細(xì)微的干塵粒子均勻的 浮游在空中，使空氣渾濁，視野模糊并導(dǎo)致能見(jiàn)度惡化。霧靈天氣是一種大氣污染狀態(tài)，霧 靈尤其是PM2.5(空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑小于等于2.5微米的顆粒物)被認(rèn)為是造成霧靈天氣 的"元兇"。近些年來(lái)，隨著空氣質(zhì)量逐漸惡化，霧靈天氣現(xiàn)象出現(xiàn)頻率越來(lái)越高，它們?cè)谌?們毫無(wú)防范的時(shí)候侵入人體呼吸道和肺葉中，從而引起呼吸系統(tǒng)疾病、屯、血管系統(tǒng)疾病、血 液系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)等疾病，諸如咽喉炎、肺氣腫、哮喘、鼻炎、支氣管炎等炎癥，長(zhǎng)期處于運(yùn)種 環(huán)境還會(huì)誘發(fā)肺癌、屯、肌缺血及損傷。
[0003] 為了減輕霧靈對(duì)人體的傷害，除了環(huán)境治理，從源頭減少污染源之外，采用具有防 靈效果的口罩與窗紗等防護(hù)性產(chǎn)品是降低靈對(duì)人們身體傷害的可靠途徑。其中，現(xiàn)有的防 霧靈窗紗采用核孔膜原理，核孔膜雖然能夠有效的阻擋霧靈，但透氣性差，成本高限制了其 進(jìn)一步商業(yè)化應(yīng)用。此外，還有一些通過(guò)靜電原理抗霧靈的窗紗產(chǎn)品，但是依然成本高昂， 而且空隙較大，效果較差。還有一些功能性超細(xì)纖維，通過(guò)將電氣石、硫化巧、砸化巧、一水 硫酸裡、氧化鋒中的一種或幾種與粘合劑形成的混合物。與面料共混，制備抗霧靈紗窗，但 是無(wú)機(jī)共混物容易失效，而且會(huì)導(dǎo)致窗紗品質(zhì)下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 技術(shù)問(wèn)題:為克服現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于導(dǎo)電高分子的抗霧 靈紗窗纖維，制成的紗窗在不影響透氣效果的前提下，提升PM2.5的阻擋率，且制備方法簡(jiǎn) 單，產(chǎn)品可W重復(fù)使用率高。
[0005] 技術(shù)方案：
[0006] -種基于導(dǎo)電高分子的抗霧靈窗紗纖維，包括纖維及附著在所述纖維表面的導(dǎo)電 高分子表面處理劑層，其中，W重量百分比計(jì)，導(dǎo)電高分子表面處理劑的組成包括： PEDOT-PSS水分化化 觀~視％
[0007] 水性聚氨醋 13-20% 3-(2,3-環(huán)氧丙氧巧基二甲氧基硅烷化8~1% 異丙醇 15~20% 1-甲基壬郵咯焼麗 8~20%
[000引 徑云基纖維素水溶液 4~6% 水性流平劑BYK-333 03-0.5% N，N-二甲基己醇胺 2~5%;
[0009] 所述徑乙基纖維素水溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2~3%。
[0010] 所述導(dǎo)電高分子表面處理劑的抑為7~8,在此條件下，體系才能穩(wěn)定。
[0011] 本發(fā)明導(dǎo)電高分子表面處理劑在空氣的摩擦下，可W產(chǎn)生靜電，與空氣中的粉塵 相互作用，誘導(dǎo)粒子產(chǎn)生電荷，從而達(dá)到排斥粉塵的效果。
[0012] 陽(yáng)DOT-PSS水分散體:作為導(dǎo)電介質(zhì)。所述PEDOT-PSS水分散體可采用常規(guī)方法制 備，具體可采用如下方法制備:在一S頸圓底燒瓶中加入IOOmL去離子水和1.30g PSS-化， 在室溫下快速攬拌使其充分分散，用微量注射累滴加0.26g EDOT，滴加完畢后，快速攬拌 5min左右，隨后加入0.60g(NH4)2S2〇8，在快速攬拌下加入0.05g硫酸鐵，繼續(xù)攬拌5min后，用 10 %的稀鹽酸調(diào)控反應(yīng)液的抑保持在1.8~2.2，反應(yīng)液逐漸變成藍(lán)墨色，繼續(xù)反應(yīng)20h后， 得到深藍(lán)色的陽(yáng)DOT-PSS水分散體。
[0013] 水性聚氨醋:作為成膜基質(zhì)。
