基于废旧纺织品回收再加工的攀树绳及其生产工艺
阅读说明：本技术 基于废旧纺织品回收再加工的攀树绳及其生产工艺 (Tree climbing rope based on waste textile recycling and reprocessing and production process thereof ) 是由 李小燕 李飞 高翔宇 杨天二 张晓磊 于 2021-09-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了基于废旧纺织品回收再加工的攀树绳及其生产工艺,由改性纤维束、改性尼龙纤维、改性芳纶纤维合并制得；改性尼龙纤维分子链上含有长链氟烷,使得制备出的改性尼龙纤维具有很好的疏水效果,在攀树绳使用时不会因外界潮湿过大,使得攀树绳潮湿,进而影响使用,同时与有机硅树脂交联以及改性石墨烯的加入,使得改性尼龙纤维的韧性增强,耐磨性提升,改性芳纶纤维分子链上含有苯并三唑结构,使得攀树绳具有很好抗紫外线老化效果,并进一步的提升了攀树绳的机械性能,同时在浸泡在温度为50℃的氯仿中,使得纤维束表面的邻苯酚结构与硼酸反应,使得改性纤维束与改性尼龙纤维连接更紧实。(The invention discloses a climbing rope based on waste textile recycling and reprocessing and a production process thereof, wherein the climbing rope is prepared by combining modified fiber bundles, modified nylon fibers and modified aramid fibers; contain long chain fluorine alkane on the modified nylon fibre molecular chain, make the modified nylon fibre who prepares have fine hydrophobic effect, it is too big because of external humidity not to climb the tree rope when using, make the tree rope of climbing moist, and then influence the use, simultaneously with the addition of organosilicon resin cross-linking and modified graphene, make modified nylon fibre's toughness reinforcing, the wearability promotes, contain the benzotriazole structure on the modified aramid fibre molecular chain, make the tree rope of climbing have fine anti ultraviolet ageing effect, and further promotion the mechanical properties of tree rope of climbing, soaking in the chloroform that the temperature is 50 ℃, make the ortho-phenol structure on tow surface react with boric acid simultaneously, make modified tow be connected with modified nylon fibre more compact.)
技术领域
本发明涉及攀树绳制备技术领域，具体涉及基于废旧纺织品回收再加工的攀树绳及其生产工艺。
