[发明专利]一种羽绒纤维表面复合功能纳米粒子的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种羽绒纤维表面复合功能纳米粒子的方法，属于纺织材料技术领域。

背景技术

羽绒来自禽类的毛，是一种天然蛋白质材料，资源非常丰富，我国年产量达六十多万吨，占世界总产量的60%，来源广泛，经济成本低。羽绒呈朵状，有60~150根绒丝，以一个交结点为核心向外放射状分布，形成外疏里密的三维空间结构。羽绒绒丝具有自然卷曲、柔软等特性，绒朵的绒丝分布越接近核心绒丝密度越大。因此，绒朵与绒朵之间绒丝形不成抱合，呈蓬散状态，在自然状态下羽绒的重量极轻。羽绒具有别的材料所不能替代的质轻、柔软蓬松以及保暖性好的特点，目前作为保暖填充材料得到广泛应用。

羽绒纤维的表面是一层致密的分子层膜，它是由甾醇与三磷酸酯的双分子层膜组成的，二者均为强疏水性，因而羽绒纤维具有良好的防水性能。据报道，Joseph H等人曾对羽绒纤维的机械性能作过一些探讨，研究了其表面形态结构，并测试了其耐化学试剂性能和物理性能。在此基础上，报道了羽毛蓬松胎、羽毛纤维纱线及羽毛复合纺织布等几种新型纺织品的加工工艺和性能。然而羽绒纤维在其他领域的利用率很低，国内外对羽毛及其制品的研究开发还停留在原材料粗加工的水品上，80%以上的羽绒纤维被作为废弃物处理，给生态环境带来较大的污染。

另外，中国专利公开号CN 102131980 A，公开日是2011年7月20日，发明名称为“附着有碳纳米管的导电纤维、导电纱、纤维结构体和它们的制造方法”，该方法使碳纳米管附着在合成纤维表面，使得该纤维具有优异的导电性，但是不能作为灵敏的导体，且制备工艺复杂。纤维表面的改性，如CN 1302928A所公开的，利用醇类处理纤维表面，在酸或碱催化剂存在下使纤维与醇类发生化学反应，形成共价键结合，赋予纤维吸湿排汗的特性。这种方法适用于聚酯类纤维及聚酰胺类纤维，无法适用于羽绒纤维，因为采用此方法会破坏羽绒纤维表面的双分子膜，影响它的表面结构，从而破坏其超疏水性，并且在一定程度上使得羽绒优良的蓬松性大大降低，不利于羽绒的各方面应用。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种羽绒纤维表面复合功能纳米粒子的方法。

为了实现上述目的，本发明的技术解决方案为，一种羽绒纤维表面复合功能纳米粒子的方法，所述方法采用以下步骤：                                              

a羽绒纤维/聚苯乙烯磺酸钠分散溶液的配制

将清洗干燥后的羽绒纤维放入质量分数为1%~5%的聚苯乙烯磺酸钠水溶液中浸泡72-168h，浸泡温度为25-50 °C，调节pH为3~5，其中，羽绒纤维与聚苯乙烯磺酸钠水溶液的质量比为1:100-1:500；

b功能纳米粒子溶液的配制

将磺酸基分散剂加入去离子水中，机械搅拌1h后加入功能纳米粒子，采用超声波处理1h后得到功能纳米粒子溶液，超声波处理温度为25-50 °C，其中，磺酸基分散剂的质量分数为0.5%-1%，功能纳米粒子的质量分数为1%-5%；

c羽绒纤维的表面复合

将经步骤a、步骤b得到的羽绒纤维/聚苯乙烯磺酸钠分散溶液和功能纳米粒子溶液按照体积比1:1-1:2的比例混合，混合后的溶液经超声波处理1-5h后，取出表面复合功能纳米粒子溶液的羽绒纤维并放入60℃的烘箱中干燥3h后得到表面功能化的羽绒纤维，羽绒纤维表面功能层的厚度为0.1-2μm。

所述的聚苯乙烯磺酸钠的相对分子量为3000-12000。

所述的磺酸基分散剂是对苯乙烯磺酸钠或十二烷基苯磺酸钠或十二烷基磺酸钠中的一种。

所述的功能纳米粒子为四氧化三铁或碳纳米管或银粒子或二氧化钛中的一种，粒径≤100nm。

由于采用了以上技术方案，本发明的技术特点在于：

本发明将羽绒纤维浸泡在聚苯乙烯磺酸钠水溶液中，使得羽绒绒朵充分张开，并且羽绒呈润湿状态，聚苯乙烯磺酸钠大分子聚集在羽绒纤维表面，形成一层分子层。同时，在酸性条件下羽绒纤维上带正电的氨基能与磺酸基结合，因而使得聚苯乙烯磺酸钠牢牢地附着在羽绒纤维表面，形成稳定的羽绒纤维/聚苯乙烯磺酸钠分散溶液。