CN101346511A - 应用有机硅酸盐试剂改性的纤维、包括有机硅酸盐的纤维改性剂和用该试剂改性纤维的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及纤维改性方法、通过该方法改性的改性纤维以及含有有机硅酸盐和水的纤维改性剂，上述方法包括使有机硅酸盐与纤维接触的步骤(i)和使有机硅酸盐聚合的步骤(ii)。

Description

应用有机硅酸盐试剂改性的纤维、包括有机硅酸盐的纤维改性剂和用该试剂改性纤维的方法

技术领域

本发明涉及适当改善天然纤维如棉、羊毛和丝、半合成纤维和再生纤维如醋酸纤维素(acetate)和人造纤维(rayon)、纸浆及其加工纸和非织造织物的触感和强度的纤维改性方法，触感和强度改善的改性纤维，和纤维改性剂。

背景技术

天然纤维如棉、羊毛、丝和麻以及来源于木材的纸浆是来源于植物和动物的纤维性有机天然聚合物，从古代就已经被用作用于衣服、织物、纸张等的材料。这些天然纤维各自具有较佳的特性，为了进一步改善这些特性，已经开发了各种纤维处理技术。

例如，现在已经非常普遍地使用有机阳离子化合物进行柔软剂处理，以改善洗涤后棉布的触感，从而使其更为柔韧和柔软，或者使原来难以用水洗涤的羊毛衣物甚至能在家庭中很容易地洗涤。

作为赋予纤维干燥促进作用的改性方法，JP-A 2003-342875公开了一种处理纤维素纤维的方法，该方法包括用碱金属氢氧化物处理纤维素纤维，将纤维用水洗涤，并用疏水化处理剂对其进行处理，例如树脂处理剂、疏水化交联剂或疏水化试剂。此外，JP-A 2005-89882公开了一种处理纤维的方法，该方法包括用赋予吸水性、速干(quick-drying)特性的组合物喷射目标纤维，然后蒸发溶剂，上述组合物含有由特定单体组成的共聚物和有机溶剂，所述单体包括含硅氧烷单体。

作为将纸张改性得更坚韧的方法，JP-A 2002-61094公开了涂施/固化基于烷氧基硅烷缩合物的组合物的方法。

发明内容

本发明提供一种包括下列步骤(i)和(ii)的纤维改性方法，通过该方法改性的改性纤维，以及含有有机硅酸盐和水的纤维改性剂。

步骤(i)：使有机硅酸盐与纤维接触的步骤。

步骤(ii)：使所述有机硅酸盐聚合的步骤。

具体实施方式

在现有技术中，有机阳离子化合物被吸收在纤维的表面上，以在洗涤的时候带来柔软性和防止纤维缩水的作用，但是，有机化合物在下一次洗涤中便被洗掉并清除，因此不能持久地保持其软化作用。

在上述赋予干燥促进作用的任一传统方法中，纤维表面显著疏水化，从而严重降低天然纤维最突出的特性——吸湿性/吸水性，并且使纤维的原始触感变差，从而造成使其在穿着和使用时的舒适感显著变差的问题。即，在现有技术的状况下，不能在保持天然纤维原始吸湿性和触感的同时赋予天然纤维干燥促进作用。

涂施/固化基于烷氧基硅烷缩合物的液体组合物的方法是一种如下技术：其中整个纸制品作为单一纤维的聚集体被强烈缩合并用硅化合物固化，并且纸张可以作为填料形成在树脂模制产品中，但由此获得的加工产品的问题是纸张的原始柔韧性和吸湿性变差。

如上所述，迄今尚没有知晓在保持纤维固有的触感、吸湿/吸水功能的同时适当改善天然纤维的柔软性、速干特性和韧性的方法。

本发明提供了一种能够在保持其中固有优点的同时赋予纤维柔软性、速干特性和韧性的新的纤维改性方法、纤维改性剂和适当改性的纤维。

根据本发明，可以在保持纤维原始特性的同时赋予纤维速干特性、柔软性和/或韧性。

[有机硅酸盐]