背景技术
攀树运动作为一项新兴的体育运动，已成为最受人们欢迎的户外休闲活动之一，在传统的攀树运动中，需要将攀树绳绕过树木枝干，使攀树绳垂下，让攀登者沿攀树绳进行上升或下降，而在此过程中，攀树绳会与树木枝干产生摩擦，由于树木枝干会比较粗糙，这会加速攀树绳的磨损，缩短攀树绳的使用寿命；
与此同时，攀树绳受室外环境影响，在空气湿度大时，攀树绳会出现吸湿现象，使得攀树绳上附着有大量水分，在使用时易出现打滑现象，且长时间受到光照使得攀树绳自身机械强度降低，进而影响正常使用；
针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供基于废旧纺织品回收再加工的攀树绳及其生产工艺，通过改性尼龙纤维和改性芳纶纤维解决了现阶段攀树绳强度较低的问题，且在潮湿环境下，不会吸湿以防止使用时出现打滑现象。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种基于废旧纺织品回收再加工的攀树绳，由改性纤维束、改性尼龙纤维、改性芳纶纤维合并制得；
该攀树绳由如下步骤制成：
步骤S1：将废旧纺织品用质量分数30％的氢氧化钠溶液浸泡20-30min后，过清水，再用质量分数20％的氯化钠溶液浸泡20-30min后，过清水，得到预处理纺织品；
步骤S2：将预处理纺织品进行切割干撕，在进行松解、开松形成再生棉，抽成纤维束，将纤维束浸泡放入多巴胺溶液中，浸泡3-5h，制得改性纤维束；
步骤S3：将改性纤维束、改性尼龙纤维、改性芳纶纤维以根数比4:5:8合并后，浸泡在温度为50-60℃的氯仿中，浸泡10-15h后，取出洗净并烘干，制得攀树绳。
进一步的，所述的改性尼龙纤维由如下步骤制成：
步骤A1：将尼龙66溶于间甲酚中，加入三乙胺和环氧氯丙烷，在转速为150-200r/min，温度为35-40℃的条件下，进行反应5-8h后，在温度为210-220℃的条件下，进行蒸馏去除溶剂，制得预改性尼龙，将十三氟辛基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、环氧丙基三甲氧基硅烷、二甲苯加入反应釜中，在转速为200-300r/min的条件下，进行搅拌10-15min后，升温至温度为65-75℃，加入去离子水和盐酸，保持反应液pH值为3，在转速为400-500r/min的条件下，进行反应8-10h，制得中间体1；
反应过程如下：
步骤A2：将预改性尼龙溶于甲酸中，得到预改性尼龙溶液，将中间体1溶于正己烷中，在转速为150-200r/min的条件下，进行搅拌并加入预改性尼龙溶液和乙二胺，在温度为25-30℃的条件下，进行反应3-5h后，蒸馏去除溶剂，将底物烘干，制得中间体2；
反应过程如下：
步骤A3：将氧化石墨烯分散在去离子水中，加入对氨基苯硼酸和1-羟基苯并三唑，在转速为200-300r/min，温度为35-45℃的条件下，进行反应5-7h后，过滤去除滤液，将滤饼烘干制得改性石墨烯，将改性石墨烯和中间体2加入双螺杆挤出机中，在转速为280-340r/min，温度230-240℃的条件下，进行熔融挤出并纺丝，制得改性尼龙纤维。
进一步的，步骤A1所述的尼龙66和环氧氯丙烷的用量质量比为0.5:3，十三氟辛基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、环氧丙基三甲氧基硅烷的用量摩尔比为1:1:1。
进一步的，步骤A2所述的预改性尼龙、中间体1、乙二胺的用量质量比为5:3:4。
进一步的，步骤A3所述的氧化石墨烯、对氨基苯硼酸、1-羟基苯并三唑的用量质量比为1:3:1.5，改性石墨烯和中间体2的用量质量比为1:5。
进一步的，所述的改性芳纶纤维由如下步骤制成：
