一种光催化马来酸酐接枝亚麻布的方法
阅读说明：本技术 一种光催化马来酸酐接枝亚麻布的方法 (Method for grafting linen with maleic anhydride through photocatalysis ) 是由 孙才英 苟巧林 李燕 任彪彪 李宏章 杨娅 迭恺 于 2019-10-15 设计创作，主要内容包括：一种光催化马来酸酐接枝亚麻布的方法,涉及复合材料制备领域,具体方案如下：一种光催化马来酸酐接枝亚麻布的方法,包括如下步骤：步骤一、将亚麻布放入16％的氢氧化钠水溶液中30s取出,用蒸馏水洗涤至中性,放入真空干燥箱中烘干；步骤二、将烘干后的亚麻布放在含有光催化剂的马来酸酐溶液中浸泡15min取出,然后每一面亚麻布照射紫外光2-4min；步骤三、照射完成之后,取出亚麻布,用蒸馏水洗涤至中性,放入真空干燥箱中干燥得到已接枝马来酸酐的亚麻布。紫外光催化光接枝法,在亚麻布表面接枝马来酸酐,克服了传统熔融法和溶液法的耗能高、工艺复杂、污染大等缺点,工艺简单,接枝率高。(A method for grafting linen with maleic anhydride by photocatalysis relates to the field of composite material preparation, and the specific scheme is as follows: a method for grafting linen with maleic anhydride under photocatalysis comprises the following steps: step one, putting linen into a 16% sodium hydroxide aqueous solution for 30s, taking out, washing the linen to be neutral by using distilled water, and putting the linen into a vacuum drying oven for drying; secondly, soaking the dried linen in a maleic anhydride solution containing a photocatalyst for 15min, taking out, and then irradiating each surface of the linen with ultraviolet light for 2-4 min; and step three, after the irradiation is finished, taking out the linen, washing the linen to be neutral by using distilled water, and drying the linen in a vacuum drying oven to obtain the linen grafted with maleic anhydride. The ultraviolet light catalysis light grafting method grafts maleic anhydride on the surface of the linen, overcomes the defects of high energy consumption, complex process, large pollution and the like of the traditional melting method and solution method, and has simple process and high grafting rate.)
技术领域
本发明涉及复合材料制备领域，具体涉及一种光催化马来酸酐接枝亚麻布的方法。
背景技术
目前接枝马来酸酐的方法按自由基引发方式的不同有热接枝、光接枝、辐射接枝等方法[1]；按天然纤维所处物态分有溶液法、熔融法和固相法。
溶液接枝法[1]回收麻烦，生产成本高，而且使用的有机溶剂会对人体造成伤害和环境造成破坏。同样接枝后的纤维需要重新拉丝编织成亚麻布。
熔融接枝法[2]具有操作简单、成本低、适合工业化生产等特点，但是采用该方法反应温度高，使天然纤维降解严重，基体力学性能降低。接枝后的纤维需要重新拉丝编织成亚麻布。
热接枝法一般采用的是在一定的温度下进行接枝，这种接枝法对于温度有较高的要求，对于一些熔点较低或稳定性较差的材料容易在反应中发生变性，不适用于亚麻布这种材料。
辐射接枝法[3]-[4]需高价设备产生高能射线，且该方法易损伤基材，故不适用于工业连续化生产。
Jun Qian[5]等利用超声波、高能射线辐射以及两者共辐射这三种接枝方式将马来酸酐(MAH)接枝到PP上，对比研究了不同共单体对接枝率的影响，这种方法耗能较高。辐射接枝的最大缺点是，在聚合物单体混合体系同时受辐照时，必然发生单体的均聚反应，降低了接枝效率，增加去除均聚物的步骤。
参考文献如下：
[1]姜大伟,徐庆玲,任彪彪,王垣衡,孙才英.Na～+阻燃改性亚麻纤维及其对纤维性能的影响[J].精细化工,2019,36(09):1809-1815.
[2]常艳杰,张德文,杨帅,等.聚丙烯熔融接枝和预辐射接枝马来酸酐的比较[J].塑料工业,2016,44(6):41-45.
[3]邢哲,王谋华,吴国忠.丙烯酸甲酯在超高分子量聚乙烯纤维上的γ射线辐射接枝研究[J].2011.
[4]王峰,童彬.聚丙烯辐射接枝硅烷的制备及表征[J].辐射研究与辐射工艺学报,2009,27(5):261-264.
[5]Qian Jun,Huang Zhijuan,Dang Shuaiying,etal.Improvementsofpolypropylene grafted maleic anhydridewith untrasonication,pre-irradiationand co-irradiation methods[J].Journal ofPolymer Research,2011,18(1):1557-1565.
