[发明专利]超疏水涤纶的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及织物功能化改性技术领域，特别涉及一种超疏水涤纶的制备方法。

背景技术

自从1953年商业问世以来， 涤纶（聚对苯二甲酸乙二醇酯，PET）已经成为应用最广泛的合成纤维之一。作为一种服用性纤维，涤纶有很多优良的特性， 如强度高、手感柔软、耐拉伸、抗皱耐磨、机可洗等。我国是涤纶的生产和消费大国，2016年涤纶年产量约4000万吨，但由于常规涤纶品种生产规模的迅猛扩大，目前已显现出总量过剩、品种单一和技术含量不高的缺点。普通涤纶纤维、长丝或织物已不能满足国内外市场对产品多样化、功能化的需求。目前，涤纶功能化的主要途径是通过选用合适的功能助剂，采用化学或物理（接枝、共聚、共混、吸附、涂层等）的方法进行改性。化学或物理方法在对涤纶进行功能整理时存在一定的不足，如化学法易产生化学有害物质残留，物理法改性牢度差。近年来，涤纶的酶法改性以其高选择性、高效性、作用条件温和性以及反应过程环境友好等特点而备受关注。目前主要利用脂肪酶、角质酶水解涤纶表面酯键，产生亲水性的羟基和羧基，提高涤纶的亲水性能。

聚多巴胺是多巴胺单体在有氧潮湿的弱碱条件下发生氧化自聚合反应，生成一系列具有不同分子量的聚合物；这些聚合物通过多种共价键和非共价键协同作用，在溶液中自发组装成不同形态结构的组装体。聚多巴胺有两个显著的特点：第一，几乎能在所有的材料表面附着成膜，包括典型的抗黏附材料聚四氟乙烯，且对材料的外形和尺寸也没有限制；第二，聚多巴胺薄膜表面含有大量的活性官能团，例如酚羟基、氨基等，能够与其他物质发生反应，为进一步的功能修饰提供了可能，在现代化学、医学、生物学、材料学、应用科学、工程学等领域有着巨大的应用前景。

辣根过氧化物酶（HRP）作为一种含量丰富，商品化较早，应用广泛的过氧化物酶制剂，存在于辣根植物的块茎中。HRP具有很强的催化活性，可以催化乙烯类、苯胺类和酚类单体的聚合。1992年，Derango等首次利用HRP/H₂O₂催化乙烯类单体聚合，但该研究假定了酶的氧化态为引发剂，没有加入还原性底物且H₂O₂用量较大。随着研究的深入，Teixeira等发现单独的HRP酶并不具有催化合成的性质，必须加入H₂O₂作为氧化剂和还原性底物β-二酮[如乙酰丙酮（ACAC）]作为引发剂形成酶氧化还原催化体系，才能产生活性自由基并引发单体的聚合反应。

目前，应用将聚多巴胺应用于织物的功能化改性已有一些报道，如南昌航空航天大学硕士研究生汪志乐的论文《基于聚多巴胺的超疏水织物制备及其稳定性研究》利用聚多巴胺作为一种 “双面黏胶”牢牢黏附在涤纶织物表面，并诱导氧化银纳米颗粒的沉积，最后用 1H, 1H, 2H, 2H-全氟癸基硫醇（PFDT）对沉积的纳米银颗粒进行修饰，赋予织物超疏水性和抗菌性。西南大学硕士研究生蔡鹏的论文《有机、无机材料的超疏水功能化改性及应用研究》中提到利用多巴胺沉积在泡沫镍表面构筑多层次结构，然后利用十八胺进行低表面能修饰，得到超亲油超疏水泡沫镍材料。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种超疏水涤纶的制备方法，利用聚多巴胺的超强黏附作用在涤纶表面形成一层聚多巴胺薄膜，引入大量酚羟基；酚羟基在HRP/ACAC/H₂O₂体系的作用下产生酚羟基自由基，引发含氟乙烯基单体的接枝聚合，赋予涤纶超疏水性能。

技术方案：本发明提供了一种超疏水涤纶的制备方法，包括以下步骤：（1）将清洗干净的涤纶加入到含有多巴胺的缓冲溶液中处理得到聚多巴胺改性涤纶；（2）将所述聚多巴胺改性涤纶加入到主要由HRP、ACAC、H₂O₂以及含氟乙烯基单体组成的pH为4.0~7.0、浴比1：10~50的处理液中，在30~40 ℃下处理2~12小时，取出后用水充分洗涤后在60~80 ℃烘干得超疏水涤纶。

进一步地，所述处理液中还包含非离子表面活性剂；所述非离子表面活性剂的浓度为0.1~5 g/L。表面活性剂作为湿润渗透剂，可以提高处理液对涤纶的渗透性。

优选地，所述HRP的浓度为0.05~2 mg/mL、酶活为250~350 U/mg。

优选地，所述ACAC的浓度为0.2~2 mL/L。

优选地，所述H₂O₂ 的浓度为0.05~0.2 mL/L、质量分数为25~35%。