步骤B1：将浓盐酸、去离子水、2-氨基-4-甲基苯酚加入反应釜中，在转速为150-200r/min，温度为-2-2℃的条件下，进行搅拌20-30min后，加入亚硝酸钠，继续搅拌1-1.5h，制得重氮液，将氢氧化钠、碳酸钠、邻硝基苯胺混合均匀后，加入重氮液，在温度为-2-2℃的条件下，进行反应2-4h，制得中间体3，将中间体3溶于甲苯中，加入Pd/γ-Al2O3催化剂，在温度为60-65℃，压强为2-3MPa的条件下，通入氢气，进行反应3-5h，制得中间体4；
反应过程如下：
步骤B2：将中间体4、N,N-二甲基甲酰胺、高锰酸钾混合均匀后，在温度为155-160℃的条件下，回流反应5-7h，制得中间体5，将芳纶纤维、氯化钙、2-氯乙胺、N,N-二甲基甲酰胺、三乙胺加入反应釜中，在转速为200-300r/min，温度为40-50℃的条件下，进行反应8-10h后，加入中间体5和1-羟基苯并三唑，继续反应5-7h，制得改性芳纶纤维。
反应过程如下：
进一步的，步骤B1所述的浓盐酸、去离子水、2-氨基-4-甲基苯酚、亚硝酸钠的用量比为75mL:100mL:0.2mol:0.3mol，氢氧化钠、碳酸钠、邻硝基苯胺、重氮液的用量比为0.1mol:0.3mol:0.1mol:100mL。
进一步的，步骤B2所述的中间体4和高锰酸钾的用量质量比为2:3.8，芳纶纤维、氯化钙、2-氯乙胺、三乙胺、中间体5、1-羟基苯并三唑的用量质量比为5:1.2:8:6.3:4:3.2。
本发明的有益效果如下：
本发明制备一种攀树绳通过将废旧纺织品回收，制得纤维束，再将纤维束浸泡在多巴胺溶液中，使得纤维束表面附着由多巴胺层，制得改性纤维束，将改性纤维束、改性尼龙纤维、改性芳纶纤维合并制得，将废旧纺织品回收能够避免资源的浪费，改性尼龙纤维以尼龙66为原料与环氧丙烷氯丙烷进行反应，制得预改性尼龙，将再将十三氟辛基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、环氧丙基三甲氧基硅烷进行聚合，制得中间体1，将中间体1和预改性尼龙用乙二胺进行交联，制得中间体2，将氧化石墨烯与对氨基苯硼酸反应，使得氧化石墨烯表面的羧基与对氨基苯硼酸上的氨基反应，制得改性石墨烯，再将改性石墨烯与中间体2进行熔融挤出，制得改性尼龙纤维，该改性尼龙纤维分子链上含有长链氟烷，使得制备出的改性尼龙纤维具有很好的疏水效果，在攀树绳使用时不会因外界潮湿过大，使得攀树绳潮湿，进而影响使用，同时与有机硅树脂交联以及改性石墨烯的加入，使得改性尼龙纤维的韧性增强，耐磨性提升，改性芳纶纤维以2-氨基-4-甲基苯酚为原料进行处理，制得重氮液，将邻硝基苯胺和重氮溶液反应，制得中间体3，再将中间体3进一步的处理，制得中间体4，将中间体4进行氧化，制得中间体5，再将氯仿纤维用2-氯乙胺处理后，与中间体5进行脱水缩合，制得改性芳纶纤维，该改性芳纶纤维分子链上含有苯并三唑结构，使得攀树绳具有很好抗紫外线老化效果，并进一步的提升了攀树绳的机械性能，同时在浸泡在温度为50℃的氯仿中，使得纤维束表面的邻苯酚结构与硼酸反应，使得改性纤维束与改性尼龙纤维连接更紧实。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种基于废旧纺织品回收再加工的攀树绳，由改性纤维束、改性尼龙纤维、改性芳纶纤维合并制得；
该攀树绳由如下步骤制成：
步骤S1：将废旧纺织品用质量分数30％的氢氧化钠溶液浸泡20min后，过清水，再用质量分数20％的氯化钠溶液浸泡20min后，过清水，得到预处理纺织品；
步骤S2：将预处理纺织品进行切割干撕，在进行松解、开松形成再生棉，抽成纤维束，将纤维束浸泡放入多巴胺溶液中，浸泡3h，制得改性纤维束；
步骤S3：将改性纤维束、改性尼龙纤维、改性芳纶纤维以根数比4:5:8合并后，浸泡在温度为50℃的氯仿中，浸泡10h后，取出洗净并烘干，制得攀树绳。
改性尼龙纤维由如下步骤制成：
步骤A1：将尼龙66溶于间甲酚中，加入三乙胺和环氧氯丙烷，在转速为150r/min，温度为35℃的条件下，进行反应5h后，在温度为210℃的条件下，进行蒸馏去除溶剂，制得预改性尼龙，将十三氟辛基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、环氧丙基三甲氧基硅烷、二甲苯加入反应釜中，在转速为200r/min的条件下，进行搅拌10min后，升温至温度为65℃，加入去离子水和盐酸，保持反应液pH值为3，在转速为400r/min的条件下，进行反应8h，制得中间体1；
步骤A2：将预改性尼龙溶于甲酸中，得到预改性尼龙溶液，将中间体1溶于正己烷中，在转速为150r/min的条件下，进行搅拌并加入预改性尼龙溶液和乙二胺，在温度为25℃的条件下，进行反应3h后，蒸馏去除溶剂，将底物烘干，制得中间体2；
步骤A3：将氧化石墨烯分散在去离子水中，加入对氨基苯硼酸和1-羟基苯并三唑，在转速为200r/min，温度为35℃的条件下，进行反应5h后，过滤去除滤液，将滤饼烘干制得改性石墨烯，将改性石墨烯和中间体2加入双螺杆挤出机中，在转速为280r/min，温度230℃的条件下，进行熔融挤出并纺丝，制得改性尼龙纤维。
改性芳纶纤维由如下步骤制成：
步骤B1：将浓盐酸、去离子水、2-氨基-4-甲基苯酚加入反应釜中，在转速为150r/min，温度为-2℃的条件下，进行搅拌20min后，加入亚硝酸钠，继续搅拌1h，制得重氮液，将氢氧化钠、碳酸钠、邻硝基苯胺混合均匀后，加入重氮液，在温度为-2℃的条件下，进行反应2h，制得中间体3；
步骤B2：将中间体3、N,N-二甲基甲酰胺、高锰酸钾混合均匀后，在温度为155℃的条件下，回流反应5h，制得中间体4，将芳纶纤维、氯化钙、2-氯乙胺、N,N-二甲基甲酰胺、三乙胺加入反应釜中，在转速为200r/min，温度为40℃的条件下，进行反应8h后，加入中间体4和1-羟基苯并三唑，继续反应5h，制得改性芳纶纤维。
实施例2
一种基于废旧纺织品回收再加工的攀树绳，由改性纤维束、改性尼龙纤维、改性芳纶纤维合并制得；
该攀树绳由如下步骤制成：
步骤S1：将废旧纺织品用质量分数30％的氢氧化钠溶液浸泡25min后，过清水，再用质量分数20％的氯化钠溶液浸泡25min后，过清水，得到预处理纺织品；
步骤S2：将预处理纺织品进行切割干撕，在进行松解、开松形成再生棉，抽成纤维束，将纤维束浸泡放入多巴胺溶液中，浸泡4h，制得改性纤维束；
步骤S3：将改性纤维束、改性尼龙纤维、改性芳纶纤维以根数比4:5:8合并后，浸泡在温度为55℃的氯仿中，浸泡13h后，取出洗净并烘干，制得攀树绳。
改性尼龙纤维由如下步骤制成：
步骤A1：将尼龙66溶于间甲酚中，加入三乙胺和环氧氯丙烷，在转速为180r/min，温度为38℃的条件下，进行反应6h后，在温度为215℃的条件下，进行蒸馏去除溶剂，制得预改性尼龙，将十三氟辛基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、环氧丙基三甲氧基硅烷、二甲苯加入反应釜中，在转速为300r/min的条件下，进行搅拌13min后，升温至温度为70℃，加入去离子水和盐酸，保持反应液pH值为3，在转速为400r/min的条件下，进行反应9h，制得中间体1；
步骤A2：将预改性尼龙溶于甲酸中，得到预改性尼龙溶液，将中间体1溶于正己烷中，在转速为150-200r/min的条件下，进行搅拌并加入预改性尼龙溶液和乙二胺，在温度为28℃的条件下，进行反应4h后，蒸馏去除溶剂，将底物烘干，制得中间体2；
步骤A3：将氧化石墨烯分散在去离子水中，加入对氨基苯硼酸和1-羟基苯并三唑，在转速为300r/min，温度为40℃的条件下，进行反应6h后，过滤去除滤液，将滤饼烘干制得改性石墨烯，将改性石墨烯和中间体2加入双螺杆挤出机中，在转速为300r/min，温度235℃的条件下，进行熔融挤出并纺丝，制得改性尼龙纤维。
改性芳纶纤维由如下步骤制成：
步骤B1：将浓盐酸、去离子水、2-氨基-4-甲基苯酚加入反应釜中，在转速为180r/min，温度为0℃的条件下，进行搅拌25min后，加入亚硝酸钠，继续搅拌1.3，制得重氮液，将氢氧化钠、碳酸钠、邻硝基苯胺混合均匀后，加入重氮液，在温度为0℃的条件下，进行反应3h，制得中间体3；
