[发明专利]一种基于水凝胶和溶胶改性的凯夫拉碳复合面料及其制备方法

说明书

本发明提供一种基于水凝胶和溶胶改性的凯夫拉碳复合面料及其制备方法，包括凯夫拉碳复合纱、复合水凝胶和二氧化钛，具体制备方法为：将凯夫拉纳米纤维与碳纳米纤维混纺形成凯夫拉碳复合纱，真空干燥后，浸入含碱液的二甲基亚砜溶液中恒温振荡，取出，晾干，得到预处理的凯夫拉碳复合纱；将凯夫拉碳复合纱加入预处理的乙烯基单体中充分浸渍后，加入交联剂和海藻酸钠反应，在戊二醛蒸汽环境下蒸汽固化，织造成面料，然后经低温等离子处理，再在负载水凝胶凯夫拉碳复合面料的表面滴加二氧化钛溶胶，室温固化，得到基于水凝胶和溶胶改性的凯夫拉碳复合面料，面料除了具有亲水亲肤高强的优点，还具有抗菌、保健、抗紫外、调温调湿等功效，综合性能优异。

技术领域

本发明属于纺织材料技术领域，具体涉及一种基于水凝胶和溶胶改性的凯夫拉碳复合面料及其制备方法。

背景技术

凝胶是由三维网络结构的高分子和充塞在高分子链段间隙中的介质构成，介质可以是气体、液体。凝胶种类众多，根据来源可分为天然凝胶与合成凝胶；依据交联方式分为通过共价键交联的化学交联与通过氢键、库仑力、配位键以及物理缠结在大分子间形成交联的物理交联；依据交联结构及其尺寸分为微凝胶与宏观凝胶；依据介质类型可分为气凝胶、水凝胶和有机凝胶。凝胶作为一种新型材料具有许多的性能优势，可用于智能纺织品、特种防护纺织品、保温隔热阻燃等功能纺织品等。

高分子水凝胶是一种能够在水中溶胀、吸收并保持大量水分而又不溶解于水的亲水性网状高分子溶胀体，表面光滑且生物相容性好。它是由高分子的三维交联网络结构和介质共同组成的多元体系，交联网络上分布着大量的亲水性基团(如酰胺基)或可解离性基团(如羧基羧酸盐)。但高分子水凝胶在溶胀状态有过于柔软、难以定形、机械强度较低、基本丧失了支撑其自身能力的缺点。通过接枝改性的方法将高分子水凝胶引入智能纺织品开发设计领域，使纤维或织物表面形成凝胶层。这种复合结构不仅弥补了凝胶材料力学强度低的缺陷，而且使纤维或织物在原有物理机械性能保持基本不变的情况下，可以获得凝胶聚合物的吸水调湿、抗压保液、环境响应、保温蓄冷、安全防护等优异性能。

中国专利CN104480712B公开的一种回潮整理剂及其在纺织品上的整理工艺，该回潮整理剂中包括柔软剂整理液、水凝胶、多元醇的水溶液和水，其中水凝胶是由琼脂糖、透明质酸盐或者蛋白质天然高分子水凝胶和聚丙烯酸系水凝胶混合而成，柔软剂整理液包括阴离子柔软剂或/和非离子高级脂肪醇柔软剂，多元醇为丙三醇，该回潮整理剂通过浸轧烘干后附着于面料表面提高面料的回潮率，提高面料凉爽的舒适度。中国专利CN 105440214A公开的一种纺织品用蓄热保温水凝胶整理剂及其制备方法，将N-异丙基丙烯酰胺、壳聚糖、N-N-亚甲基双丙烯酰胺在室温下溶解后，依次加入过硫酸钾和亚硫酸氢钠，常温反应得到蓄热保温相变水凝胶，烘干研磨得到水凝胶粉末，该水凝胶粉末中含有两种交联互穿网络，可用于纺织品用蓄热保温水凝胶整理剂中，整理后的纺织品具有蓄热保温、调节温度的功能，且不易脱落，耐水性良好。由上述现有技术可知，将水凝胶运用于纺织品不仅可以提高纺织品的舒适性，还可以赋予蓄热保温等功能性，但是目前水凝胶与纺织品中纤维的接合牢度低，难以承受日常生活中的摩擦、挤压和水洗而脱落，持久性和使用性较差，因此，需要进一步完善水凝胶在纺织品中的应用工艺。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于水凝胶和溶胶改性的凯夫拉碳复合面料及其制备方法，本发明将凯夫拉纳米纤维与碳纳米纤维混纺后的复合纱作为主要原料，在碱性二甲基亚砜预处理后在复合纱的表面形成乙烯基/海藻酸钠复合水凝胶，经戊二醛蒸汽固化后织造形成坯布，最后经低温等离子体活化后附着二氧化钛涂层，制备得到基于水凝胶和溶胶改性的凯夫拉碳复合面料。本发明制备的复合面料含有机械性能优异的纤维织造作为基布，依次在基布的表面附着复合水凝胶和二氧化钛涂层，使制备的复合面料即亲水亲肤高强智能为一体，综合性能优异。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：