負(fù)載銅(ii)離子的功能纖維及其合成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種纖維材料及其合成方法，尤其設(shè)及一種負(fù)載銅（II)離子的功能 纖維及其合成方法，屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在高分子材料表面負(fù)載金屬離子得到新的功能雜化材料，與單一的有機(jī)高分子或 無(wú)機(jī)化合物相比，可獲得獨(dú)特的界面性質(zhì)和優(yōu)越的綜合性能。銅是一種常見(jiàn)的過(guò)渡金屬元 素，其常見(jiàn)價(jià)態(tài)為0價(jià)、+1價(jià)和巧價(jià)（+3價(jià)存在于不穩(wěn)定的特殊形態(tài))。0價(jià)的金屬銅具有 優(yōu)良的導(dǎo)電性、延展性，還可形成多種合金。+2價(jià)的銅（II)是性質(zhì)穩(wěn)定的常見(jiàn)價(jià)態(tài)，可形 成多種銅鹽化合物，可與多種無(wú)機(jī)陰離子和有機(jī)化合物形成配合物。銅（II)離子的抗菌作 用很早已被證實(shí)，在生產(chǎn)生活中有著廣泛的應(yīng)用。銅是人體必需微量元素之一，但同時(shí)又是 一種有毒的重金屬，因此在發(fā)揮其功效的同時(shí)，應(yīng)盡可能減少其用量和向環(huán)境中的遷移。將 銅（II)離子通過(guò)化學(xué)鍵負(fù)載到高分子纖維材料表面，既可大大增加銅（II)與環(huán)境的接觸 界面，又可利用化學(xué)鍵抑制銅（II)的溶解和流失，是一種提高效能、減少污染、防止毒副作 用的好方法。根據(jù)本發(fā)明技術(shù)內(nèi)容，列舉有相似之處的報(bào)道如下： (1)研究論文"金屬絡(luò)合型聚丙締臘抗菌消臭纖維的結(jié)構(gòu)與性能"（合成纖維工業(yè)， 2001第4期）是將含多官能團(tuán)聚丙締臘纖維（FPAN)在溶解有Ag(I)、化(II)或化(II)金 屬鹽的無(wú)水乙醇中攬拌回流反應(yīng)24h，依次用無(wú)水乙醇、無(wú)離子水、無(wú)水乙醇洗涂，真空干 燥，得到金屬絡(luò)合型聚丙締臘抗菌消臭纖維；其中，F(xiàn)PAN是按照文獻(xiàn)"含多官能團(tuán)聚丙締 臘抗菌消臭纖維的制備、結(jié)構(gòu)與性能"（功能高分子學(xué)報(bào)2001第1期）制備：臘絕纖維在水 合阱溶液中浸潰，然后密閉恒溫賠烘數(shù)小時(shí)，洗涂、干燥后，再在氨氧化鋼溶液中恒溫?cái)埌?反應(yīng)若干小時(shí)，洗涂、干燥，得到含多官能團(tuán)聚丙締臘抗菌消臭纖維（FPAN) ;(2)研究論文 "偕胺目虧基化（II)、Hg(II)配合物纖維的抗菌性能研究"（合成纖維2007第1期）是將 偕胺朽基纖維（AOCF)浸沒(méi)在不同濃度的氯化銅溶液中恒溫振蕩反應(yīng)，得到不同化（II) 含量的纖維；其中，AOCF是按照文獻(xiàn)"馨合纖維的制備一一聚丙締臘纖維改性"（合成纖 維2001第4期）制備：將臘絕纖維浸沒(méi)在一定配比的鹽酸徑胺和碳酸鋼的溶液中，恒溫反 應(yīng)若干時(shí)間后洗涂、烘干而得到；（3)中國(guó)專利CN87100231 "抗菌防臭纖維織物及制造方 法"是將臘絕纖維先放入40-60°C的硫酸銅、硫代硫酸鋼溶液中處理，再放入80-100°C的堿 性綠4溶液中處理，得到結(jié)合一定量銅（II)離子和有機(jī)胺的抗菌防臭纖維；(4)中國(guó)專利 CN92110714. 5 "-種抗靜電抗菌纖維的處理方法"是將臘絕等纖維織物依次在含有銅離子、 艦離子的水溶液中染浴，或在同時(shí)含有銅離子和艦離子的水溶液中染浴，溫度為50-120°C， 使艦化銅吸附其上W獲得抗靜電抗菌性能；（5)中國(guó)專利CN201510434007. 9 "二步法制備 銅離子纖維及襪子"是依次用含有硫代硫酸銅、硫代硫酸鋼、巧樣酸鋼的第一處理液和含有 堿性染料、有機(jī)抗菌劑的第二處理液對(duì)臘絕纖維進(jìn)行浸潰處理，然后熱氣流處理，得到有抗 菌作用的纖維；（6)中國(guó)專利CN200810034672.9 "-種臘絕-蛋白質(zhì)-銅鹽復(fù)合抗靜電纖 維的制造方法"是將天然蛋白質(zhì)和無(wú)機(jī)銅鹽溶解在溶劑中形成絡(luò)合物，加入聚丙締臘制得 紡絲漿液，紡絲出初生纖維，經(jīng)牽伸、熱拉伸、卷曲、定型、上油、干燥獲得成品。