步骤B2：将中间体3、N,N-二甲基甲酰胺、高锰酸钾混合均匀后，在温度为158℃的条件下，回流反应6h，制得中间体4，将芳纶纤维、氯化钙、2-氯乙胺、N,N-二甲基甲酰胺、三乙胺加入反应釜中，在转速为200r/min，温度为45℃的条件下，进行反应9h后，加入中间体4和1-羟基苯并三唑，继续反应6h，制得改性芳纶纤维。
实施例3
一种基于废旧纺织品回收再加工的攀树绳，由改性纤维束、改性尼龙纤维、改性芳纶纤维合并制得；
该攀树绳由如下步骤制成：
步骤S1：将废旧纺织品用质量分数30％的氢氧化钠溶液浸泡30min后，过清水，再用质量分数20％的氯化钠溶液浸泡30min后，过清水，得到预处理纺织品；
步骤S2：将预处理纺织品进行切割干撕，在进行松解、开松形成再生棉，抽成纤维束，将纤维束浸泡放入多巴胺溶液中，浸泡5h，制得改性纤维束；
步骤S3：将改性纤维束、改性尼龙纤维、改性芳纶纤维以根数比4:5:8合并后，浸泡在温度为60℃的氯仿中，浸泡15h后，取出洗净并烘干，制得攀树绳。
改性尼龙纤维由如下步骤制成：
步骤A1：将尼龙66溶于间甲酚中，加入三乙胺和环氧氯丙烷，在转速为200r/min，温度为40℃的条件下，进行反应8h后，在温度为220℃的条件下，进行蒸馏去除溶剂，制得预改性尼龙，将十三氟辛基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、环氧丙基三甲氧基硅烷、二甲苯加入反应釜中，在转速为300r/min的条件下，进行搅拌15min后，升温至温度为75℃，加入去离子水和盐酸，保持反应液pH值为3，在转速为500r/min的条件下，进行反应10h，制得中间体1；
步骤A2：将预改性尼龙溶于甲酸中，得到预改性尼龙溶液，将中间体1溶于正己烷中，在转速为200r/min的条件下，进行搅拌并加入预改性尼龙溶液和乙二胺，在温度为30℃的条件下，进行反应5h后，蒸馏去除溶剂，将底物烘干，制得中间体2；
步骤A3：将氧化石墨烯分散在去离子水中，加入对氨基苯硼酸和1-羟基苯并三唑，在转速为300r/min，温度为45℃的条件下，进行反应7h后，过滤去除滤液，将滤饼烘干制得改性石墨烯，将改性石墨烯和中间体2加入双螺杆挤出机中，在转速为340r/min，温度240℃的条件下，进行熔融挤出并纺丝，制得改性尼龙纤维。
改性芳纶纤维由如下步骤制成：
步骤B1：将浓盐酸、去离子水、2-氨基-4-甲基苯酚加入反应釜中，在转速为200r/min，温度为2℃的条件下，进行搅拌30min后，加入亚硝酸钠，继续搅拌1.5h，制得重氮液，将氢氧化钠、碳酸钠、邻硝基苯胺混合均匀后，加入重氮液，在温度为2℃的条件下，进行反应4h，制得中间体3；
步骤B2：将中间体3、N,N-二甲基甲酰胺、高锰酸钾混合均匀后，在温度为160℃的条件下，回流反应7h，制得中间体4，将芳纶纤维、氯化钙、2-氯乙胺、N,N-二甲基甲酰胺、三乙胺加入反应釜中，在转速为300r/min，温度为50℃的条件下，进行反应10h后，加入中间体4和1-羟基苯并三唑，继续反应7h，制得改性芳纶纤维。
对比例1
本对比例与实施例1相比用尼龙66纤维代替改性尼龙纤维，其余步骤相同。
对比例2
本对比例与实施例1相比用芳纶纤维代替改性芳纶纤维，其余步骤相同。
对比例3
本对比例由纤维束、尼龙纤维、芳纶纤维合并制得。
将实施例1-3和对比例1-3制得的攀树绳依照ISO-527/2测定拉伸强度和断裂伸长率，再进行人工老化后，测量拉伸强度和断裂伸长率，结果如下表所示；
由上表可知实施例1-3制得的攀树绳的拉伸强度为423-428MPa，断裂伸长率为405-410％，并且在人工老化后断裂伸长率和拉伸强度均未出现明显变化，表明本发明具有很好的耐老化效果，同时具有很好的疏水效果，在攀树绳使用时不会因外界潮湿过大，使得攀树绳潮湿。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
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