[0014] 3-(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基=甲氧基硅烷:提高高分子表面處理劑與基材的粘附性。
[0015] 異丙醇:發(fā)揮消泡劑與防凍劑的作用。
[0016] 1-甲基-2-化咯燒酬:作為水性聚氨醋在水相中的助溶劑。
[0017] 徑乙基纖維素水溶液:為環(huán)境友好型增稠劑。
[0018] 水性流平劑BYK-333:改善滲透性，降低液體表面張力，促使形成平整、光滑、均勻 的涂膜。
[0019] N，N-二甲基乙醇胺:聚氨醋類基質(zhì)固化促進(jìn)劑。
[0020] 導(dǎo)電高分子表面處理劑的粘度為138/mPa ? S~180/mPa ? S。
[0021 ] 導(dǎo)電高分子表面處理劑層的厚度為20~80um。
[0022] 所述的纖維為聚乙締纖維。所述纖維的直徑為0.5~Imm。
[0023] 優(yōu)選的，W重量百分比計(jì)，導(dǎo)電高分子表面處理劑的組成包括： PEDOT-PSS 水分散體 30-36 %
[0024] 水性聚氨醋 15~18% 3-(2,3-環(huán)氧丙氧府基二甲氧基硅烷0,8~1 % 異兩醇 17~20% 1-甲基-2-郵咯燒醒 19~20 %
[0025] 腎己基纖維素水溶液 4~6 % 水性流平劑BYK-333 0.3~0.5 〇/〇 風(fēng)N-二甲基己醇胺 3~4.5 〇/〇 6
[00%] 更優(yōu)選的，W重量百分比計(jì)，導(dǎo)電高分子表面處理劑的組成包括： 化DOT-PSS水分故化 35.2 〇/〇 水性聚氨酷 17.3% 3-(2,3-環(huán)氧兩氧)丙基S甲氧基娃焼0.8% 異丙醇 19.7%
[0027] 1-甲基-2-耽咯燒麗 19,7% 2wt.%篡己基纖維素水溶液 4.0 % 水性流平劑BYK-333 0.3 % N，N-二甲基藝醇胺 導(dǎo)％ 。
[0028] 所述導(dǎo)電高分子表面處理劑的制備方法包括:攬拌條件下，向陽(yáng)DOT-PSS水分散體 中依次加入水性聚氨醋、3-(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基=甲氧基硅烷、異丙醇和1-甲基-2-化咯燒 酬，攬拌5~IOmin后加入徑乙基纖維素水溶液和水性流平劑，然后攬拌20~30min，再滴加 N，N-二甲基乙醇胺于混合體系中，調(diào)節(jié)抑在7~8,繼續(xù)攬拌2~化后得到所述的導(dǎo)電高分子 表面處理劑。
[0029] 本發(fā)明還提供了所述基于導(dǎo)電高分子的抗霧靈窗紗纖維的制備方法，包括：
[0030] 在紡絲過(guò)程中，將拉出的纖維通過(guò)導(dǎo)電高分子表面處理劑。
[0031] 本發(fā)明還提供了所述的基于導(dǎo)電高分子的抗霧靈窗紗纖維在制備紗窗面料中的 應(yīng)用。
[0032] -種抗霧靈紗窗面料，包括所述的抗霧靈窗紗纖維。
[0033] -種抗霧靈紗窗，包括所述的抗霧靈紗窗面料。
[0034] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：
[0035] (1)本發(fā)明在不改變現(xiàn)有拉絲工藝的前提下，能大量快速制備導(dǎo)電高分子抗霧靈 窗紗纖維。
[0036] (2)相比于用無(wú)機(jī)材料修飾的功能纖維，本發(fā)明用導(dǎo)電高分子修飾的聚乙締纖維， 依然保持較高的拉伸率，且不易失效，產(chǎn)品可重復(fù)使用。
[0037] (3)本發(fā)明對(duì)PM2.5阻擋效果優(yōu)。
[0038] (4)相比較于采用核孔膜原理的防霧靈窗紗，透氣效果好。
【附圖說(shuō)明】
[0039] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備得到防霧靈窗紗纖維的電鏡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040] 為了更好的理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，此處所描述 的具體實(shí)施例僅用W解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0041] 水性聚氨醋:WPU，蘇州亞科科技股份有限公司；貨號(hào):S0715。