本发明中的有机硅酸盐是指在硅原子上具有至少一个烃基、并具有至少一个硅酸盐基团[-SiO^-M⁺，其中M⁺是能够形成单价阳离子的基团]的有机硅酸盐化合物。

有机硅酸盐可以是部分缩合产物(二聚体、三聚体、四聚体等)，优选是四聚体或更小，以易于渗透到单根纤维内，更优选是二聚体或更小，再更优选是单体。

有机硅酸盐优选是下式(1)所示的有机硅酸盐：

R¹ _p-Si(O^-M⁺)_q(OH)_4-p-q                  (1)

其中R¹代表C1至C6线性或支链烷基或苯基，M代表能够形成单价阳离子的基团，p代表1或2的整数，且q代表0.1至(4-p)范围内的数字。

R¹优选是C1至C6烷基。优选的例子包括烷基，例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、丁基、异丁基和叔丁基，以及苯基。为了改善纤维的柔软性，碳原子数优选在宽的范围内。R¹更优选是甲基或苯基，更优选甲基，以提高纤维的干燥速率。为了改善纤维的韧性，R¹更优选是甲基。

M包括碱金属例如锂、钠、钾、铷和铯，铵基和鏻基，并优选是碱金属例如锂、钠或钾，或铵基，更优选为钠或铵基。

就有机硅酸盐的水溶性而言，每个硅原子M’的数目即q优选为0.5或更多，更优选为1或更多。每个羟基可以是O^-M⁺的形式，4-p-q的值可以是0。

有机硅酸盐可以单独使用，或者可以含有下式(2)所示的单烷基硅酸盐(下文称作单烷基硅酸盐(2))和下式(3)所示的二烷基硅酸盐(3)(下文称作二烷基硅酸盐(3))：

R¹Si(O^-M⁺)_n(OH)_3-n                      (2)

R¹ ₂Si(O^-M⁺)_m(OH)_2-m                     (3)

其中R¹和M具有与上文所定义相同的含义，并且多个R¹’和M’可以相同或不同，n是0.1至3的数字，且m是0.1至2的数字。

在式(2)和(3)中，可以使用具有相同R¹和M的有机硅酸盐，或者可以使用具有不同R¹和M的有机硅酸盐。

R¹和M优选是式(1)中的那些基团。单烷基硅酸盐的优选例子包括甲基硅酸锂、甲基硅酸钠、甲基硅酸钾、乙基硅酸钠和丙基硅酸钠，其中更优选甲基硅酸钠。二烷基硅酸盐的优选例子包括二甲基硅酸钠、二乙基硅酸钠和甲基乙基硅酸钠，其中更优选二甲基硅酸钠。

单烷基硅酸盐(2)与二烷基硅酸盐(3)的混合比例(即单烷基硅酸盐(2)/二烷基硅酸盐(3)的重量比)优选为95/5至0/100，更优选95/5至5/95。

为了提高纤维的干燥速率，混合比例更优选为95/5至30/70，再更优选90/10至50/50，进一步更优选90/10至70/30。

为了改善纤维的柔软性，混合比例更优选为70/30至0/100，再更优选为50/50至0/100，进一步更优选为30/70至0/100。

为了改善纤维的韧性，混合比例更优选为95/5至30/70，再更优选95/5至50/50，进一步更优选95/5至70/30。

n和m各自优选为0.5或更大，更优选为1或更大。为了进一步改善纤维的吸水性和吸湿性，n优选为0.5-1.5，更优选为0.5-1.2，且m优选为0.5-2.0，更优选为0.5-1.5。

[纤维]

可以应用本发明的纤维优选是有机纤维。有机纤维包括植物来源的吸水膨胀(water-swelling)纤维，例如棉、麻、纸浆、枸树(papermulberry)、三桠(mitsumata)(结香(paper bush)，EdgeworthiaChrysantha)、洋麻(kenaf)、棉绒(cotton linter)等；再生或半合成的吸水膨胀纤维，例如醋酸纤维素和人造纤维，以及动物吸水膨胀纤维，例如羊毛纤维和丝，包括由羊、骆驼、美洲驼、羊驼等的动物毛制成的纤维。

作为这些纤维，可以对单根纤维本身进行本发明的改性方法，或者可以将织物、布、纱线或一次或二次制造产品例如衣服、线、绳、纸张或纸浆非织造织物进行本发明的纤维改性方法。

