[發明專利]超疏水棉纖維材料或超疏水紙纖維材料的制備方法及用途

有效

• 申請號: 200710055835.7
• 申請日: 2007-07-04
• 公開（公告）號: CN101100821A
• 公開（公告）日: 2008-01-09
• 發明（設計）人: 李勝海;張所波
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春應用化學研究所
• 主分類號: D21C5/00
• 分類號: D21C5/00
• 代理公司: 長春科宇專利代理有限責任公司
• 代理人: 馬守忠

技術領域

本發明涉及一種具有超疏水性能的纖維素類材料的制備方法，涉及超疏水棉纖維材料或超疏水紙纖維材料的制備方法及用途。

技術背景

纖維素是自然界儲量最為豐富的天然高分子，可迅速再生，每年再生量超過1.0×10¹⁰t.而且纖維素還具有易降解，無污染，易于改性等優點。如今，纖維素及其衍生物已經廣泛應用于塑料，紡織，造紙，食品，日化，醫藥，建筑和生物等領域，并有可能成為未來世界化學，化工的主要原料。發展纖維素材料對改善生態環境，改變人類飲食結構，增加能源，發展新型材料等都將具有重要意義。

目前，由于特種行業的工作需要，具有良好防水透氣性能的服裝受到人們的青睞。通常所用的防水服裝是含有塑料或橡膠成分的復合材料，在保證防水的同時，透氣性能會明顯降低。而使用尼龍等有機合成高分子材料制成的服裝，其透氣性能也沒有純纖維素面料的服裝好。因此，在保證透氣性的同時兼顧防水性，疏水的纖維素類材料是最理想的材料之一。

食品包裝中氣體透過性在延長食品保存期或保存新鮮度上有重要功能。Fink和Gregory都曾指出，用多孔的纖維素膜作包裝材料，其良好的氣體透過性可以防止蔬菜、水果、肉腸等呼吸性食品代謝產生的二氧化碳滯留在包裝袋內所引起的食品發酵和腐敗。而通常用的紙質包裝袋由于其強烈的吸水性，受到了應用上的限制。通常采用的紙/塑料復合材料可以降低其吸水效果，但氣體透過性能明顯降低，很難滿足食品包裝的要求。因此，開發具有疏水、透氣性能的紙質包裝材料就顯得尤為重要。

有報道稱，硅烷可以與羥基化的物質如纖維素纖維進行反應(參考文獻：Bieanda，E，Ansell，M.The?Effect?of?SilaneTreatment?on?the?Mechanical?and?Physical?Properties?of?Sisal-Epoxy?Composites[J].Composites?Science?and?Technology，1991，41(3)：165)。只要在親水的纖維素表面有痕量的水(起催化作用)，纖維素中的羥基就可以與硅烷中的Si-C，Si-S，Si-N鍵形成化學鍵。硅烷與纖維反應基團進行自交聯結合，形成有彈性和柔軟致密的有機硅分子膜，會賦予纖維特殊的表面性質，使纖維得到優良的柔軟性和平滑性，改善纖維的親水性能，提高紙頁的平滑度、柔軟性和抗靜電能力。盡管目前有關這方面的研究才剛剛起步，但此法的優異效果已預示著它將成為纖維改性的一個研究熱點。

發明內容

本發明的目的之一是提供超疏水棉纖維材料或超疏水紙纖維材料的制備方法。其步驟和條件如下：

(1)采用的處理試劑是甲基硅酸鈉或甲基硅酸鉀水溶液，或者是具有通式(I)的氯硅烷：

通式(I)

式中R₁，R₂，R₃為碳原子數從1-20的脂肪族烷基，R₁，R₂，R₃可以是相同的，也可以是不同的。

(2)纖維素類原材料可以是紙類制品，如牛皮紙，印刷紙，復印紙，衛生紙，面巾紙，濾紙；纖維素膜材料；棉花及其制品，純棉針織品，純棉服裝，棉花/化纖混紡制品。

(3)制備方法一：按照甲基硅酸鈉或甲基硅酸鉀：二氧化碳質量配比為1∶6-50的比例，向質量分數為0.1％-5％的甲基硅酸鈉或甲基硅酸鉀水溶液中通入二氧化碳氣體，制備甲基硅酸膠體溶液。按照棉纖維材料或紙纖維材料：甲基硅酸膠體溶液質量配比為1/2-50的比例，將棉纖維材料或紙纖維材料浸泡于甲基硅酸膠體溶液中，5-10分鐘后取出，用水沖洗，在120-180℃的烘箱中熱處理5-30分鐘，得到具有超疏水棉纖維材料或超疏水紙纖維材料。

制備方法二：按照質量配比為：纖維素：氯硅烷質量配比為1/2-50的比例，將干燥的棉纖維材料或紙纖維材料料浸泡在質量分數為10-30％的的氯硅烷有機溶液中，反應0.5-5小時，取出，用空氣吹去表面的殘留溶液，然后放在120-180℃的烘箱中熱處理5-30分鐘，得到具有超疏水棉纖維材料或超疏水紙纖維材料。

所述的有機溶劑可以是甲苯、環己烷、石油醚等烴類溶劑。