技术领域：

本发明公开了一种溴乙烷和PVA对涤纶纤维的亲水改性方法，属于纺织整理方法 技术领域。

背景技术：

涤纶是聚对苯二甲酸乙二酯纤维的商品名称，是合成纤维中的三大主力纤维之一。 因涤纶线性大分子是对称性苯环结构，线性好且分子链结构立体规整，使得其具有强 度高、弹性好和刚性大等优越的物理机械性能，并对弱酸、碱稳定，具有优良的尺寸 稳定性和良好的耐腐蚀性，是一种较为理想的纺织纤维，但是，涤纶是一种典型的疏 水性纤维，其分子两端仅各有一个羟基，无其它亲水性基团，分子结构呈紧密排列， 结晶度高，吸湿性差。在标准状态下(20℃相对湿度65％)，涤纶的吸湿率只有0.4％左 右(棉7-8％，锦纶4％，腈纶1-2％)，在100％相对湿度的条件下吸湿率也仅为0.6-0.8％。 故其吸湿性差、易产生静电、易沾污，影响其穿着舒适性。

赋予涤纶纤维或织物亲水性主要有两种方法：一是纺丝改性：在纤维的纺丝过程 中利用纤维的合成技术对涤纶纤维结构进行改性，使涤纶纤维本身具有亲水性能，从 而改善涤纶的穿用性能；二是整理改性：大多在纤维表面改性，利用涤纶织物后整理 技术而达到改性目的。即在涤纶大分子链上引入亲水基团，使织物表面形成亲水层， 从而改变纤维表面亲水性能。

纺丝改性是指在合成纤维的过程中使得涤纶纤维具有亲水性能，当今的趋势是使 聚合物分子结构亲水化，或者引入亲水型单体或者经过染整加工后变成亲水性组分的 单体，涤纶结构的异形化、微孔化、复合房子以及接枝聚合改性等已经不同程度的投 入工业化生产中。化学改性的实质是要在涤纶纤维或者织物的表面形成一层亲水性化 合物，达到提高纤维表面亲水性能的目的，可采用的方法主要有亲水性单体的表面接 枝聚合，亲水性整理剂的吸附固着以及纤维表面的一些其他处理。

亲水性基团接枝共聚：亲水性单体的表面接枝聚合是在涤纶大分子中引入羟基、 磺酸基、醚键等亲水性基团，从而提高涤纶纤维的吸湿性，接枝共聚主要包括化学接 枝和辐射接枝，辐射接枝优于化学接枝。由于涤纶分子链结构具有紧密的敛集能力和 高的结晶度，并且大分子上面没有活性基团，接枝共聚主要利用引发剂或者高能辐射 线、紫外线灯照射，或者采用等离子体对涤纶纤维表面进行刻蚀处理，使得纤维表面 产生游离基，再采用亲水性单体在游离基上面进行接枝聚合，从而形成吸水性和抗静 电性的新表面层，这种方法一般设备复杂，反应速度难以控制，目前尚未见工业化报 道。

中国发明专利CN201410165074.0提供了一种PVA对涤纶纤维亲水改性的方法，指 将涤纶纤维采用质量分数为3-10％的氢氧化钠溶液预处理1h，固液比为1:50，经冲洗 并干燥后的涤纶纤维放入盛有质量分数为0.2-3％的PVA溶液的反应容器中，然后对反 应容器加入按体积比3:2:1的乙酸、甲醇、硫酸，乙酸、甲醇、硫酸的体积分数分别 为10％，再对反应容器加入质量分数为25％的GA，GA与PVA的摩尔比为1:4，于50-70℃ 下机械搅拌反应1-2h，反应结束后，用水冲洗、干燥。经表征和测定，改性后的涤纶 纤维的表面均匀地含有PVA，接触角为10-60度以下，涤纶纤维的亲水性得到较大的改 善且效果稳定，是本发明的最接近现有技术，但是该技术亲水性能不够优异，同时该 方法过程复杂，有机溶剂使用量大，后续操作污染较为严重，不利于工业化推广。