在本发明中使用的优选纤维包括棉、麻、纸浆、醋酸纤维素、人造纤维、羊毛纤维或其一次或二次制造产品，更优选的纤维包括棉、纸浆、醋酸纤维素、人造纤维或其一次或二次制造产品。

[纤维处理剂]

本发明的纤维改性剂含有有机硅酸盐和水。本发明的纤维改性剂中有机硅酸盐的含量优选为0.1wt％或更高，更优选2wt％或更高，或优选为82wt％或更低，更优选58wt％或更低。

本发明的纤维处理剂优选含有用于改善有机硅酸盐渗透到单根纤维内部的表面活性剂。作为表面活性剂，可以使用非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和/或两性表面活性剂。

表面活性剂优选是亲水亲油平衡(HLB)值为9-15、尤其是11-14的非离子表面活性剂。HLB是根据Griffin方法计算的数值。

非离子表面活性剂的优选例子包括聚氧化烯烷基醚、聚氧化烯烯基醚、高级脂肪酸蔗糖酯、聚甘油脂肪酸酯、高级脂肪酸单-或二乙醇酰胺、聚氧化乙烯硬化蓖麻油、聚氧化乙烯脱水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧化乙烯山梨糖醇脂肪酸酯、基于烷基糖的表面活性剂、烷基胺氧化物、烷基酰胺胺氧化物等。其中，优选聚氧化烯烷基醚和聚氧化乙烯硬化蓖麻油，特别优选聚氧化乙烯烷基醚。

就混合时的乳化和促进水解而言，本发明的纤维处理剂中表面活性剂的含量优选为0.1至20wt％，更优选0.5至15wt％，再更优选1至10wt％。

[纤维改性方法]

根据本发明的纤维改性方法包括步骤(i)和(ii)，并优选进一步包括步骤(ii)之后的洗涤纤维的步骤(iii)。

下文详细地说明每个步骤。

<步骤(i)>

优选通过使有机硅酸盐在水溶液中与纤维接触，更优选通过使其在表面活性剂的存在下与纤维接触，使有机硅酸盐与纤维接触。使有机硅酸盐与纤维接触的具体方法包括：将有机硅酸盐水溶液涂施在纤维上的方法、用有机硅酸盐水溶液喷射纤维的方法、将纤维浸渍在有机硅酸盐水溶液中的方法等。要被处理的纤维可以是湿润或干燥的。

有机硅酸盐水溶液中有机硅酸盐的浓度优选为0.01wt％或更高，更优选0.05wt％或更高，再更优选0.2wt％或更高。对于预期获得累积的效果，有机硅酸盐水溶液可以低浓度使用。对于预期通过进行一次处理获得突出的效果，以高浓度使用有机硅酸盐水溶液是有效的。有机硅酸盐的浓度优选为15wt％或更低，更优选为10wt％或更低。

基于纤维的重量，有机硅酸盐的重量优选为0.5wt％或更高，更优选为1wt％或更高，以表现出本发明的效果。该重量优选为50wt％或更低，更优选为25wt％或更低。

有机硅酸盐与纤维接触的时间可以是数秒，优选优选1分钟或更长，更优选30分钟或更长，再更优选1小时或更长。接触时间优选在24小时内，更优选12小时内。通过浸渍30分钟或更长，发现在纤维的干燥速率和韧性方面有显著的改善。

有机硅酸盐与纤维接触的温度不受具体限制。

<步骤(ii)>

有机硅酸盐的聚合可以通过将已经与有机硅酸盐接触过的纤维干燥来进行。具体来说，可以使用室内干燥、室外干燥、热空气干燥和加压加热。干燥温度不受具体限制，但可以优选在0-150℃的范围内进行干燥。通过在50℃或更低温度下干燥，处理后纤维的吸水性可以保持很高。通过在50℃或更高、更优选60℃或更高的温度下干燥，可以减少干燥时间，并有效增加纤维的柔软性和韧性。

还可以通过用酸来中和纤维中含有的有机硅酸盐水溶液、并将pH调节至12或更低来使有机硅酸盐聚合。pH优选为11.5或更小，更优选为11或更小，再更优选为9或更小。尽管pH没有下限，但pH优选为1或更高，更优选为5或更高。中和中使用的酸不受具体限制，优选使用无机酸，例如盐酸、硫酸、硝酸和磷酸，以及有机酸，例如草酸、柠檬酸和乙酸。