发明内容
本发明的目的是在亚麻布上通过紫外光催化接枝马来酸酐，引入双键和羧基官能团，进而根据需要对亚麻布进行阻燃、导电等改性修饰，提供一种光催化马来酸酐接枝亚麻布的方法。
天然亚麻布具有透气、抗菌、耐磨等优点，常用于服装、家居、车船飞机等装饰材料。亚麻布本身不导电。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种光催化马来酸酐接枝亚麻布的方法，包括如下步骤：
步骤一、将亚麻布放入16％的氢氧化钠水溶液中30s取出，用蒸馏水洗涤至中性，放入真空干燥箱中烘干；
步骤二、将烘干后的亚麻布放在含有光催化剂的马来酸酐溶液中浸泡15min取出，然后每一面亚麻布照射紫外光2-4min；
步骤三、照射完成之后，取出亚麻布，用蒸馏水洗涤至中性，放入真空干燥箱中干燥得到已接枝马来酸酐的亚麻布。
进一步的，步骤一中，烘干温度为60℃，烘干时间为90min。
进一步的，步骤二中，马来酸酐溶液的溶剂为N,N-二甲基甲酰胺溶液(DMF)。
进一步的，步骤二中，所述马来酸酐溶液中马来酸酐的质量浓度为10～50％wt。
进一步的，步骤二中，所述光催化剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦。
进一步的，步骤二中，光催化剂的质量为所称取马来酸酐质量的2％。
进一步的，步骤二中照射紫外光的紫外灯的功率为112-280w，波长为395nm。
进一步的，步骤三中，烘干温度为60℃，烘干时间为90min。
本发明的有益效果在于：
(1)紫外光催化光接枝法，在亚麻布表面接枝马来酸酐，克服了传统熔融法和溶液法的耗能高、工艺复杂、污染大等缺点，工艺简单，接枝率高，在马来酸酐质量浓度为40％、照射时间为正反两面各4min的条件下，接枝率可达62.11％。
(2)紫外光比高能辐射对材料的穿透力差，故接枝聚合可严格地限定在材料的表面或者亚表面进行，不会损坏材料的本体性能。
(3)紫外辐射的光源及其设备成本低，反应程度容易控制，容易实现连续化工业生产；同时，光接枝是一种环境友好的绿色接枝技术，它具有聚合能耗低、聚合速度快、生产效率高、聚合反应温度低、反应设备简单、环境污染小等优点，符合绿色环境化学的理念。
附图说明
图1为接枝前后亚麻布的红外光谱图，其中，纵坐标是吸收度，单位为％，横坐标是吸收波长，单位是cm-1。
具体实施方式
下面结合附图1和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
具体实施方式一
一种光催化马来酸酐接枝亚麻布的方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、将亚麻布放入16％的氢氧化钠水溶液中30s，对其进行溶胀处理，随即取出，用蒸馏水洗涤至中性，放入真空干燥箱中，在60℃条件下烘干90min，取出备用；
步骤二、配制马来酸酐(MAH)N,N-二甲基甲酰胺溶液(DMF)，其中，马来酸酐(MAH)的质量浓度为40％，加入光催化剂2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦(TPO)，TPO的质量为所称取MAH质量的2％；将亚麻布放在所配制的MAH的DMF溶液中浸泡15min，随即放入紫外光仪器中，功率为280w，波长为395nm，亚麻布的正反面照射时间均为4min；
步骤三、照射完成之后，取出亚麻布，用蒸馏水洗涤至中性，放入真空干燥箱中，在60℃条件下烘干90min取出，最终得到了已经接枝马来酸酐的亚麻布。
具体实施方式二
一种光催化马来酸酐接枝亚麻布的方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、将亚麻布放入16％的氢氧化钠水溶液中30s，对其进行溶胀处理，随即取出，用蒸馏水洗涤至中性，放入真空干燥箱中，在60℃条件下烘干90min，取出备用；
步骤二、配制马来酸酐(MAH)N,N-二甲基甲酰胺溶液(DMF)，其中，马来酸酐(MAH)的质量浓度为50％，加入光催化剂2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦(TPO)，TPO的质量为所称取MAH质量的2％；将亚麻布放在所配制的MAH的DMF溶液中浸泡15min，随即放入紫外光仪器中，功率选取最大功率的80％(最大功率为280w，波长为395nm)，亚麻布的正反面照射时间均为2min；
步骤三、照射完成之后，取出亚麻布，用蒸馏水洗涤至中性，放入真空干燥箱中，在60℃条件下烘干90min取出，最终得到了已经接枝马来酸酐的亚麻布。
具体实施方式三
一种光催化马来酸酐接枝亚麻布的方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、将亚麻布放入16％的氢氧化钠水溶液中30s，对其进行溶胀处理，随即取出，用蒸馏水洗涤至中性，放入真空干燥箱中，在60℃条件下烘干90min，取出备用；
步骤二、配制马来酸酐(MAH)N,N-二甲基甲酰胺溶液(DMF)，其中，马来酸酐(MAH)的质量浓度为10％，加入光催化剂2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦(TPO)，TPO的质量为所称取MAH质量的2％；将亚麻布放在所配制的MAH的DMF溶液中浸泡15min，随即放入紫外光仪器中，功率选取最大功率的40％(最大功率为280w，波长为395nm)，亚麻布的正反面照射时间均为3min；
步骤三、照射完成之后，取出亚麻布，用蒸馏水洗涤至中性，放入真空干燥箱中，在60℃条件下烘干90min取出，最终得到了已经接枝马来酸酐的亚麻布。
本发明涉及一种深化开发亚麻布应用领域的亚麻纤维复合物的制备的过程。制备亚麻纤维复合物的方法其中有一个关键步骤就是先让马来酸酐接枝亚麻纤维。
最终制备的亚麻纤维复合物具有优异的阻燃、导电、导热、屏蔽吸收电磁波等功能，可以应用于电子及电力行业的导电网、导电工作服；医疗行业的电热服、电热面、电热绷带；航空、航天、精密电子行业的电磁屏蔽罩等。可以用于抗静电纺织品、防电磁辐射纺织品、智能纺织品和军工纺织品等领域。
可应用于：
1.抗静电纺织品
导电纤维是以电子导电为机理的功能纤维，通过电子传导和电晕放电来消除静电。由于纤维内部含有自由电子，其抗静电特性无湿度依赖性；导电纤维的电荷半衰期短，在任何情况下，都能在极短的时间内消除静电，利用导电纤维来防止静电的产生和危害具有广泛的环境适应性。根据导电纤维电导率大小及织物的组织结构，在一般纤维中混入0.05％～5％的导电纤维即可达到抗静电效果。用导电纤维制成的具有抗静电效果的工作服，适用于油田、石油加工、煤矿、电子工业、感光材料工业以及其他易燃易爆的场合，也适合于作为无尘无菌服或特种过滤材料等。
2.防电磁辐射纺织品
电磁屏蔽是采用低电阻率的导电材料对电磁流具有的反射和引导作用，在导体材料内部产生与原磁场相反的电流和磁极化，从而减弱原电磁场的辐射效果。用作防电磁辐射的导电纤维要求其电阻率很低，通常只有10-6～10-2Ω/cm。近年来，由于电子电器设备和通信设备的广泛应用，电磁辐射的干扰使设备产生的误操作、图像声音障碍以及对人体的危害等，引起人们对开发电磁屏蔽材料的关注。低电阻率的导电纤维的开发和市场的紧俏，也正是由此引发。
利用导电纤维的电磁波屏蔽性，可将其用于制作精密电子元件、高频焊接机等电磁波屏蔽罩，制作有特殊要求的房屋的墙壁、天花板及吸收无线电波的贴墙布等。日本应用表面敷铜的导电纤维混纺或制成非织造布，现已大量用于电磁波屏蔽和吸收材料，如作轮船的电磁波吸收罩等。
3.传感器纺织品
柔韧的导电纤维应用电子传感器的原理制成的传感器纺织品，具有轻便易携带等优点，在各个领域都有广泛的应用。日本太阳工业公司用碳纤维开发了检测最大应变的传感器，可用于建筑物、道路、工厂、飞机、索道等结构的安全诊断。
4.军工纺织品未来的战争将是高技术条件下的信息化战争。在这样的战争中，作战节奏快，攻防转换频率快，战争态势瞬息万变，传统的士兵作战装备显得严重落后。要提高现代战场中士兵的综合作战能力，就必须提高士兵获取、处理、传递信息的能力，使士兵对战场态势的了解达到较高的水平，采用导电纤维制成的信息化服装恰好满足了这一要求。
大部分导电纤维对电、热敏感，导电纤维织制成的织物能防止热成像设备的侦察，由此可制成单兵热成像防护服。导电纤维与树脂、橡胶等低介电基体复合，可制成电磁波吸收材料，该材料能够吸收雷达波，躲避雷达的跟踪，实现武器装备隐身的目的。美国研制的变色军服，就是在织物中加入了导电纤维构成的导通电路，通过控制温度使军服中的热变色油墨发生变化，从而使军服的颜色根据外界的环境色作出相应的变化，成为一种环境反应性伪装。
5.其他应用
通过选择功能性导电添加剂，还可以制备出除导电功能以外具有其他功能的纤维材料，如抗菌、远红外等。日本三菱公司运用复合纺丝技术，通过在芯部混入高浓度的白色导电陶瓷微粒，使纤维具有导电性能。同时，由于所加陶瓷微粒具有光热转变特性，将此纤维以10％的量与常规纤维混纺后，在光源照射下，可使织物温度上升到28℃。这种纤维不仅使穿着者感到温暖，而且水洗后，其日晒晾干时间为常规纤维的2/3，速干性是这种纤维的附加特性。由于这种纤维的导电性微粒在纤维的芯部，通常的加工、洗涤、染色等都不会影响纤维的导电持久性。