一种在非水介质环境中的多巴胺或其衍生物在天然纤维表面快速沉积的方法

摘要

本发明涉及天然纤维表面改性领域，公开了一种在非水介质环境中的多巴胺或其衍生物在天然纤维表面快速沉积的方法，包括：（1）对天然纤维织物用碱性溶液进行浸泡预处理，待用；（2）另取多巴胺或其衍生物并加入到非水介质中，充分搅拌，使多巴胺或其衍生物在介质中均匀分散；（3）将步骤（1）中处理过的天然纤维织物浸入到步骤（2）的所述非水介质中，搅拌，然后取出织物，冲洗后烘干。本发明利用非水介质环境，提出一种全新的多巴胺或其衍生物对天然纤维进行表面改性的方法。应用该方法可以实现多巴胺或其衍生物在天然纤维上的均匀沉积，时间短，对多巴胺或其衍生物的利用率高。

说明书

技术领域

本发明涉及天然纤维表面改性领域，尤其涉及一种在非水介质环境中的多巴胺或其衍生物在天然纤维表面快速沉积的方法。

背景技术

为了赋予天然纤维更多的性能，往往需要对其表面进行改性。但目前大多数改性方法是在严苛的环境中，通过长时间的反应在纤维上引入活性功能基团。比如利用纤维素纤维上的羟基，与含羧基、酰氯基团等的改性剂在有机溶剂中进行非均相化学反应，引入活性功能基团。但这种方法反应时间较长，且对改性剂的利用率较低，纤维表面均匀性差，资源被大量浪费。

多巴胺是一类具有类似海洋贻贝生物超强粘附蛋白的特殊结构的物质，其在水溶液中易被氧化自聚，进而强力附着在各种基材表面。近年来，多巴胺在金属材料、有机和无机材料等的表面改性上都有广泛的应用。需要指出的是，目前将多巴胺或其衍生物用于材料表面改性的方法较为单一，通常是在将其溶解于偏碱性溶液中，然后将材料放置于此溶液中，在室温下反应18～24小时。该方法反应时间较长，且多巴胺的利用率低，材料表面的聚合层膜相对粗糙。可见，目前对于天然纤维的表面改性方法，都具有一定的缺陷。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种在非水介质环境中的多巴胺或其衍生物在天然纤维表面快速沉积的方法。本发明利用非水介质环境，提出一种全新的多巴胺或其衍生物对天然纤维进行表面改性的方法。应用该方法可以实现多巴胺或其衍生物在天然纤维上的均匀沉积，时间短，对多巴胺或其衍生物的利用率高。

本发明的具体技术方案为：一种在非水介质环境中的多巴胺或其衍生物在天然纤维表面快速沉积的方法，包括以下步骤：

(1)对天然纤维织物用碱性溶液进行浸泡预处理，控制所述天然纤维织物的带液率为120-300％，待用。

(2)另取多巴胺或其衍生物并加入到非水介质中，充分搅拌，使多巴胺或其衍生物在介质中均匀分散。

(3)将步骤(1)中处理过的天然纤维织物浸入到步骤(2)的所述非水介质中，搅拌，其中非水介质的用量为天然纤维织物重量的5-50倍，温度为15-50℃，30-120min 后取出织物，冲洗后烘干。

本发明利用非水介质环境，采用多巴胺或其衍生物对天然纤维进行表面改性。应用该方法可以实现多巴胺或其衍生物在天然纤维上的均匀沉积，时间短，对多巴胺或其衍生物的利用率高。

优选地，所述的天然纤维织物的质地为纤维素纤维或蛋白质纤维。

优选地，步骤(1)中，所述碱性溶液为三(羟甲基)氨基甲烷溶液，浓度为1-10 g/L。

优选地，所述碱性溶液中包含有氧化剂，所述氧化剂总浓度为10-100g/L。

优选地，所述氧化剂选自过硫酸铵、过硫酸钾或双氧水中的至少一种。

氧化剂的作用是：当多巴胺或其衍生物快速靠近纤维表面，并溶解到纤维所携带的碱液中时，能够促进其氧化固着，能够进一步提高多巴胺或其衍生物与纤维表面之间的附着力和在纤维上的负载率。

优选地，步骤(2)中，所述非水介质为非水溶性烷烃或环状甲基硅氧烷。

优选地，步骤(2)中，所述多巴胺或其衍生物为包含化学结构的水溶性化合物。

优选地，所述多巴胺或其衍生物中的R为氨基、羧基和羟基中的一种。

优选地，所述多巴胺或其衍生物与非水介质重量比为1∶10-100。

本发明还公开了一种纺织品，经过上述任一所述方法处理。

与现有技术对比，本发明的有益效果是：

1.本发明方法改性时间较短，可在30-120min(现有技术为18-24h)即可完成天然纤维的表面修饰。

2.本发明方法能显著提高多巴胺或其衍生物的吸附速率和利用率。所使用的水溶性多巴胺或其衍生物具有较高的表面能和亲水性，表现出明显的聚集/吸附到具有一定带液率的织物表面的趋势：微粒快速靠近纤维表面，并溶解到纤维所携带的碱液中，氧化固着。

3.本发明方法在非水介质中完成改性，多巴胺或其衍生物大部分时间分散在非水介质中，不和碱性水介质接触，有效抑制其在溶液中的聚合。

4.本发明方法所使用的介质与水互不相溶，不溶解多巴胺或其衍生物，且具有良好的稳定性，因此可重复利用。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1

1)将1g纯棉织物用6g/L三(羟甲基)氨基甲烷和10g/L的过硫酸铵混合溶液进行处理，纤维充分溶胀后进行一浸一轧处理，控制带液率为200％左右，备用；

2)将0.1g多巴胺加入到10mL正己烷中，搅拌，悬液待用；

3)将步骤(1)中处理过的纯棉织物浸入步骤(2)的非水介质(重量为织物30 倍)中，室温下搅拌30min；悬液变清，取出织物，用清水冲洗3遍，晾干，即得改性棉织物。

实施例2

1)将1g丝绸织物用6g/L三(羟甲基)氨基甲烷和10g/L的过硫酸铵混合溶液进行处理，纤维充分溶胀后进行一浸一轧处理，控制带液率为150％左右，备用；

2)将0.1g多巴胺加入到10mL环己烷中，搅拌，悬液待用；

3)将步骤(1)中处理过的丝绸织物浸入步骤(2)的非水介质(重量为织物50 倍)中，室温下搅拌45min；悬液变清，取出织物，用清水冲洗3遍，晾干，即得改性丝绸织物。

实施例3

1)将1g纯棉织物用2g/L三(羟甲基)氨基甲烷和10g/L的过硫酸铵混合溶液进行处理，纤维充分溶胀后进行一浸一轧处理，控制带液率为200％左右，备用；

2)将0.1g多巴胺加入到20mL十甲基环五硅氧烷中，搅拌，悬液待用；

3)将步骤(1)中处理过的纯棉织物进入(2)的非水介质(重量为织物40倍) 中，室温下搅拌60min；悬液变清，取出织物，用清水冲洗3遍，晾干，即得改性棉织物。

实施例4

1)将1g羊毛织物用10g/L三(羟甲基)氨基甲烷和20g/L的过硫酸铵混合溶液进行处理，纤维充分溶胀后进行一浸一轧处理，控制带液率为150％左右，备用；

2)将0.2g多巴胺加入到50mL正己烷中，搅拌，悬液待用；

3)将步骤(1)中处理过的羊毛织物进入(2)的非水介质(重量为织物25倍) 中，室温下搅拌30min；悬液变清，取出织物，用清水冲洗3遍，晾干，即得改性羊毛织物。

实施例5

1)将1g丝绸织物用2g/L三(羟甲基)氨基甲烷和10g/L的过硫酸铵混合溶液进行处理，纤维充分溶胀后进行一浸一轧处理，控制带液率为200％左右，备用；

2)将0.1g含有结构式(R为氨基)的水溶性多巴胺衍生物加入到25mL环己烷中，搅拌，悬液待用；

3)将步骤(1)中处理过的丝绸织物进入(2)的非水介质(重量为织物30倍) 中，室温下搅拌45min；悬液变清，取出织物，用清水冲洗3遍，晾干，即得改性丝绸织物。

实施例6

1)将1g丝绸织物用2g/L三(羟甲基)氨基甲烷和100g/L的过硫酸钾混合溶液进行处理，纤维充分溶胀后进行一浸一轧处理，控制带液率为300％左右，备用；

2)将0.1g含有结构式(R为羧基)的水溶性多巴胺加入到 25mL十甲基环五硅氧烷中，搅拌，悬液待用；

3)将步骤(1)中处理过的丝绸织物进入(2)的非水介质(重量为织物50倍) 中，50℃下搅拌30min；悬液变清，取出织物，用清水冲洗3遍，晾干，即得改性丝绸织物。

实施例7

1)将1g丝绸织物用1g/L三(羟甲基)氨基甲烷和50g/L的双氧水混合溶液进行处理，纤维充分溶胀后进行一浸一轧处理，控制带液率为120％左右，备用；

2)将0.1g含有结构式(R为羟基)的水溶性多巴胺加入到25mL十甲基环五硅氧烷中，搅拌，悬液待用；

3)将步骤(1)中处理过的丝绸织物进入(2)的非水介质(重量为织物5倍)中， 15℃下搅拌120min；悬液变清，取出织物，用清水冲洗3遍，晾干，即得改性丝绸织物。

对比例1

将0.1g多巴胺溶解到10mL浓度为6g/L三(羟甲基)氨基甲烷和10g/L的过硫酸铵混合溶液中，再将1g纯棉织物浸入上述溶液中，室温下搅拌12小时，取出织物，用清水冲洗3遍，晾干，即得改性棉织物。

下表为实施例1和对比例1的多巴胺利用率对比，从表中数据对比可知，在非水介质中，实施例1的多巴胺利用率远远高于对比例1。

实施例1对比例1多巴胺利用率43.6％12.2％

此外，通过实施例1以及对比例1的扫描电镜图对比可以清晰的看到，经由本发明方法所获得多巴胺改性棉纤维的表面光滑，而常规的水相方法中得到的多巴胺改性棉纤维表面有明显的颗粒。

本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。