[0042] 3-(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基S甲氧基硅烷:SCA-187,薩恩化學(xué)技術(shù)(上海)有限公司）
[0043] 異丙醇：IPA，上海申博化工有限公司；
[0044] 1-甲基-2-化咯燒酬:NMP，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；
[0045] 徑乙基纖維素:肥C，梯希愛(ài)(上海)化成工業(yè)有限公司；
[0046] 水性流平劑BYK-333:廣東匯和化工有限公司；
[0047] N，N-二甲基乙醇胺:DMEA，薩恩化學(xué)技術(shù)(上海)有限公司。
[004引實(shí)施例1
[0049] (1)制備基于導(dǎo)電聚合物PEDOT-PSS的導(dǎo)電高分子表面處理劑。
[(K)加 ]
[0化1 ]
[0化2]
[0化3] 在一S頸圓底燒瓶中加入IOOmL去離子水和1.30g PSS-Na(聚苯乙締橫酸鋼鹽）， 在室溫下快速攬拌使其充分分散。用微量注射累滴加0.26g ED0T(3，4-乙締二氧嚷吩），滴 加完畢后，快速攬拌5min左右。隨后加入0.60g(NH4)2S2〇8，在快速攬拌下加入0.05g硫酸鐵， 繼續(xù)攬拌5min后，用10 %的稀鹽酸調(diào)控反應(yīng)液的抑保持在2左右，反應(yīng)液逐漸變成藍(lán)墨色。 繼續(xù)反應(yīng)20h后，得到深藍(lán)色的PEDOT-PSS水分散體，作為下一步的原料。
[0054] 在容器中加入一定量的PEDOT-PSS水分散體，在快速攬拌下，依次加入一定量的水 性聚氨醋、3-(2,3-環(huán)氧丙氧）丙基S甲氧基硅烷、異丙醇和1-甲基-2-化咯燒酬，攬拌5min 后加入已配制好的徑乙基纖維素水溶液和水性流平劑BYK-333,攬拌30min，再滴加 N，N-二 甲基乙醇胺于混合體系中，調(diào)節(jié)抑在7~8之間，繼續(xù)快速攬拌化后得到復(fù)配的高粘度(粘度 為ISOmPa ? S)導(dǎo)電高分子表面處理劑。
[0055] (2)防霧靈窗紗纖維的制備
[0056] 在聚乙締烙融紡絲的過(guò)程中，在拉絲的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，將拉出的纖維（一般為 0.5mm)，通過(guò)高粘度的導(dǎo)電高分子表面處理劑，纖維表面將附著一層很薄(40um)的導(dǎo)電高 分子層，制備得到防霧靈窗紗纖維。
[0057] 圖1為本發(fā)明制備得到防霧靈窗紗纖維表面形貌的電鏡圖。將本發(fā)明的防霧靈紗 窗纖維織成面料，應(yīng)用現(xiàn)有類似面料形成的紗窗作為對(duì)比例，對(duì)比二者的阻擋效果。重復(fù)使 用，測(cè)試五次，結(jié)果如表1。
[0化引性能檢測(cè)方法具體如下：
[0059] 作為對(duì)比的為功能性超細(xì)纖維經(jīng)編防霧靈紗窗，制作該紗窗采用的功能性超細(xì)纖 維具體可W參照公開(kāi)號(hào)為CN 105220349 A、名稱為"一種功能性超細(xì)纖維經(jīng)編防霧靈紗窗 面料及其制備方法"公開(kāi)的方法進(jìn)行制備，本實(shí)施例中，對(duì)比紗窗采用的功能性超細(xì)纖維由 超細(xì)纖維和附著在超細(xì)纖維上的靜電吸塵劑組成，其中超細(xì)纖維為0.5mm的聚乙締絲，靜電 吸塵劑由電氣石（10-20wt. % )、硫化巧（l-5wt. % )、砸化巧（2-6wt. % )、一水硫酸裡（1- 3wt. % )、氧化鋒(l-3wt. % )與粘合劑形成的混合溶液。
[0060] 本實(shí)施例和對(duì)比由窗紗纖維經(jīng)常規(guī)的平織方法織成網(wǎng)目為18目窗紗（即紗窗面 料），將窗紗制成紗窗，安裝在住宅樓房間的窗戶上。紗窗面積長(zhǎng)98cm寬45cm，室內(nèi)單面通 風(fēng)，室內(nèi)面積15m2,緊緊關(guān)閉其他口窗。在霧靈天做檢測(cè)，檢測(cè)開(kāi)窗通風(fēng)前后室內(nèi)PM2.5濃 度，計(jì)算PM2.5阻擋率。
[0061] 主1
[0062]
[0063]