<步骤(iii)>

步骤(ii)之后，优选进行洗涤纤维的步骤(iii)，从而可以去除过量的聚合产物，并可以保持纤维的原有触感。在洗涤中，可以使用水，在该情况下，水中可含有表面活性剂。

[改性纤维]

通过本发明的改性方法改性的纤维在单根纤维表面上和/或单根纤维内部含有有机硅酸盐的聚合物。通过在通过能量分散X-射线能谱(EDS)分析纤维切片时，检测单根纤维表面上和/或单根纤维内部中的硅，可以确认有机硅酸盐聚合物的存在。

就保持纤维固有特性而言，含有其上涂有有机硅酸盐聚合物的单根纤维的改性纤维中，优选有机硅酸盐聚合物的厚度不大于相对于单根纤维直径的1/10。

附图说明

图1是实施例39中获得的改性布的切片的SEM照片；

图2是实施例39中获得的改性布的切片的硅映象照片(siliconmapping photograph)；

图3是实施例39中获得的改性布的切片的STEM照片；

图4是显示图3中点1和点2的定性分析结果的照片；

图5是实施例40中获得的改性布的切片的SEM照片；

图6是实施例40中获得的改性布的切片的硅映象照片；

图7是实施例40中获得的改性布的切片的STEM照片；

图8是显示图7中点1和点2的定性分析结果的照片；

图9是实施例41中获得的改性布的切片的SEM照片；

图10是实施例41中获得的改性布的切片的硅映象照片；和

图11是显示图9中点1和点2的定性分析结果的照片。

具体实施方式

实施例

参考以下实施例对本发明进行更详细的说明。这些实施例仅为了说明本发明，而无意对本发明进行限定。

在下面的实施例中，除非另外说明，“％”是wt％。如下获得或制备用于下列实施例的材料：

·甲基硅酸钠

甲基硅酸钠(NS-1，当在105℃下干燥3小时时具有33％非挥发组分，由Osaki Kogyo Co.，Ltd.制造)。Na/Si比例为1.0。下文中甲基硅酸钠简称为甲基硅酸盐。

·二甲基硅酸钠

将327g 27.5％氢氧化钠水溶液导入1000-mL三颈瓶中，然后向其中加入222g二甲基二甲氧基硅烷(Shin-Etsu Chemical Co.，Ltd.制造的LS-1370；下文中，二甲基二甲氧基硅烷是指该市售产品)，并将混合物搅拌大约24小时，同时使氮气流入其中，从而获得无色、透明的水溶液。冻干产生的水溶液，从而得到白色固体的226g二甲基硅酸钠。Na/Si比例为1.5。下文中二甲基硅酸钠称为二甲基硅酸盐。

实施例1

(1)制备改性剂

将17.4g甲基硅酸盐与165.5g水混合，然后搅拌5分钟，得到均匀的水溶液，从而制备182.9g改性剂。所得改性剂的组成显示于表1。

(2)棉毛巾的预处理

将棉毛巾(T.W220，白色，Takei Towel Co.，Ltd.制造)在自动洗衣机(Hitachi自动洗衣机KW-5026，“Shizuka Gozen”)中用衣物清洁剂(Liquid Attack，Kao Corporation制造)反复洗涤10次(37g清洁剂，使用57L自来水，洗涤5分钟→用流动水漂洗一次→甩干(spindrying)3分钟)。处理的最后一次的甩干完成后，将毛巾悬挂，在室内空气干燥，以得到预处理过的毛巾。每个预处理毛巾的重量为70g。

(3)棉毛巾的改性

将预处理过的棉毛巾(69.7g)在182.9g改性剂中浸泡60分钟，然后在室温(20℃)下干燥。有机硅酸盐的量相对于棉毛巾为25％。将干燥的棉毛巾用衣物清洁剂(Liquid Attack，Kao Corporation制造)洗涤(洗涤条件：30g洗涤剂，45L自来水，洗涤5分钟→用流动水漂洗1次→甩干3分钟)，然后在室内空气干燥，得到改性毛巾。改性后的棉毛巾重量增加了12.3％。

