一种防水防晒的聚酰胺纤维及面料的制作方法

本发明涉及聚酰胺材料加工，具体涉及一种防水防晒的聚酰胺纤维及面料。

背景技术：

1、随着科学技术的不断发展，合成纤维作为重要的纺织原料，在服装、家居、产业用纺织品等领域得到了广泛应用。聚酰胺纤维作为一种轻薄、柔软、耐磨的合成纤维，在纺织领域中得到了广泛应用。然而，聚酰胺纤维的表面容易吸附水分，尤其是在潮湿或雨天环境下，纤维容易吸收水分，导致衣物或面料变得湿润和不透气，并且传统的聚酰胺纤维并不具备很好的防晒性能，在阳光强烈的环境下，聚酰胺纤维面料无法有效地阻挡紫外线对皮肤的伤害，现有的聚酰胺纤维面料的抗菌效果差，在吸收汗液后，容易滋生细菌，产生异味，降低了聚酰胺纤维面料的使用舒适度。

2、现有技术中的聚酰胺纤维面料在防水、防晒和抗菌改性方面，尽管已有一些技术如表面聚合技术、氟化处理等，能够在聚酰胺纤维的表面形成一层纳米级涂层，改善聚酰胺纤维的防水、防晒与抗菌性能，但这些方法往往工艺复杂，成本较高，且效果并不理想，并且，现有的处理方式只能够对聚酰胺纤维的表面进行处理，在聚酰胺纤维表面的防护涂层，聚酰胺纤维面料在洗涤过程中，聚酰胺纤维表面的防护涂层存在容易损坏的问题，使得聚酰胺纤维面料的防水、防晒与抗菌性能下降；在聚酰胺纤维面料纺织过程中，聚酰胺纤维需要承受各种力的作用，如拉伸、弯曲、摩擦等，若聚酰胺纤维的断裂强度不足，将直接影响纺织品的外观质量和使用性能，尽管现有的聚酰胺纤维本身具有一定的拉伸断裂强度，但在实际生产中，其强度往往受到多种因素的影响而降低，例如，纤维内部的缺陷、分子间交联程度、分子链的排列等都会对其拉伸断裂强度产生影响，聚酰胺纤维的拉伸性能有待进一步提高。

3、针对此方面的技术缺陷，现提出一种解决方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种防水防晒的聚酰胺纤维及面料，用于解决现有技术中仅对聚酰胺纤维进行表面改性，聚酰胺纤维面料的防水、防晒、抗菌效果在使用过程中容易因聚酰胺纤维表面防护涂层损坏而下降和聚酰胺纤维的断裂强度有待进一步提高的技术问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种防水防晒的聚酰胺纤维，包括按照重量份的以下组成：聚酰胺热塑性弹性体40-60份、复合聚酰胺弹性体30-50份、增强弹性体10-20份、复合微粒6-8份和硬脂酸钙1-2份；

4、复合聚酰胺弹性体的制备方法为：将己内酰胺、去离子水和己二酸加入到氮气保护的高压反应釜中搅拌，高压反应釜保持密闭，高压反应釜温度升230-240℃，保温反应2-3h，高压反应釜抽真空，蒸除水，得到预聚物，向高压反应釜中加入催化剂和扩链剂，反应釜密闭并通入氮气，高压反应釜压力升高至0.1-0.2mpa，高压反应釜温度升高至250-260℃，保温反应2-3h，后处理得到复合聚酰胺弹性体。

5、复合聚酰胺弹性体的合成反应式为：

6、

7、

8、式中，。

9、聚酰胺弹性体的合成反应原理为：己内酰胺和己二酸在高压反应釜中，通过高压反应釜加热，酰胺基团（-conh-）与羧酸基团（-cooh）发生缩合反应，脱去水分子，形成高分子链，同时，去离子水的作用可能是作为反应介质或促进缩聚反应的进行；在催化剂的催化作用下，扩链剂则能与预聚物的端基发生酯化反应或酰胺化反应，进一步延长高分子链，得到含有扩链剂共嵌段的复合聚酰胺弹性体。

10、进一步的，所述己内酰胺、去离子水、己二酸、催化剂和扩链剂的用量比为150g:7g:10g:1.5g:60g，所述催化剂由乙二醇锑和亚磷酸三苯酯按重量比1:2组成，所述扩链剂由1h,1h,10h,10h-全氟-1,10-癸二醇和改性聚硅氧烷按重量比2:3组成，所述后处理操作包括：反应完成之后，高压反应釜温度降低至110-120℃，抽真空，去除水分，出料，粉碎，得到复合聚酰胺弹性体。

11、进一步的，改性聚硅氧烷的制备方法为：将烯丙基二甲氧基硅烷、1,7-二甲氧基八甲基四硅氧烷和无水乙醇加入到反应釜中搅拌，反应釜温度升高至55-65℃，向反应釜中加入氢氧化钠溶液，保温反应4-6h，后处理得到改性聚硅氧烷。

12、改性聚硅氧烷的合成反应式为：

13、

14、改性聚硅氧烷的合成反应原理为：在氢氧化钠溶液/乙醇混合溶液的反应环境下，烯丙基二甲氧基硅烷、1,7-二甲氧基八甲基四硅氧烷上的硅氧烷键断开后重组，形成具有烯烃双键修饰的羟基封端的长聚硅氧烷链段的改性聚硅氧烷。

15、进一步的，所述烯丙基二甲氧基硅烷、1,7-二甲氧基八甲基四硅氧烷的用量比为1mol:5mol，所述1,7-二甲氧基八甲基四硅氧烷、无水乙醇和氢氧化钠溶液的用量比为2g:5ml:1ml，所述氢氧化钠的质量分数为10%，所述后处理操作包括：反应完成之后，减压蒸除乙醇，反应釜温度降低至室温，向反应釜中加入纯化水和二氯甲烷，室温下搅拌10-15min，静置分液，有机相用纯化水洗涤2次后转移到水浴温度为45-55℃的旋转蒸发器中，减压蒸除溶剂，得到改性聚硅氧烷。

16、进一步的，增强弹性体的制备方法为：将4-氨甲基哌啶、n,n'-亚甲基双丙烯酰胺、甲醇水溶液加入到反应釜中，反应釜温度升高至50-60℃，保温反应6-8h，后处理得到增强弹性体。

17、增强弹性体的合成反应式为：

18、

19、增强弹性体的合成反应原理为：4-氨甲基哌啶分子上的氨基和亚胺作为活性反应位点，其与n,n'-亚甲基双丙烯酰胺的双键发生加成反应，形成多维度交联的增强弹性体。

20、进一步的，所述4-氨甲基哌啶、n,n'-亚甲基双丙烯酰胺的用量比为1mol:2mol，所述n,n'-亚甲基双丙烯酰胺和甲醇水溶液的用量比为1g:7ml，所述甲醇水溶液由甲醇和去离子水按体积比2:1组成，所述后处理操作包括：反应完成之后，反应釜升高至65-75℃，减压蒸除溶剂，反应釜温度降低至室温，向反应釜中加入丙酮，保温搅拌25-35min，抽滤，滤饼转移到温度为60-70℃的干燥箱中，干燥至恒重，粉碎，得到增强弹性体。

21、进一步的，复合微粒由以下步骤加工得到：

22、a1、将纳米二氧化钛、硝酸银溶液混合均匀，采用电沉积方法，在纳米二氧化钛的外部形成银包覆，后处理制备得到复合二氧化钛；

23、复合二氧化钛的合成反应原理为：在向硝酸银溶液中施加电场时，溶液中的银离子受到电场的作用，开始向电极移动，同时，由于纳米二氧化钛颗粒的存在，它们为银离子的沉积提供了基底，在电沉积过程中，银离子在电极表面接受电子，还原成金属银，还原的银原子随后沉积在纳米二氧化钛颗粒的表面，逐渐形成银粒子修饰，得到复合二氧化钛。

24、a2、将复合二氧化钛、十二烷基硫酸钠、无水乙醇、4wt%硝酸加入到反应釜中搅拌，反应釜温度升高至45-55℃，向反应釜中加入(2-巯基乙基)三乙氧基硅烷，保温反应4-6h，后处理得到复合微粒。

25、复合微粒的合成反应原理为：(2-巯基乙基)三乙氧基硅烷上的硅氧烷键在酸性加热环境下断开形成活性硅羟基，然后活性硅羟基与复合二氧化钛表面上的活性基团反应，形成含有巯基修饰的聚硅氧烷包覆层。

26、进一步的，步骤a1中，所述纳米二氧化钛、硝酸银溶液的用量比为1g:12ml，所述硝酸银溶液的浓度为0.01mol/l，纳米二氧化钛的粒径为10-15nm，所述电沉积设置条件为：电压为2-3v，电流为100-120ma，硝酸银溶液温度为40-50℃，沉积时间为40-60s，所述后处理操作包括：反应物完成之后，抽滤，滤饼用纯化水洗涤3-5次，抽干，滤饼转移到温度为60-70℃的中空干燥箱中，干燥至恒重，得到复合二氧化钛；步骤a2中，所述复合二氧化钛、十二烷基硫酸钠、无水乙醇、4wt%硝酸、(2-巯基乙基)三乙氧基硅烷的用量比为5g:1g:50ml:10ml:3g，所述后处理操作包括：反应完成之后，反应釜温度降低至室温，抽滤，滤饼分别使用纯化水和无水乙醇洗涤2次后抽干，滤饼转移到温度为60-70℃干燥箱中，干燥至恒重，得到复合微粒。

27、进一步的，聚酰胺纤维由以下步骤加工得到：

28、b1、将聚酰胺热塑性弹性体、复合聚酰胺弹性体、增强弹性体与复合微粒分别放入温度为100-110℃的真空干燥箱中，干燥至含水量小于500ppm，得到预烘料；

29、b2、将干燥后的预烘料与硬脂酸钙放入到挤出机中，熔融挤出到纺丝机中，经喷丝孔喷出，牵伸，得到聚酰胺纤维，其中，纺丝机的纺丝温度为235-245℃、喷丝孔的孔径为0.3-0.5mm，牵伸倍率为3-4倍，牵伸温度为120-130℃。

30、一种防水防晒的聚酰胺纤维面料，所述防水防晒的聚酰胺纤维面料采用防水防晒的聚酰胺纤维通过平纹编织加工得到。

31、本发明具备下述有益效果：

32、1、本发明的防水防晒的聚酰胺纤维面料，通过以聚酰胺热塑性弹性体为基础材料，以复合聚酰胺弹性体、增强弹性体、复合微粒对基础材料进行复合，经过高温熔融挤出处理，制备得到聚酰胺纤维；通过优化各组成的用量比例，提高多组成之间的交联度，提高聚酰胺纤维的机械性能，提高聚酰胺纤维面料的防水防晒性能、耐磨性能和抗菌性能，并且，由于本发明的聚酰胺纤维是通过对分子结构进行改性达到的防水、防晒等性能，避免了聚酰胺纤维面料在使用过程中容易因聚酰胺纤维表面防护涂层损坏而下降的问题，使得聚酰胺纤维面料具有长效的防水、防晒、抗菌性能。

33、2、本发明的复合聚酰胺弹性体，通过以具有烯烃双键修饰的羟基封端的长聚硅氧烷链段的改性聚硅氧烷和1h,1h,10h,10h-全氟-1,10-癸二醇作为扩链剂，制备得到具有烯烃双键修饰的聚硅氧烷-全氟烷烃与聚酰胺共嵌段的复合聚酰胺弹性体，复合聚酰胺弹性体的结构与聚酰胺热塑性弹性体相似，使得其能够在聚酰胺热塑性弹性体中均匀分散，而氟原子具有很低的表面能，使得全氟烷烃分子难以与水分子相互作用，由于全氟烷烃的引入，纤维布料的表面张力会显著降低，有助于减少水滴在布料表面的附着，聚硅氧烷链段和全氟烷烃链段的结合可以在纤维内部形成有效的防水屏障，阻挡水分的渗透，从而提高布料的防水性能，聚硅氧烷具有良好的柔顺性和弹性，可以增加复合聚酰胺弹性体的柔韧性，使得聚酰胺纤维布料在受到外力时更好地保持形状，提高其抗拉伸和抗撕裂性能。

34、3、本发明的增强弹性体，其自身具有高度的空间交联，并且其含有丰富的不饱和双键与酰胺键，使得其能够在聚酰胺热塑性弹性体中均匀分散，具有巯基修饰的聚硅氧烷包覆的复合微粒，其增强了复合微粒的空间位阻，减少了复合微粒之间的直接接触与团聚，巯基能够与聚酰胺热塑性弹性体之间形成氢键，增加复合微粒在聚酰胺弹性体中的分散性，在高温作用下，复合微粒表面上的巯基能够与烯烃不饱和双键发生加成反应形成硫醚键，促进聚酰胺纤维的各组分之间的交联度，从而提高聚酰胺纤维的拉伸性能；银与二氧化钛均具有良好的广谱抗菌效果，二氧化钛本身是一种优秀的紫外线屏蔽剂，能够有效吸收和反射紫外线，银粒子具有良好的导电性和反射性，能够进一步反射和散射紫外线，减少其穿透面料的机会，将银修饰在二氧化钛外部与二氧化钛相互配合，在提高聚酰胺纤维面料的抗菌效果的同时，提高聚酰胺纤维面料的防晒效果，复合微粒具有的微小尺寸和高表面积，使得它们能够紧密地附着在聚酰胺纤维的表面，形成一层均匀且致密的纳米涂层，这层涂层可以有效地阻挡水分子的渗透并在聚酰胺纤维表面形成一层坚固的保护层，抵抗外界摩擦力的作用，进一步的提高聚酰胺纤维面料的耐磨性能。