[发明专利]一种基于N‑异丙基丙烯酰胺的热敏形态记忆棉织物的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于热敏感形态记忆织物的制备技术领域，特别涉及一种基于N-异丙基丙烯酰胺的热敏形态记忆棉织物的制备方法。

背景技术

形状记忆聚合物，又称为形状记忆高分子，是指具有初始形状的制品在一定的条件下改变其初始条件并固定后，通过外界条件，如热、电、光、化学感应等的刺激，又可恢复其初始形状的高分子材料，相比其他形状记忆材料，形状记忆聚合物具有质量轻，抗腐蚀，易加工等优点。

热敏聚合物是一种能对外界温度的变化发生预定响应的高分子材料，当外界温度变化时，聚合物也能相应的发生改变。传统的热敏形状记忆纤维主要包括两大类：形状记忆合金纺织品和形状记忆聚氨酯纺织品。

最开始将形状记忆合金应用于纺织加工，是将丝径较小的镍钛合金丝混纺至纺织织物中。形状记忆合金中具有高温相奥氏体相和低温相马氏体相两种。形状记忆合金之所以具有变形回复能力，是因为变形过程中材料内部发生的热弹性马氏体相变。形状记忆效应可分为单程记忆效应、双程记忆效应和全程记忆效应三大类。在较低的温度下形状记忆合金变形，加热后可恢复变形前的形状，这种只有加热过程中存在的形状记忆现象称为单程记忆效应；某些合金加热时恢复高温相形状，冷却时又能恢复低温相形状，称为双程记忆效应；加热时恢复高温相形状，冷却时变为形状相同而取向相反的低温相形状，称为全程记忆效应。形状记忆合金具有优异的形状记忆性能，但往往其硬度高、弹性大、抱合力低、成本高，这些因素导致形状记忆合金在纺织领域应用受限。

形状记忆聚氨酯纺织品相较于形状记忆合金，具有加工成型容易、适用范围广、形变量大和质轻价廉等优点。聚氨酯是由多异氰酸酯与多羟基化合物通过逐步加成聚合反应而制得的聚氨基甲酸酯。大多数聚氨酯是由软段及硬段所组成的线性嵌段聚合物，其中硬段之间通过氢键形成硬段微相区，分布于软段基体中，形成一种物理性交联点。聚氨酯的性能随着软段和硬段的品种、配比及分子量的不同而有所变化，且并不是所有的聚氨酯材料都具有形状记忆性能。形状记忆聚氨酯的软段是可随着温度的变化可逆改变形状的可逆相，硬段则是在形状记忆过程中保持固定形状的固定相。形状记忆聚氨酯的作用机制可理解为：当温度升高至硬段玻璃化温度以上，对材料进行加工成型，冷却至软段玻璃化温度以下形成初始形态；当温度升高至软段的玻璃化温度以上，在外力的作用下冷却至软段玻璃化温度以下形成变形态；再当温度升高至软段的玻璃化温度以上时，应力释放，形变恢复至初始形态。形状记忆聚氨酯的形状记忆行为实质是软段中柔性分子链的运动，其对温度的依赖性取决于软段的玻璃化转变温度；而形状记忆的恢复率和恢复速度则决定于硬段区域的稳定性。目前应用于纺织领域的形状记忆聚氨酯存在多种形式，其中包括纤维、纱线、织物、整理剂等。形状记忆聚氨酯纤维既可纯纺也可和其他天然、合成纤维混纺制备多种具有形状记忆功能的织物。形状记忆纤维的初始形态可根据不同的使用需求设计成直线形、波浪形、螺旋形或其他形状。除由形状记忆聚氨酯纤维织造而成的织物，大部分织物是通过使用形状记忆聚氨酯层压或整理的方式获得形状记忆功能。利用形状记忆聚氨酯温度的可设计性，可将聚氨酯的记忆触发温度设计为人体穿着不适温度，从而获得具有防水保暖透湿功能的织物。当环境温度低于触发温度时，聚氨酯大分子链段排列紧密，阻止热量的传递，织物具有保暖性；当温度高于触发温度时，高分子链段解冻，其间隙增大，使织物在高温下具有透气透湿性，且其涂层的空隙小于水分子的直径，兼具防水性。

热敏形态记忆织物在生物医学、纺织服饰、玩具、包装、国防军工等领域发挥着重要的作用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于N-异丙基丙烯酰胺的热敏形态记忆棉织物的制备方法，利用带巯基硅烷偶联剂与棉织物表面的羟基反应将巯基接枝到纤维上，利用巯基与N-异丙基丙烯酰胺上的双键发生反应使N-异丙基丙烯酰胺接枝到织物表面，使织物获得热敏形态记忆功能。

本发明的一种基于N-异丙基丙烯酰胺的热敏形态记忆棉织物的制备方法，包括：

(1)将棉织物浸入溶液中搅拌，粗化，水洗，得到粗化后的棉织物；

(2)将步骤(1)得到的粗化后的棉织物浸入带巯基硅烷偶联剂溶液中，固化，得到巯基改性棉织物；其中带巯基硅烷偶联剂溶液的浓度为5～10wt％；

(3)将步骤(2)得到的巯基改性棉织物浸入N-异丙基丙烯酰胺溶液中，加入光引发剂，紫外固化，得到热敏形态记忆棉织物；其中N-异丙基丙烯酰胺、光引发剂的用量比为10～20：1。

所述步骤(1)中的棉织物为纯棉纺织物或棉纤维混纺织物。