(4)速干特性和吸水性的评价

将得到的改性棉毛巾以下列方法进行速干特性和吸水性的评价。结果显示于表1。

<速干特性的评价方法>

将评价用的毛巾在自动洗衣机(Hitachi自动洗衣机KW-5026，“Shizuka Gozen”)中洗涤(30g清洁剂，使用45L自来水，洗涤5分钟→用流动水漂洗一次→甩干3分钟)，甩干结束之后，将毛巾悬挂，在20℃的恒定温度和65％的RH下空气干燥，直至其重量不变。根据以下方程(I)确定随着时间的含水量(％)。干燥开始之后含水量变成10％的时间用作速干特性的指标。

含水量(％)＝{刚好甩干之后毛巾的重量(g)-达到恒定重量的毛巾的重量(g)}/达到恒定重量的毛巾的重量(g)×100           (I)

<吸水性的评价方法(Bireck方法)>

将毛巾的平纹组织部分裁成大小为2cm×25cm的矩形条，通过将其上部边缘固定，将该条以垂直方向悬垂，下部边缘下的1cm浸在20℃的水中之后，肉眼观察随时间(1分钟，3分钟，5分钟和10分钟)吸水的高度，以cm为单位记录。该测量在恒定的温度/湿度(20℃/65％RH)下在室内进行。

实施例2-8

以与实施例1相同的方式，使用甲基硅酸盐、二甲基硅酸盐和水来产生组成如表1所示的改性剂。以与实施例1相同的方式对棉毛巾进行改性，不同之处在于使用这些改性剂，以与实施例1相同的方式评价得到的改性棉毛巾的速干特性和吸水性。结果显示在表1中。

实施例9-12

以与实施例1相同的方式，制备组成如表1所示的改性剂，将一块以与实施例1相同的方式预处理过的棉毛巾在每种改性剂中浸泡大约15分钟，然后向其中逐滴加入6N盐酸(Wako Pure ChemicalIndustries，Ltd.)，直至改性剂的pH变为7，并将毛巾甩干。将处于湿润状态下的毛巾用衣物清洁剂(Liquid Attack，由Kao Corporation制造)在与实施例1相同的条件下洗涤，在室内空气干燥，得到改性毛巾。以与实施例1相同的方式，评价得到的改性棉毛巾的速干特性和吸水性。结果显示在表1中。

比较例1

以与实施例1相同的方式，评价以与实施例1相同的方式预处理过的棉毛巾(其未经用改性剂改性)的速干特性和吸水性。结果显示在表1中。

从表1中明显看出，通过本发明的纤维改性方法改性的毛巾在洗涤后甩干后的含水量比没有进行本发明改性处理的对照要低，并减少了减少至10％含水量所需的干燥时间。当同时使用甲基硅酸盐和二甲基硅酸盐时，特别是当二甲基硅酸盐的比例较高时，不仅获得10％含水量所需的时间得以减少，而且可以达到优异的吸水性。

实施例13-22

以与实施例1相同的方式，使用甲基硅酸盐、二甲基硅酸盐和水来制备组成如表2所示的改性剂。以与实施例1相同的方式，用这些改性剂对棉毛巾进行改性，以得到改性的棉毛巾。但是，在实施例13-16中，通过在20℃下干燥进行步骤(ii)，在实施例17-22中，通过在80℃下干燥进行步骤(ii)。通过下列方法评价所得改性棉毛巾的柔软性。结果显示在表2中。

<柔软度评价方法>

将毛巾在自动洗衣机(Hitachi自动洗衣机KW-5026，“ShizukaGozen”)中用市售的衣物清洁剂(Liquid Attack，Kao Corporation制造)洗涤一次(37g清洁剂，使用57L自来水，洗涤5分钟→用流动水漂洗一次→甩干3分钟)。将洗涤过的毛巾在室内空气干燥，在恒定的温度/湿度(20℃/65％RH)下在室内静置1天。之后，由一组5个人从感觉上评价毛巾三次触摸时的柔软度，确定平均柔软度。

-3分：处理过的毛巾明显比未改性的毛巾硬。

-2分：处理过的毛巾比未改性的毛巾硬一些。

-1分：处理过的毛巾比未改性的毛巾稍硬。

0分：处理过的毛巾与未改性的毛巾硬度相同。

1分：处理过的毛巾比未改性的毛巾稍软。

2分：处理过的毛巾比未改性的毛巾软一些。

3分：处理过的毛巾明显比未改性的毛巾软。

实施例23-24

以与实施例1相同的方式，使用甲基硅酸盐、二甲基硅酸盐和水制备组成如表2所示的改性剂。以与实施例9相同的方式，用这些改性剂对棉毛巾进行改性，以得到改性毛巾。浸渍之后中和后的最终pH为7。以与实施例13相同的方式，评价所得改性棉毛巾的柔软性。结果显示在表2中。

比较例2

以与实施例13相同的方式，评价以与实施例1相同的方式预处理过的棉毛巾(未用改性剂改性)的柔软性。结果显示在表2中。

从表2明显看出，通过本发明的改性方法改性的毛巾摸上去变得很柔软，以致与相应的未改性毛巾相比足以能分别出来。涉及在80℃下聚合的改性方法可以赋予较高的柔软性。

实施例25-31

以与实施例1相同的方式，使用甲基硅酸盐、二甲基硅酸盐、聚氧乙烯月桂基醚(由Kao Corporation制造的Emulgen 108；加入的氧化乙烯的平均数量为6；HLB 12.1)和水来制备组成如表3所示的改性剂。将羊毛套衫(公羊毛水手领套衫，灰色，UNIQLO制造)、丝、人造丝束(rayon tow)、麻和醋酸酯丝束(其均是市售的)、晶体纤维素粉末(MERCK制造)和Laubholz漂白的牛皮纸浆(Laubholz bleached kraftpulp)(LBKP)在每种改性剂中浸泡60分钟，然后在80℃下干燥12小时，之后，以与实施例1相同的方式洗涤各种纤维，以得到改性纤维。以与实施例13中相同的方式，比较各种改性纤维和作为对照的其对应的未改性纤维的柔软性。结果显示在表3中。

实施例32

将5.3g通过下列制造方法获得的纸在124.5g组成如表3所示的改性剂中浸泡30秒，然后取出，在室温下空气干燥10分钟，并在105℃下干燥2分钟。改性后纸的重量增加为12.5％。以与实施例13相同的方式，相比较于作为对照的未处理的纸，评价改性后得到的纸的柔软性。结果显示在表3中。

<纸的制造方法>

将Laubholz漂白的牛皮纸浆(下文中简称为LBKP)在室温下解离并敲击，以得到2.2％的LBKP纸浆。纸浆的加拿大标准排水度为420ml。称取2.2％的LBKP纸浆，使得造纸之后纸张的基重基于烘箱干燥后的重量为85g/m²。将纸浆用水稀释至纸浆密度为0.5％，并用于在矩形TAPPI造纸机中用150-目细丝制造纸，然后涂覆以得到湿纸。造纸之后将湿纸用压制机在3.5kg/cm²下压制5分钟，然后在转鼓式干燥机中在105℃下干燥2分钟。在23℃和湿度50％的条件下将干燥纸的含水量调节1天。

从表3中明显看出，通过本发明的改性处理改性的纤维摸上去变得很柔软，以致与相应的未改性纤维相比足以能够分别出来。

实施例33-36

以与实施例1相同的方式，使用甲基硅酸盐、二甲基硅酸盐和水制备组成如表4所示的改性剂。以与实施例17相同的方式，用这些改性剂对5条棉毛巾进行改性。通过以下方法评价产生的改性毛巾的防止脱毛性(prevention of removal of down)。结果显示在表4中。

<防止脱毛的评价方法>

将5条毛巾在翻滚型干燥机(去湿型电动衣物干燥机NH-D502，Matsushita Electric Industrial Co.，Ltd.制造)中干燥3小时，该过程重复10次。从干燥机的滤器上保留的绒毛的量，根据以下方程确定脱毛的程度：

脱毛的程度(％)＝干燥机滤器上保留的绒毛的量/干燥前毛巾的重量×100

比较例3

以与实施例33相同的方式，评价以与实施例1相同的方式预处理过的棉毛巾(没有用改性剂改性)的防止脱毛性。结果显示在表4中。

从表4中明显看出，本发明的改性毛巾表明可以足以显著地控制脱毛，与未改性毛巾相比，在干燥机中的加工中释放的绒毛较少。

实施例37和38

以与实施例1相同的方式，使用甲基硅酸盐、二甲基硅酸盐、聚氧乙烯月桂基醚(Kao Corporation制造的Emulgen 108)和水制备组成如表5所示的改性剂。将羊毛平针织物(jersey)(裁成大小为宽2.0cm×长2.0cm的羊毛平针织布(Yato Shoten制造))在每种改性剂中浸泡60分钟，然后在80℃下干燥12小时，得到用于评价的改性羊毛平针织物。通过以下方法评价该羊毛平针织物的耐磨性。结果显示于表5。

<耐磨性评价方法>

将裁成大小为宽1.3cm且长19.5cm的羊毛平针织物绕着Acron磨损测试机(用于JIS轮胎橡胶)的转动部分缠绕，在磨损测试中进行考察，荷载为4.5kg，在卡车轮A36-P5-V上的倾角为5°，3000转，速率75rpm，通过以下标准评价布与磨石接触的部分的磨损：

⊙：磨损的点(纤维切割)小于10％。

○：磨损的点(纤维切割)为大于等于10％且小于50％。

×：磨损的点(纤维切割)为50％或更多。

比较例4

以与实施例37相同的方式，评价没有用本发明的改性剂改性的羊毛平针织物的耐磨性。结果显示在表5中。

表5

从表5中的结果明显看出，与未改性纤维相比，本发明的改性纤维对磨石的耐磨性提高，从而表现出增加的韧性。

实施例39

以与实施例1相同的方式，使用甲基硅酸盐和水制备组成如表6所示的改性剂。将以下列方式预处理过的宽棉布(cotton broad cloth)浸泡在每种改性剂中，并在80℃下干燥，然后以与实施例1相同的方式洗涤，以得到改性的布。通过下列方法，对得到的改性布进行单个纤维切片中的硅的平面分析(SEM-EDS观察)。该改性布料的切片的SEM照片显示在图1中，其硅映象显示在图2中。改性布还通过下列方法进行单个纤维切片(STEM-EDS观察)的元素分析。该改性布的切片的STEM照片显示在图3中，单个纤维的内部(点1)和单个纤维之间的间隙(点2)的定性分析结果显示在图4中。

在图1和图2中，观察到硅主要分布在棉的单个纤维的表面上。在图3和图4中，在单个纤维的内部(点1)和单个纤维之间的间隙(点2)的定性分析中观察到硅存在于单个纤维的内部。

<宽棉布的预处理方法>

将1.5kg宽棉布(Yato Shoten制造)在自动洗衣机(NW-6BZ型，Hitachi，Ltd.)中用市售清洁剂(“Attack”，Kao Corporation制造)洗涤5次(清洁剂浓度为0.0667wt％，54L自来水，水温20℃，洗涤9分钟→用静态水漂洗一次→甩干5分钟)，然后在双缸洗衣机(ToshibaCorporation制造的VH-360S1)中用水洗涤(用流动水漂洗15分钟→甩干5分钟)，然后空气干燥。将该布裁成15cm×25cm的小块，得到预处理过的布。

<单根纤维切片中硅的平面分析(SEM-EDS观察)>

将纤维包埋在环氧树脂中，然后硬化，并用切片机(LEICA制造的ULTRACUT UTR)切成切片，通过沉积有Pt-Pd而制成具有导电性。将该纤维切片在场发射扫描电子显微镜(FE-SEM：S4800，Hitachi，Ltd.制造，加速电压15kV，探针电流高，聚焦模式HR，聚光透镜3，孔径1)下观察。硅的平面分析用能量分散X-射线能谱(EDS)(Horiba制造的EMAX ENERGY EX-350，映象测量时间1500秒，处理时间5)进行。

<单根纤维切片的定型分析(STEM-EDS观察)>

将纤维包埋在环氧树脂中，然后硬化，并用切片机(LEICA制造的ULTRACUT UTR)切成厚度为200nm的薄切片。将该纤维切片在场发射扫描电子显微镜(FE-SEM：S4800，Hitachi，Ltd.制造，加速电压30kV，探针电流高，聚焦模式HR，聚光透镜3，孔径1)下观察。

