一種基于化學(xué)氣相沉積的紡織物表面高分子鍍膜方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于材料的表面處理與表面改性領(lǐng)域，特別涉及一種利用表面涂鍍高分子化合物薄膜來達(dá)到紡織物表面功能化改性效果的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]紡織品在我們?nèi)粘Ｉ钆c工業(yè)中有著重要而廣泛的應(yīng)用。隨著材料科學(xué)與化學(xué)工程等技術(shù)的發(fā)展，新型多功能的紡織物以及所制成的衣物等成品逐漸得以開發(fā)并進(jìn)入市場，這其中包括抗菌織物、防水織物、抗污織物、吸濕排汗織物等。紡織物的表面功能化技術(shù)研宄也正在引起廣泛的重視。
[0003]現(xiàn)有的紡織物表面功能化技術(shù)主要基于浸涂、噴涂織物處理液等液相手段，將功能性化合物以物理或化學(xué)的方式吸附在紡織物表面。此類液相處理方法簡單易操作，但存在不少缺陷，諸如:由于液相處理的特點，無論浸涂，還是噴涂方法都無法有效控制表面改性物的厚度與均勻性，因而影響紡織物觸感；同時由于此類處理液在溶劑揮發(fā)干燥后容易引起纖維粘連，破壞了紡織物原有的微觀形貌且大大降低其透氣性；液相處理手段還需要使用大量的溶劑，造成環(huán)境的污染與操作人員的身體安全隱患。
[0004]氣相法處理紡織物表面的技術(shù)有著干式無污染、無需洗滌烘干程序、處理表面均勻等特點。等離子體活化處理紡織物表面是氣相處理方法中研宄相對較廣的一種，譬如，中國專利CN1293255C中公開了一種等離子體活化紡織物表面以獲得表面更高親水性與可加工性的等離子體織物處理機。等離子體處理方法主要利用等離子體在紡織物表面作用使織物表面發(fā)生化學(xué)和物理變化，具體表現(xiàn)為表面的羥基與其他親水基團的增加以及織物纖維開叉度的提高。但是由于等離子體作用過程中產(chǎn)生的高能量，對大部分織物表面改性所需要的功能性基團，如防水性所需的含氟基團、具有抗菌效果的氨基等，有較大的破壞作用，因此往往僅被作為織物親水改性的處理方法以及其他處理過程的預(yù)處理步驟。
[0005]化學(xué)氣相沉積技術(shù)作為一種無機化合物薄膜的氣相沉積方法被廣泛應(yīng)用在半導(dǎo)體工業(yè)、刀具鍍膜等工業(yè)等領(lǐng)域?；瘜W(xué)氣相沉積技術(shù)近年來也被改進(jìn)應(yīng)用于高分子薄膜的制備及微納米材料的表面改性(參見文獻(xiàn)Nano Letters, 2003年，第三卷，1701-1705頁)。目前，化學(xué)氣相沉積技術(shù)在紡織業(yè)的應(yīng)用還較少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是利用化學(xué)氣相沉積技術(shù)提供一種可以對紡織物表面乃至各單根纖維表面達(dá)到均勻改性、不影響織物觸感與透氣度、干式高效同時對于所需要的功能性化合物不會造成任何損傷的紡織物表面改性方法，從而有效避免上述各種問題。
[0007]本發(fā)明的紡織物表面的處理方法，其采用化學(xué)氣相沉積法使所述紡織物表面覆蓋功能薄膜層。
[0008]更進(jìn)一步地，所述處理在化學(xué)氣相沉積的反應(yīng)器內(nèi)完成，包含如下步驟:
[0009]步驟一，把待處理紡織物放置到反應(yīng)器加熱絲下方的反應(yīng)器底部，并將反應(yīng)器底部溫度控制在預(yù)設(shè)溫度下；
[0010]步驟二，抽好所述反應(yīng)器內(nèi)的預(yù)設(shè)真空度，并將反應(yīng)器內(nèi)發(fā)熱絲控制在預(yù)設(shè)溫度；
[0011]步驟三，將氣化后的功能性官能團的聚合單體與引發(fā)劑混合氣體后按預(yù)設(shè)流量比通入反應(yīng)器中，持續(xù)預(yù)設(shè)時間，使紡織物表面覆蓋薄膜層。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有的紡織物表面處理技術(shù)相比，其優(yōu)點是:1、干式鍍膜，無需使用任何溶劑，因此對環(huán)境的污染以及操作人員的安全影響極?。?、化學(xué)氣相沉積所產(chǎn)生的鍍層在微納米尺度內(nèi)能達(dá)到及其均勻共型，且可以方便的控制所鍍薄膜的厚度，對紡織物的觸感與透氣性影響極??；3、只需要一道工序，省略了浸洗、烘干等步驟，加快了織物的處理速度；4、與等離子體處理技術(shù)相比，其所使用的能量極小，因此不會對所需的功能性單體造成任何損害。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明所涉及的化學(xué)氣相沉積鍍膜裝置示意圖。
