[发明专利]一种利用在纤维表面负载过渡金属离子增强纤维抗紫外光性能的方法

说明书

一种利用在纤维表面负载过渡金属离子增强纤维抗紫外光性能的方法，本发明涉及增强纤维抗紫外光性能的方法。本发明要解决现有化学纤维抗紫外改性后纤维力学性能下降严重，抗紫外光性能并不理想，且操作复杂，成本较高的问题。方法：一、纤维表面的预处理；二、过渡金属离子负载媒介在纤维表面的生长；三、基于金属有机骨架化合物媒介的过渡金属离子配位，即完成利用在纤维表面负载过渡金属离子增强纤维抗紫外光性能的方法。

技术领域

本发明涉及增强纤维抗紫外光性能的方法。

背景技术

与传统的金属和无机陶瓷材料相比，化学纤维材料具有高比强、高比刚、可设计性强以及轻质等优点，现已在航空国防和生活中各领域得到应用。随着科技的发展，已经出现了很多性能十分优异的特种合成纤维，如聚苯并咪唑纤维、芳纶纤维、聚对苯撑苯并二噁唑纤维等。然而，化学纤维中的化学键在吸收紫外光后很容易发生断裂从而导致纤维的力学性能降低，同时化学纤维的表面光滑，惰性高，限制了其在某些方面的应用。目前纤维抗紫外光改性方法主要分为本体/原位共混策略和纤维表面物理改性策略，其中本体/原位共混策略主要包括引入光稳定剂法、引入紫外光屏蔽剂法以及引入第三单体法；纤维表面物理改性策略主要包括配位法、上浆处理法以及化学接枝法。然而这些方法操作复杂，成本较高，最重要的是上述方法改性后对纤维本身的力学性能有一定的损伤，且抗紫外光性能并不理想，限制了改性后纤维的应用。

发明内容

本发明要解决现有化学纤维抗紫外改性后纤维力学性能下降严重，抗紫外光性能并不理想，且操作复杂，成本较高的问题，而提供一种利用在纤维表面负载过渡金属离子增强纤维抗紫外光性能的方法。

一种利用在纤维表面负载过渡金属离子增强纤维抗紫外光性能的方法，它是按以下步骤完成的：

一、纤维表面的预处理：

向多巴胺盐酸盐中加入去离子水，然后在室温及功率为240W～360W的条件下，利用超声清洗机超声溶解5min～60min，得到多巴胺盐酸盐溶液，利用丙酮对纤维抽提48h～120h，得到抽提后的纤维，将抽提后的纤维浸没于多巴胺盐酸盐溶液中，并加入三羟甲基氨基甲烷，再在室温及功率为240W～360W的条件下，利用超声清洗机超声溶解5min～60min，使得加入三羟甲基氨基甲烷后溶液pH为8.0～9.0，然后在室温及频率为90r/min～200r/min的摇床中，振荡12h～36h，最后取出纤维并用去离子水反复洗涤1次～5次，在温度为80℃～120℃的烘箱中，干燥1h～10h，即得到预处理纤维；

所述的多巴胺盐酸盐溶液的浓度为1.5g/L～2.5g/L；

二、过渡金属离子负载媒介在纤维表面的生长：

向金属盐中加入甲醇，然后在室温及功率为240W～360W的条件下，利用超声清洗机超声溶解5min～60min，得到金属盐的甲醇溶液，将预处理纤维浸没于金属盐的甲醇溶液中，并在室温及频率为90r/min～200r/min的摇床中，振荡5min～60min，得到含纤维的金属盐溶液；向有机配体中加入甲醇，然后在室温及功率为240W～360W的条件下，利用超声清洗机超声溶解5min～60min，得到有机配体的甲醇溶液，以速度为0.5mL/s～2.0mL/s的条件下，将有机配体的甲醇溶液加入到含纤维的金属盐溶液中，并在室温及频率为90r/min～200r/min的摇床中，振荡24h～72h，最后取出纤维并用甲醇反复洗涤1次～5次，在温度为60℃～100℃的烘箱中，干燥2h～10h，得到负载金属有机骨架化合物媒介的纤维；

所述的金属盐的甲醇溶液的浓度为10g/L～100g/L；所述的有机配体的甲醇溶液的浓度为10g/L～100g/L；所述的金属盐与有机配体的摩尔比为1:(2～8)；

三、基于金属有机骨架化合物媒介的过渡金属离子配位：