[0003] 其中，文獻(xiàn)（1) (2)對(duì)臘絕化學(xué)改性的原料和方法與本發(fā)明不同，所得基體纖維的 化學(xué)基團(tuán)結(jié)構(gòu)不同；文獻(xiàn)（3) (4) (5)是將臘絕纖維直接在含銅離子溶液中進(jìn)行化學(xué)處理， 文獻(xiàn)（6)是將聚丙締臘中加入含銅絡(luò)合物進(jìn)行混合紡絲，均與本發(fā)明先化學(xué)改性再負(fù)載銅 離子的方法不同。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種新型的負(fù)載銅（II)離子的功能纖維；又在于提供一 種工藝簡(jiǎn)便、環(huán)境友好、負(fù)載量可調(diào)的該種功能纖維的合成方法。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，技術(shù)方案為：W經(jīng)過(guò)化學(xué)改性的臘絕纖維為基體纖維，將銅 (II)離子通過(guò)化學(xué)鍵均勻負(fù)載到纖維上，負(fù)載量為10-100mg/g纖維，形成在纖維表面具 有銅（II)離子功能特性且銅（II)離子與基體之間牢固結(jié)合的纖維材料；本發(fā)明用于負(fù)載 銅（II)離子的基體纖維，是W長(zhǎng)度為2~10cm、纖度為1~5化ex、結(jié)構(gòu)中含有90%W上丙締臘 單元的商品臘絕纖維為原料，采用如下=種化學(xué)改性方法之一得到： 方法（1):將臘絕纖維浸沒(méi)在溶有氨基化合物和無(wú)機(jī)堿的水溶液中，于80-100°C反應(yīng) 1-地，產(chǎn)物纖維用去離子水清洗，于40-7(TC烘干；投料重量比：臘絕纖維：氨基化合物： 無(wú)機(jī)堿：水=1:0. 1-1:0. 1-1:10-50 ;氨基化合物選自氨基乙酸、0-氨基丙酸、賴氨酸、二 乙締=胺、=乙締四胺或多乙締多胺；無(wú)機(jī)堿選自氨氧化鋼、氨氧化鐘、碳酸鋼或碳酸鐘； 方法（2):將臘絕纖維浸沒(méi)在溶有氨基酸和無(wú)機(jī)堿的醇溶液中，于90°C-140°C反應(yīng)1-lOh， 產(chǎn)物纖維用去離子水清洗，于40-7(TC烘干；投料重量比：臘絕纖維：氨基酸：無(wú)機(jī)堿：溶 劑=1:1-10:0. 5-10:10-50 ;氨基酸選自氨基乙酸、0-氨基丙酸或丫-氨基下酸；無(wú)機(jī)堿選 自氨氧化鋼、氨氧化鐘、碳酸鋼或碳酸鐘；溶劑選自乙二醇、丙=醇或丙二醇；方法（3):將 臘絕纖維浸沒(méi)在溶有氨基燒橫酸和無(wú)機(jī)堿的醇溶液中，于90°C-130°C反應(yīng)時(shí)間2-12h;產(chǎn) 物纖維用去離子水清洗，于40-7(TC烘干；投料重量比：臘絕：氨基燒橫酸：無(wú)機(jī)堿：溶劑 =1:1-10:0.5-10:10-50 ;氨基燒橫酸選自2-氨基乙橫酸或3-氨基丙橫酸；無(wú)機(jī)堿選自氨 氧化鋼、氨氧化鐘、碳酸鋼或碳酸鐘；溶劑選自乙二醇、丙=醇或丙二醇。
[0006] 利用上述所合成的基體纖維負(fù)載銅（II)離子的具體過(guò)程為：將水溶性銅（II)化 合物溶于去離子水，用稀鹽酸調(diào)節(jié)其酸度，配制成銅（II)濃度為50-500mg/l、pH為3-5的 溶液；按照每g纖維用溶液20-100mL的比例，將基體纖維浸沒(méi)在該反應(yīng)溶液中，于5-35°C 振蕩接觸反應(yīng)1-lOh，產(chǎn)物纖維用去離子水清洗，于40-70°C烘干。所采用的水溶性銅（II) 化合物為氯化銅、硫酸銅、硝酸銅、醋酸銅或其含結(jié)晶水的化合物。
[0007] 如下所示，基體纖維所含有的簇基或橫酸基為陽(yáng)離子交換基團(tuán)，銅（II)離子與其 結(jié)合的穩(wěn)定性高于H+，通過(guò)水溶液中的液-固相離子交換反應(yīng)，即可使銅（II)離子取代H+ 而負(fù)載到纖維上；基體纖維1、2中的簇基和基體纖維1中的氨基還具有配位功能，可增強(qiáng)與 銅（II)離子的結(jié)合力。
[0008] 基體纖維I 基體纖維2 基體纖維3 本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)在于：（〇所采用的基體纖維均為一步法化學(xué)改性獲得，且改性反應(yīng) 條件較為溫和，對(duì)纖維形態(tài)和強(qiáng)度損傷小，負(fù)載銅（II)離子是在常溫水溶