[发明专利]一种黑色无机纤维及其等离子体制备方法

说明书

本发明涉及一种黑色无机纤维及其等离子体制备方法，具体公开了一种黑色无机纤维，包括纤维基体及附在纤维基体上的碳化糖组成，所述的纤维基体为耐受500℃以上的无机纤维，例如玄武岩纤维、陶瓷纤维、石英纤维、海泡石纤维。所述附在纤维基体上的碳化糖通过以下方法获得：1)预处理：利用湿润等离子体对纤维基体进行表面改性获得活化后的纤维，在张力作用下将活化后的纤维在糖水溶液中浸泡；2)碳化染色：将步骤1)所得经浸泡的纤维通过高温碳化，得到纤维基体上附有碳化糖，即形成染色后的无机纤维。本发明新颖独特，制备方法简单，环保无污染。

技术领域

本发明属于纤维材料领域，具体涉及一种黑色无机纤维及其等离子体制备方法。

背景技术

众所周知，纤维后处理染色是一种常见的染色方法。特别是利用等离子体技术对纤维进行处理，以增加纤维表面粗糙度和化学活性基团，从而使染料更容易吸附到纤维表面。中国专利文献200810059897.X和201811577679.5都公开了利用惰性气体等离子体来进行芳纶纤维染色的相关方法，并取得良好效果。

但是，不同于芳纶等有机纤维，无机纤维其结构更为致密且表面惰性更强，采用现有技术往往无法达到优异的效果，且对这类无机纤维染色方法的报道较少。近年来，以玄武岩纤维为代表的无机纤维发展迅速，若能提供不同颜色的玄武岩纤维，则对推广其下游应用具有实际意义。同样的，作为其他无机纤维如陶瓷纤维、海泡石纤维等面临相同的技术问题。

发明内容

现有技术的缺点在于无法利用等离子体技术来实现黑色无机纤维的制备。针对这些缺点，本发明的目的在于利用湿润等离子体进行纤维前处理，以糖水溶液作为染料源，通过高温碳化的方式来实现纤维变色，从而得到黑色无机纤维。

本发明一个方面提供了一种黑色无机纤维，包括纤维基体及附在纤维基体上的碳化糖组成，所述的纤维基体为耐受500℃以上的无机纤维，优选地，选自玄武岩纤维、陶瓷纤维、石英纤维、海泡石纤维。

在本发明的技术方案中，所述附在纤维基体上的碳化糖通过以下方法获得：

1)预处理：利用湿润等离子体对纤维基体进行表面改性获得活化后的纤维，在张力作用下将活化后的纤维在糖水溶液中浸泡；

2)碳化染色：将步骤1)所得经浸泡的纤维通过高温碳化，得到纤维基体上附有碳化糖，即形成染色后的无机纤维。

所述步骤1)中湿润等离子体是利用水蒸气与惰性气体的混合气体进行高压放电而形成的。

本发明另一个方面提供了一种黑色无机纤维的等离子体制备方法，包括以下步骤：

1)预处理：利用湿润等离子体对纤维基体进行表面改性获得活化后的纤维，在张力作用下将活化后的纤维在糖水溶液中浸泡；

2)碳化染色：将步骤1)所得经浸泡的纤维通过高温碳化，即得到黑色无机纤维；

所述步骤1)中湿润等离子体是利用水蒸气与惰性气体的混合气体进行高压放电而形成的。

在本发明的技术方案中，步骤1)中纤维基体选自玄武岩纤维、陶瓷纤维、石英纤维、海泡石纤维。

在本发明的技术方案中，步骤1)中所述的惰性气体选自氩气、氮气、氦气中的一种或多种的组合。

在本发明的技术方案中，步骤1)中所述的水蒸气与惰性气体的体积比为1:5-1:20，优选为1:8-1:12，更优选为1:10。

在本发明的技术方案中，步骤1)中所述的等离子体改性时间为2-10min。

在本发明的技术方案中，步骤1)中等离子体处理时对纤维施加张力，优选地所述的张力为1N以上，更优选为1-3N。

在本发明的技术方案中，步骤1)中浸泡糖水时，对活化后的纤维施加1N以上张力，优选为3-5N。