[0064] 結(jié)果如表1，與現(xiàn)有的紗窗相比，本實(shí)施例的紗窗具有更好的抗霧靈效果，PM2.5阻 擋率可達(dá)82.5%，且重復(fù)多次使用W后，PM2.5阻擋率仍維持在較高的水平。
[00化]實(shí)施例2~7
[0066] 改變各組分比例，其余方法同實(shí)施例1，考察不同配比的導(dǎo)電高分子表面處理劑制 成的窗紗纖維對(duì)抗霧靈效果的影響，具體配比見(jiàn)表2。
[0067] 表 2
[00681
[C
[C
[C
[C
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于導(dǎo)電高分子的抗霧霾窗紗纖維，其特征在于，包括纖維及附著在所述纖維 表面的導(dǎo)電高分子表面處理劑層，其中，以重量百分比計(jì)，導(dǎo)電高分子表面處理劑的組成包 括： PEDOT-PSS水分散休 30~40% 水性聚氨酯 15~20% 3-(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基二甲氧基鞋焼0名~1% 異丙醇 15~20% 1_甲基-2-吡咯烷酮 8~20% 羥乙基纖維素水溶液 4~6%: 水性流平劑BYK-333 0.3~0.5% N,N-二甲基乙醇胺 2~5%; 所述羥乙基纖維素水溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2~3%。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗霧霾窗紗纖維，其特征在于，以重量百分比計(jì)，導(dǎo)電高分子 表面處理劑的組成包括： PEDOT-.PSS水分故休 30~36 % 水性聚氨酯 15~18% 3-(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基娃焼0.8~1 % 異丙醇 17~20% 1 _甲基_2-吡咯烷酮 19~20 % 羥乙基纖維素水溶液 4~6 % 水性流平劑BYK-333 0.3-0.5 % N，N-二甲基乙醇胺 3~4.5 % 。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗霧霾窗紗纖維，其特征在于，所述導(dǎo)電高分子表面處理劑的 ph為7~8。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗霧霾窗紗纖維，其特征在于，所述的纖維為聚乙烯纖維。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗霧霾窗紗纖維，其特征在于，導(dǎo)電高分子表面處理劑層的厚 度為20~80um。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗霧霾窗紗纖維，其特征在于，所述的導(dǎo)電高分子表面處理劑 的制備方法包括:攪拌條件下，向PED0T-PSS水分散體中依次加入水性聚氨酯、3-( 2，3-環(huán)氧 丙氧)丙基三甲氧基硅烷、異丙醇和1-甲基-2-吡咯烷酮，攪拌5~IOmin后加入羥乙基纖維 素水溶液和水性流平劑BYK-333，然后攪拌20~30min，再滴加 N，N-二甲基乙醇胺于混合體 系中，調(diào)節(jié)PH在7~8,繼續(xù)攪拌2~3h后得到所述的導(dǎo)電高分子表面處理劑。7. 根據(jù)權(quán)利要求1~6任一項(xiàng)所述的抗霧霾窗紗纖維的制備方法，其特征在于，包括:在 紡絲的過(guò)程中，將拉出的纖維通過(guò)導(dǎo)電高分子表面處理劑。8. 根據(jù)權(quán)利要求1~6任一項(xiàng)所述的抗霧霾窗紗纖維的在制備紗窗面料中的應(yīng)用。9. 一種抗霧霾紗窗面料，包括根據(jù)權(quán)利要求1~6任一項(xiàng)所述的抗霧霾窗紗纖維。10. -種抗霧霾紗窗，包括根據(jù)權(quán)利要求9所述的抗霧霾紗窗面料。
【文檔編號(hào)】D06M15/564GK106012531SQ201610391983
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年6月3日
【發(fā)明人】韓國(guó)志, 李俊
【申請(qǐng)人】江蘇華昌織物有限公司