【具體實施方式】
[0014]為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0015]本發(fā)明的技術(shù)方案涉及高分子化合物在紡織物表面的化學(xué)氣相沉積反應(yīng)，該反應(yīng)發(fā)生在一個真空狀態(tài)下的反應(yīng)器中(如圖1所示)。在處理過程中，反應(yīng)器的真空度控制為10-1000帕。該反應(yīng)器與一個導(dǎo)入聚合物單體與引發(fā)劑的進(jìn)氣口以及通向真空泵的出氣口相連，反應(yīng)器內(nèi)部安裝有均勻排布的鎳鉻合金絲，所需處理的紡織物放置于合金絲下方約2-3厘米處的反應(yīng)器底面之上，反應(yīng)器底部由循環(huán)水冷卻，使其溫度控制在50°C以下。實際操作溫度由所需沉積的薄膜材料決定。諸如，在沉積聚全氟癸基丙烯酸酯薄膜時，反應(yīng)器底部保持在30°C左右。
[0016]反應(yīng)進(jìn)行時，含織物表面所需功能性官能團的聚合單體，如含氟化合物、含環(huán)氧基團化合物、含氨基化合物、含羧基化合物、含羥基化合物以及含硅氧基團化合物等其中的一種或其組合，與引發(fā)劑，如二叔戊基過氧化物、二叔丁基過氧化物、過氧化苯甲酸特丁酯或全氟丁基磺酰氟中的一種或任何兩種及以上的組合，分別氣化再經(jīng)混合后按一定流量比(可控制在1:3- 10:1的范圍內(nèi))通入反應(yīng)容器。同時反應(yīng)器內(nèi)的合金絲被加熱至150 - 400°C，引發(fā)劑在接近合金絲時發(fā)生裂解反應(yīng)，生成活化的自由基，該自由基誘發(fā)聚合單體發(fā)生自由基聚合反應(yīng)，在紡織物表面生成所需要鍍覆的高分子薄膜。薄膜的厚度可由鍍覆的時間控制，可在1nm- ΙΟμπι范圍內(nèi)調(diào)控。利用氣化的引發(fā)劑在較低溫度下可裂解生成自由基，誘發(fā)自由基聚合反應(yīng)，其反應(yīng)條件溫和，對單體官能團不會造成任何損害，可完整保存高分子鍍層的性能。
[0017]在具體處理中，需根據(jù)紡織物所需的功能選擇具有相應(yīng)官能團的聚合單體。諸如，含氟化合物單體所聚合形成的高分子鍍層可賦予紡織物表面的防水與抗污性能；部分含氨基化合物單體所聚合形成的高分子鍍層可賦予紡織物表面抗菌性能；含羥基與羧基化合物單體所聚合形成的高分子鍍層可賦予紡織物表面的親水性能。
[0018]為了增強高分子化合物在紡織物表面的附著性，可以在化合物本身有較高水溶性或者穩(wěn)定性較差的情況下將交聯(lián)劑，諸如乙二醇二丙烯酸酯或乙二醇二甲基丙烯酸酯，和1，3，5，7-四乙烯基-1，3，5，7-四甲苯環(huán)四硅氧烷中的任意一種或任意兩種及以上的組合，與功能性聚合單體和引發(fā)劑混合共同通入反應(yīng)器，使所鍍覆的高分子化合物發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，從而加強高分子薄膜在織物表面的附著力，最終使得紡織物表面鍍覆的功能薄膜層包含打底層和功能性表層。交聯(lián)劑的加入時間由打底層的厚度來決定，對所述氣化后的交聯(lián)劑流量通入規(guī)律為開始通入預(yù)定數(shù)值、后逐漸減少直至消失；在沉積打底層時，所述功能性官能團聚合單體與交聯(lián)劑其流量比為在5:1 - 1:1范圍內(nèi)，在沉積功能性表層時，所述功能性官能團聚合單體與交聯(lián)劑其流量比為在1:1 - 10:1范圍內(nèi)。
[0019]在高分子薄膜與紡織物表面附著力較弱的情況下，為了優(yōu)化高分子薄膜在紡織物表面的附著力與其表面功能性，還可以在織物表面鍍覆分層高分子薄膜。即在反應(yīng)氣體中同時引入交聯(lián)劑，在一個實施例中，交聯(lián)劑貫穿這個處理過程，在沉積打底層時，所述功能性官能團聚合單體與交聯(lián)劑其流量比為在5:1 - 1:1范圍內(nèi)，在沉積功能性表層時，所述功能性官能團聚合單體與交聯(lián)劑其流量比為在1:1 - 10:1范圍內(nèi)。而在另一個實施例中，僅在鍍覆過程開始時引入一定量交聯(lián)劑，功能性官能團聚合單體與交聯(lián)劑比例一般在5:1 -1:1范圍內(nèi)，形成一層交聯(lián)的打底層。交聯(lián)劑可從乙二醇二丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯和