[发明专利]一种防紫外线纳米纤维及其制备方法

说明书

本发明涉及一种防紫外线纳米纤维及其制备方法，使用的纺丝工艺简单，不需要使用电场，所制备的纳米纤维直径较静电纺丝纤维直径要小的多，可达300‑400nm；本发明通过在烯烃单体的聚合过程中加入含乙烯基的硅烷偶联剂，使硅烷偶联剂与烯烃单体发生共聚，然后利用硅烷偶联剂将紫外线吸收剂接枝到聚合物主链中，这种方法不同于现有技术的抗紫外线方法，且提高了纤维制品的持久的耐紫外线性能，水洗50次后仍具有较好的抗紫外性能；本发明在纺丝溶液中加入了聚氨酯弹性体和相容剂，可以有效增强纤维的弹性，扩大其应用范围。

技术领域

本发明属于纳米纤维材料领域，特别涉及一种防紫外线纳米纤维及其制备方法。

背景技术

随着社会的发展和人民生活水平的提高，人们对纺织品的质量要求越来越高，而现有纺织品在储藏和使用过程中容易受紫外线影响而发黄、老化，这就要求对相应的纺织品具有防紫外线效果。

目前，现有技术中，制备功能性纳米纤维主要通过以下方式进行：(1)对纤维进行防紫外线整理，如使用浸渍法、浸轧法、涂层法，在纤维表面附上一层抗紫外整理剂，但是该方法存在耐久性较差的问题；(2)将抗紫外试剂加入到聚合物中进行纺丝，一方面当采用的抗紫外试剂为无机材料时，存在易团聚、分散性差的问题，影响纤维的力学性能，且获得纤维直径较大，这样限制了纤维材料的应用，另一方面，在进行纺丝制备纳米纤维时，常用静电纺丝法，但是此种方法需要构建一个大电场，对设备要求较高，也限制了这种方法的应用。所以，有必要研制一种防紫外线纳米纤维，具有较小直径，较好的防紫外性能，且性能持久，力学性能较好。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种防紫外线纳米纤维及其制备方法，该方法的工艺设备简单，直径可达纳米级，且防紫外性能较好，性能持久，力学性能较好。

本发明的防紫外纳米纤维，原料为：烯烃单体、含乙烯基的硅烷偶联剂、乳化剂、引发剂、紫外线吸收剂、聚氨酯、相容剂、溶剂，获得的纺丝溶液通过气体喷纺工艺制备得到，其中各组分的质量份数为：烯烃单体50-60、含乙烯基的硅烷偶联剂20-25、乳化剂8-10、引发剂5-28、紫外线吸收剂10-12、聚氨酯3-9、相容剂2-6、溶剂100-150，所述的紫外线吸收剂选自2-羟基-4丙烯酸酯基二苯酮、纳米级二氧化钛、纳米级二氧化硅、纳米氧化锌。

所述烯烃单体选自乙烯、丙烯，所述含乙烯基的硅烷偶联剂选自乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷，所述引发剂选自过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰，所述溶剂选自DMF、丙酮，所述乳化剂选自十二烷基硫酸钠或非离子型乳化剂，所得纳米纤维直径为300-400nm。

本发明还涉及上述纳米纤维的制备方法，包括以下步骤，

(1)将烯烃单体、乳化剂和含乙烯基的硅烷偶联剂加入到溶剂中，逐滴加入引发剂，然后在50℃下乳化分散均匀，升温至85-110℃氮气氛围下反应0.5-1.5h；

(2)将步骤(1)所得产物中加入水和乙醇，分散均匀，然后加入紫外线吸收剂，回流反应6-8h；

(3)继续向其中加入聚氨酯和相容剂，搅拌混合均匀；

(4)将获得的纺丝溶液通过计量泵供给到注射器中，通过注射泵使纺丝溶液通过喷丝口挤出，使用高压气体实现对纺丝液细流的拉伸，在收集板上收集获得纳米纤维。

纺丝工艺参数：载气压力为0.001-30MPa，纺丝溶液供给至喷丝口的速率为0.5-10m/s，喷丝口到收集板的距离为5-30cm。

本发明的有益效果在于：

(1)使用的纺丝工艺简单，不需要使用电场，所制备的纳米纤维直径较静电纺丝纤维直径要小的多，可达300-400nm；