中国发明专利CN201510590085.8公开一种双亲三嗪类单体对涤纶纤维亲水改性的 方法，包括如下步骤：将100质量份的干燥后的PET、1-3质量份干燥后的含有GMA侧 基的长链烷烃扩链剂和0.1-0.5质量份的抗氧剂在高速混合机中混合；将混合均匀好 的物料在双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒，制备改性亲水聚酯粒料；将改性后的亲 水聚酯粒料熔融纺丝，制备出表面含有GMA基团和少量羟基的改性涤纶纤维；将预反 应后的涤纶纤维放入配制好的双亲三嗪类单体反应溶液中，在微波条件下进行接枝反 应，即制备得到强亲水的涤纶纤维。该方法采用微波法使接枝反应速度比常规方法迅 速且效率高，微波穿透能力强，达到准确的温度和反应过程控制效果，但是该方法操 作复杂，不利于工业化成产。

发明内容：

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种操作简便，反应速度和反应温 度易于控制，有机溶剂添加量少，低毒低污染低排放，后续操作简便，利于工业化成 产推广的涤纶纤维亲水改性的方法。

本发明提供如下技术方案：

一种溴乙烷和PVA对涤纶纤维的亲水改性方法，将涤纶纤维中添加质量分数为6-8％ 的氢氧化钠溶液，在60-65℃温度条件下搅拌预处理2-2.5h，机械搅拌速度为100-150 转/分钟，涤纶纤维和氢氧化钠溶液的固液比为1：30-40，预处理结束后用水冲洗，低 温烘干；

将低温烘干后的涤纶纤维中加入溴乙烷溶液，搅拌加热，机械搅拌速度为100-150 转/分钟，加热温度为30-35℃，反应时间2-3h，涤纶纤维和溴乙烷溶液的固液比为 1:20-30，反应结束后沥干；

再将沥干后的涤纶纤维加入质量分数为4-5.5％的PVA溶液，搅拌加热，机械搅拌 速度为200-250转/分钟，加热温度为50-60℃，反应时间5-7h，涤纶纤维和PVA溶液 的固液比为1:50-60，反应结束后冷水冲洗并在70℃条件下干燥，即制得亲水改性后 的涤纶纤维。

优选的，将低温烘干后的涤纶纤维中加入溴乙烷溶液过程中，添加涤纶纤维干重 0.01-0.02％的吡啶对甲苯磺酸盐固体，搅拌加热。

优选的，所述吡啶对甲苯磺酸为分析纯试剂，有效成分含量≥99％。

优选的，将涤纶纤维中添加质量分数为7％的氢氧化钠溶液，在60℃温度条件下搅 拌预处理2.5h，机械搅拌速度为100转/分钟，涤纶纤维和氢氧化钠溶液的固液比为1： 30。

优选的，将低温烘干后的涤纶纤维中加入溴乙烷溶液，搅拌加热，机械搅拌速度 为100-120转/分钟，加热温度为35℃，反应时间2.5-3h，涤纶纤维和溴乙烷溶液的 固液比为1:20-25。

优选的，将干燥后的涤纶纤维加入质量分数为4.5-5.5％的PVA溶液，搅拌加热， 机械搅拌速度为220-250转/分钟，加热温度为55-60℃，反应时6-7h，涤纶纤维和PVA 溶液的固液比为1:50-55，反应结束后冷水冲洗并在70℃条件下干燥。

优选的，所述PVA的醇解度为87.0-89.0％，粘度为4.5-6.0mpa.s，挥发组分含 量≤5.0％，灰分含量≤0.5％，pH值为5-7，纯度≥93.5％。

溴乙烷(化学式:C₂H₅Br)又名乙基溴，是一种卤代烃，缩写为EtBr，性状:无色油状 液体，有类似乙醚的气味和灼烧味，露置空气或见光逐渐变为黄色，易挥发，能与乙 醇、乙醚、氯仿和多数有机溶剂混溶。是有机合成的重要原料；农业上用作仓储谷物、 仓库及房舍等的熏蒸杀虫剂；溴乙烷是通过溴化钾与冷冻的硫酸和乙醇反应而成。常 用于汽油的乙基化,冷冻剂和麻醉剂，化工生产工人和熏蒸工都可接触不同浓度的溴乙 烷。本发明将涤纶纤维用氢氧化钠预处理后采用溴乙烷处理，利用溴乙烷促进原色的 改性,促进PVA对涤纶纤维的接枝反应，提高反应效率，并且沥干后可回收重复利用， 提高有机溶剂的使用效率，具有较高的经济效益。

PVA是聚乙烯醇的简称，白色片状、絮状或粉末状固体，它是一种极安全的高分子 有机物，对人体无毒，无副作用，具有良好的生物相容性，尤其在医疗中的如其水性 凝胶在眼科、伤口敷料和人工关节方面的有广泛应用，同时在聚乙烯醇薄膜在药用膜， 人工肾膜等方面也有使用。其安全性可以从用于伤口皮肤修复，和眼部滴眼液产品可 见一斑。其中一些型号也常被用在化妆品中的面膜、洁面膏、化妆水及乳液中，是一 种常用的安全性成膜剂。本发明采用PVA对涤纶纤维的接枝反应，在涤纶纤维表面有 一层稳定的PVA层，通过优化反应条件，采用氢氧化钾溶液预处理，溴乙烷溶液处理， 促进涤纶分子发生共融共结晶作用，促进改善涤纶纤维的服用舒适性。

本发明的有益效果：

1.本发明将涤纶纤维用氢氧化钠预处理后采用溴乙烷处理，利用溴乙烷促进原色 的改性,促进PVA对涤纶纤维的接枝反应，提高反应效率，并且沥干后可回收重复利用， 提高有机溶剂的使用效率，具有较高的经济效益。

2.本发明采用PVA对涤纶纤维的接枝反应，在涤纶纤维表面有一层稳定的PVA层， 通过优化反应条件，采用氢氧化钾溶液预处理，溴乙烷溶液处理，促进涤纶分子发生 共融共结晶作用，促进改善涤纶纤维的服用舒适性。

3.本发明方法操作简便，适应性强，反应速度和反应温度易于控制，有机溶剂添 加量少，后续操作简便低毒低污染低排放，利于工业化推广，具有较高的经济效益。

4.本发明方法改性得到的涤纶纤维具有良好的服用舒适性，耐持久性高，其吸水 吸汗性好，传热和放湿能力有较高的提高，并且对抗静电能力和易去污性能有一定的 改善。

具体实施方式：

下面对本发明的实施例做详细的说明，本实施例在以发明技术方案为前提下进行 实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但是本发明的保护范围不限于下述 的实施例。实施例中未注明具体条件的实验方案，通常按照常规条件或者制造商所建 议的条件实施。

实施例一

一种溴乙烷和PVA对涤纶纤维的亲水改性方法：

将涤纶纤维中添加质量分数为6％的氢氧化钠溶液，在60℃温度条件下搅拌预处理 2h，机械搅拌速度为100转/分钟，涤纶纤维和氢氧化钠溶液的固液比为1：30，预处 理结束后用水冲洗，低温烘干；

将低温烘干后的涤纶纤维中加入溴乙烷溶液，添加涤纶纤维干重0.01％的吡啶对甲 苯磺酸盐固体，搅拌加热，机械搅拌速度为100转/分钟，加热温度为30℃，反应时间 2h，涤纶纤维和溴乙烷溶液的固液比为1:20，反应结束后沥干；

再将沥干后的涤纶纤维加入质量分数为4％的PVA溶液，搅拌加热，机械搅拌速度 为200转/分钟，加热温度为50℃，反应时5h，涤纶纤维和PVA溶液的固液比为1:50， 反应结束后冷水冲洗并在70℃条件下干燥，即制得亲水改性后的涤纶纤维。

实施例二

一种溴乙烷和PVA对涤纶纤维的亲水改性方法：

将涤纶纤维中添加质量分数为8％的氢氧化钠溶液，在65℃温度条件下搅拌预处理 2.5h，机械搅拌速度为150转/分钟，涤纶纤维和氢氧化钠溶液的固液比为1：40，预 处理结束后用水冲洗，低温烘干；

将低温烘干后的涤纶纤维中加入溴乙烷溶液，添加涤纶纤维干重0.02％的吡啶对甲 苯磺酸盐固体，搅拌加热，机械搅拌速度为150转/分钟，加热温度为35℃，反应时间 3h，涤纶纤维和溴乙烷溶液的固液比为1:30，反应结束后沥干；

再将沥干后的涤纶纤维加入质量分数为5.5％的PVA溶液，搅拌加热，机械搅拌速 度为250转/分钟，加热温度为60℃，反应时7h，涤纶纤维和PVA溶液的固液比为1:60， 反应结束后冷水冲洗并在70℃条件下干燥，即制得亲水改性后的涤纶纤维。

实施例三

一种溴乙烷和PVA对涤纶纤维的亲水改性方法：

将涤纶纤维中添加质量分数为6％的氢氧化钠溶液，在65℃温度条件下搅拌预处理 2h，机械搅拌速度为150转/分钟，涤纶纤维和氢氧化钠溶液的固液比为1：30，预处 理结束后用水冲洗，低温烘干；

将低温烘干后的涤纶纤维中加入溴乙烷溶液，添加涤纶纤维干重0.02％的吡啶对甲 苯磺酸盐固体，搅拌加热，机械搅拌速度为100转/分钟，加热温度为35℃，反应时间 2h，涤纶纤维和溴乙烷溶液的固液比为1:30，反应结束后沥干；

再将沥干后的涤纶纤维加入质量分数为4％的PVA溶液，搅拌加热，机械搅拌速度 为250转/分钟，加热温度为50℃，反应时7h，涤纶纤维和PVA溶液的固液比为1:50， 反应结束后冷水冲洗并在70℃条件下干燥，即制得亲水改性后的涤纶纤维。

实施例四

一种溴乙烷和PVA对涤纶纤维的亲水改性方法：

将涤纶纤维中添加质量分数为8％的氢氧化钠溶液，在60℃温度条件下搅拌预处理 2.5h，机械搅拌速度为100转/分钟，涤纶纤维和氢氧化钠溶液的固液比为1：40，预 处理结束后用水冲洗，低温烘干；

将低温烘干后的涤纶纤维中加入溴乙烷溶液，添加涤纶纤维干重0.01％的吡啶对甲 苯磺酸盐固体，搅拌加热，机械搅拌速度为150转/分钟，加热温度为30℃，反应时间 3h，涤纶纤维和溴乙烷溶液的固液比为1:20，反应结束后沥干；

再将沥干后的涤纶纤维加入质量分数为5.5％的PVA溶液，搅拌加热，机械搅拌速 度为200转/分钟，加热温度为60℃，反应时5h，涤纶纤维和PVA溶液的固液比为1:60， 反应结束后冷水冲洗并在70℃条件下干燥，即制得亲水改性后的涤纶纤维。

实施例五

一种溴乙烷和PVA对涤纶纤维的亲水改性方法：

将涤纶纤维中添加质量分数为7％的氢氧化钠溶液，在60℃温度条件下搅拌预处理 2.5h，机械搅拌速度为100转/分钟，涤纶纤维和氢氧化钠溶液的固液比为1：30，预 处理结束后用水冲洗，低温烘干；

将低温烘干后的涤纶纤维中加入溴乙烷溶液，搅拌加热，机械搅拌速度为100转/ 分钟，加热温度为35℃，反应时间2.5h，涤纶纤维和溴乙烷溶液的固液比为1:20，反 应结束后沥干；

再将沥干后的涤纶纤维加入质量分数为4.5％的PVA溶液，搅拌加热，机械搅拌速 度为220转/分钟，加热温度为55℃，反应时6h，涤纶纤维和PVA溶液的固液比为1:50， 反应结束后冷水冲洗并在70℃条件下干燥，即制得亲水改性后的涤纶纤维。

实施例六

一种溴乙烷和PVA对涤纶纤维的亲水改性方法：

将涤纶纤维中添加质量分数为7％的氢氧化钠溶液，在60℃温度条件下搅拌预处理 2.5h，机械搅拌速度为100转/分钟，涤纶纤维和氢氧化钠溶液的固液比为1：30，预 处理结束后用水冲洗，低温烘干；

将低温烘干后的涤纶纤维中加入溴乙烷溶液，搅拌加热，机械搅拌速度为120转/ 分钟，加热温度为35℃，反应时间3h，涤纶纤维和溴乙烷溶液的固液比为1:25，反应 结束后沥干；

再将沥干后的涤纶纤维加入质量分数为5.5％的PVA溶液，搅拌加热，机械搅拌速 度为250转/分钟，加热温度为60℃，反应时7h，涤纶纤维和PVA溶液的固液比为1:55， 反应结束后冷水冲洗并在70℃条件下干燥，即制得亲水改性后的涤纶纤维。

对比例一

PARSTER纤维(1.56dtex×38mm)，克重为244g/m^2，未整理。

对比例二：

一种溴乙烷和PVA对涤纶纤维的亲水改性方法，不经过氢氧化钠溶液预处理，即 将涤纶纤维中加入溴乙烷溶液，搅拌加热，机械搅拌速度为120转/分钟，加热温度为 35℃，反应时间3h，涤纶纤维和溴乙烷溶液的固液比为1:25，反应结束后沥干；

再将沥干后的涤纶纤维加入质量分数为5.5％的PVA溶液，搅拌加热，机械搅拌速 度为250转/分钟，加热温度为60℃，反应时7h，涤纶纤维和PVA溶液的固液比为1:55， 反应结束后冷水冲洗并在70℃条件下干燥，即制得亲水改性后的涤纶纤维。

对比例三

一种溴乙烷和PVA对涤纶纤维的亲水改性方法：未经过溴乙烷溶液处理，即：将 涤纶纤维中添加质量分数为7％的氢氧化钠溶液，在60℃温度条件下搅拌预处理2.5h， 机械搅拌速度为100转/分钟，涤纶纤维和氢氧化钠溶液的固液比为1：30，预处理结 束后用水冲洗，低温烘干；

再将沥干后的涤纶纤维加入质量分数为5.5％的PVA溶液，搅拌加热，机械搅拌速 度为250转/分钟，加热温度为60℃，反应时7h，涤纶纤维和PVA溶液的固液比为1:55， 反应结束后冷水冲洗并在70℃条件下干燥，即制得亲水改性后的涤纶纤维。

所述吡啶对甲苯磺酸为分析纯试剂，有效成分含量≥99％。

所述PVA的醇解度为87.0-89.0％，粘度为4.5-6.0mpa.s，挥发组分含量≤5.0％， 灰分含量≤0.5％，pH值为5-7，纯度≥93.5％。

本发明采用PARSTER纤维(1.56dtex×38mm)，克重为244g/m²进行实验，将该纤 维制成织物(经纬丝均为67.5dtex/96F)进行测试。

测试方法：

纤维毛细高度测定：

将2.5cm×20cm的织物试样上端固定在支架上，下端浸在高锰酸钾水溶液中，测 定30min后溶液在织物上的上升高度。

纤维回潮率测定:

烘箱法测定，试样在(20±2)℃，(65±3)％RH的条件下平衡24h。

耐水洗性测定：

用5g/L标准合成洗涤剂，浴比1:30，温度40℃下在振荡水浴锅中洗涤5min为1 次，连续洗涤数次后将涤纶悬挂自然晾干。

手感性能测试：闭目触摸整理后的织物，以5-10人为一小组，进行评级，根据 不同的手感将印花织物进行手感评定，具体评定方法为：从柔软性、滑爽感两方面进 行手感评级，共分5级，1级最差，织物手感较硬，滑糯感差。5级最好，织物手感 柔软、滑糯。

具体评级如表一所示。

表一：手感评级

表二：本发明实施例得到涤纶织物毛效及回潮影响

本发明实施例制备得到的涤纶纤维织物具有良好的毛效和回潮效果，即亲水性得 到较明显的改善。PVA分子在织物表面形成了均匀的噶哦亲水性聚合物薄膜，能够显著 提高织物的亲水性能通过对比例二及对比例三我们可以得出，氢氧化钠预处理剂溴乙 烷可以对涤纶纤维分子预处理后，提高其与PVA分子的结合能力。同时本发明整理后 其手感品质没有降低。

实验一：氢氧化钠溶液处理温度对涤纶织物毛效及回潮影响

实验方法：采用实施例六所述的方法配制得到亲水改性后的涤纶纤维，探讨氢氧 化钠溶液处理温度对涤纶织物毛效及回潮影响。

表三：氢氧化钠溶液处理温度对涤纶织物毛效及回潮性质的影响

涤纶纤维经过氢氧化钠预处理可以有效提高其亲水性能，并且随着温度的升高， 织物毛效及回潮性能都有所提高，当温度超过65℃，温度升高，其织物毛效及回潮性 质反而随着温度上升而下降，可能是温度过高破坏了纤维表面的基团性质，导致后期 与PVA聚合性能受到影响而降低了其亲水性能，本发明采用氢氧化钠溶液的处理温度 为60-65℃。

实验二：溴乙烷溶液处理温度对涤纶织物毛效及回潮影响

实验方法：采用实施例六所述的方法配制得到亲水改性后的涤纶纤维，探讨溴乙 烷溶液处理温度对涤纶织物毛效及回潮影响。

表四：溴乙烷溶液处理温度对涤纶织物毛效及回潮性质的影响

随着溴乙烷处理温度的上升，其涤纶纤维织物的毛效及回潮性质都有所提高，单 当温度超过35℃后，其亲水性能提高的幅度趋于平缓，基本保持不变，所以从经济效 益角度考虑，本发明采用溴乙烷溶液处理加热温度为30-35℃。

以上内容仅为本发明的较佳实施方式，对于本领域的普通技术人员，依据本发明 的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对 本发明的限制。