使用能量分散X-射线能谱(EDS)(Horiba制造的EMAX ENERGYEX-350，定性分析，加载时间60秒，处理时间6)进行定性分析，以确定每个点中硅的存在。

实施例40

以与实施例1相同的方式，使用甲基硅酸盐、二甲基硅酸盐和水制备组成如表6所示的改性剂。以与实施例39相同的方式，用这些改性剂中的每一种对布进行改性，以得到改性的布。以与实施例39相同的方式，对得到的改性布进行考察，用于在单根纤维的切片中的硅的平面分析(SEM-EDS观察)，并用于单根纤维切片的定性分析(STEM-EDS观察)。该改性的布的切片的SEM照片显示在图5中，其硅映象显示在图6中。该改性布的切片的STEM照片显示在图7中，单根纤维的内部(点1)和单根纤维之间的间隙(点2)的定性分析结果显示在图8中。

在图5和图6中，观察到硅主要分布在棉的单根纤维的表面上，也存在于单根纤维的内部。从图7和图8中，确认硅存在于单根纤维内部，但单根纤维之间的间隙中没有存在硅。

实施例41

以与实施例1相同的方式，使用甲基硅酸盐、二甲基硅酸盐、聚氧乙烯月桂基醚(Kao Corporation制造的Emulgen 108)和水制备组成如表6所示的改性剂。将羊毛平针织物(jersey)(裁成大小为2.0cm×2.0cm的羊毛平针织布(Yato Shoten制造))在每种改性剂中浸泡60分钟，然后在20℃下干燥12小时，然后以与实施例1相同的方式洗涤，得到改性的布。得到的改性布以与实施例39相同的方式进行单根纤维切片中的硅的平面分析(SEM-EDS观察)。该改性的布的切片的SEM照片显示在图9中，其硅映象显示在图10中。在图9和10中，观察到硅稀疏、均匀地分布在羊毛平针织布的单根纤维的表面上，也存在于单根纤维的内部。在SEM-EDS的观察中，在同一视野中单根纤维内部(点1)和单根纤维之间的间隙(点2)的定性分析的结果显示在图11中。

表6

从上述明显看出，本发明的改性纤维在单根纤维的内部包含硅，在单根纤维之间的间隙中没有硅。这就使单根纤维之间没有固定作用，但纤维能够自由移动。

Claims (13)

1.一种纤维改性方法，其包括下列步骤(i)和(ii)：

步骤(i)，使有机硅酸盐与纤维接触，和

步骤(ii)，使所述有机硅酸盐聚合。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述有机硅酸盐是下式(1)表示的有机硅酸盐：

R¹ _p-Si(O^-M⁺)_q(OH)_4-p-q                    (1)

其中R¹代表C1至C6线性或支链烷基或苯基，M代表能够形成单价阳离子的基团，p代表1或2的整数，且q代表0.1至(4-p)范围内的数字。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述有机硅酸盐包括下式(2)表示的单烷基硅酸盐和下式(3)表示的二烷基硅酸盐：

R¹Si(O^-M⁺)_n(OH)_3-n                    (2)

R¹ ₂Si(O^-M⁺)_m(OH)_2-m                   (3)

其中R¹和M具有与权利要求2中所定义的相同含义，且多个R¹和M相互相同或不同，n是0.1至3的数字，且m是0.1至2的数字。

4.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(i)中，所述有机硅酸盐在其水溶液中与纤维接触。

5.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(i)中，所述有机硅酸盐在表面活性剂的存在下与纤维接触。

6.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(ii)中，所述有机硅酸盐的聚合在60℃或更高的温度下进行。

7.根据权利要求1所述的方法，其在步骤(ii)之后进一步包括洗涤所述纤维的步骤(iii)。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的方法改性的改性纤维。

9.根据权利要求8所述的改性纤维，其中所述纤维是有机纤维。

10.根据权利要求8所述的改性纤维，其中单根纤维的表面上涂有有机硅酸盐的聚合物，所述有机硅酸盐的聚合物厚度不大于所述单根纤维直径的1/10。

11.根据权利要求8所述的改性纤维，其中所述有机硅酸盐的聚合物包含在所述单根纤维的内部。

12.一种纤维改性剂，其包括有机硅酸盐。

13.根据权利要求12所述的纤维改性剂，其进一步包括表面活性剂。

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