CN101270547B - 纳米功能纺织品的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纺织品的功能性整理的方法，特别涉及一种采用纳米技术进行纺织品的功能性整理的方法。其具体方法是：金属盐加入到非水溶性有机溶剂中搅拌均匀后，加入到含表面活性剂的水中，配制成乳液体系；把洗净后的织物在上述乳液体系中经过浸轧处理，再在弱碱气化室或雾化室中停留10～90min，经预烘-焙烘处理，即得到纳米功能纺织品。该工艺有效控制了纳米粒子的生成和生长速度，确保了原位合成纳米材料的尺寸以及在纺织品表面的均匀分布，从而赋予纺织品优良的纳米功能以及粘附性。纳米材料合成与纺织品纳米功能整理一步完成，无需事先合成溶胶，工艺简单，适合连续化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种纺织品的功能性整理的方法，特别涉及一种采用纳米功能性整理的方法，属于功能纺织品制备技术领域。
背景技术
作为二十一世纪三大产业之一的纳米技术，由于其应用领域的广阔性、附加功能的多样性以及应用方式的便捷性已经引起了世界各国科技界以及产业界的广泛关注，成为当前国际上的前沿研究课题之一。纺织领域是纳米技术进入寻常百姓生活的桥梁，当濒临破产的Burlington公司因纳米技术而起死回生时，纳米技术对纺织行业的价值已经为大众认可，纳米技术也正式进入传统纺织产业，纳米材料的诞生将为传统纺织品的性能升级提供安全便捷的途径，成为当代开发多功能纺织品的主导方向，支撑着传统的纺织行业向高科技转化，并将在纺织材料领域引起一次划时代的革命。
目前利用纳米技术开发的主要有抗菌型、抗紫外型、远红外型、抗静电型、阻燃型等多功能性纺织品。纳米功能纺织品开发可以在纤维制品加工过程的任何阶段进行，加工方法因目的不同而有所差异。总的来说，主要有以下两种：即在聚合、纺丝阶段上混合功能性纳米粒子的“掺和型”和在织物染色整理阶段吸附或固着纳米粒子的“后加工型”。掺和型工艺虽然能得到永久性的效果，但仅适合功能化纤的生产，存在一定的局限性；而后加工型因为工艺的灵活性和可操作性成为一种比较常见的生产功能纤维的方法，尤其适合天然织物的功能整理。在纳米功能后整理中，关键技术是纳米材料的分散问题以及与纤维的结合问题，纳米材料的分散问题直接关系到纳米效应是否能充分发挥，而纳米材料与纤维的结合问题决定了纳米效应的持久性。
目前有关纳米材料的分散问题虽然做了大量研究，也取得了一定的成效，但大多数技术尚处于实验室研究阶段，仅个别开始进入应用阶段，而且存在产量低、成本高、难以工业化生产等问题，即便如此，在纳米微粒大小及颗粒度分布的控制上也不尽如人意。在纳米材料与纺织品的结合问题上，目前主要采取添加粘合剂或交联剂的方法和表面改性技术，前者由于严重影响织物的手感和透气性，一般仅适用于装饰布，大大限制了它的应用，因此表面改性技术将是未来的主导方向，围绕该方向目前的研究主要从三方面着手：一是对纤维表面实施改性，如等离子处理、激光刻蚀、化学刻蚀、辐射等，增加其表面活性；二是对纳米材料表面进行改性，改性的目的不仅在于提高其在分散介质中的分散性和相容性，更重要的是提高纳米材料与纤维的结合性，可以通过自成膜作用、化学反应作用等实现；三是在织物表面原位合成纳米材料，原位合成是一种近年来出现的制备复合材料的新方法，它不同于外加合成法，即将事先准备好的增强相加入基体材料中。原位合成是通过特定方法在基体表面或内部直接生成某种增强相的合成方法，这种方法的优点是得到的增强相颗粒细小、性能稳定并且界面无污染。纺织品的多孔结构为纳米材料的原位合成提供了条件，这样不仅可解决纳米材料制备过程中的团聚问题，而且避免了应用中的团聚问题以及水洗牢度问题。目前该技术已经引起国内外的广泛关注并已有研究报道。如文献[National Textile Center Annual Report，2005，C04-CL06]利用接枝在涤纶纤维表面的吡咯烷酮可以将纳米级的银颗粒固着在纤维的表面。文献[Chemistry Physics Letter，2004，398]采用ZnO溶胶通过浸涂法或浸-轧-烘处理棉织物，再将其浸渍在醋酸锌和三乙醇胺的混合溶液中就可在纤维表面获得直径为5-10nm，长度为300-500nm的棒状纳米ZnO晶体，获得良好的防紫外功能。文献[Surface Science，2005，599]采用TiO2溶胶处理棉织物，再经水热处理可在纤维表面生成10nm左右的纳米TiO2，赋予织物优良的抗菌性能。文献[Molecule Catalyst A：Chemistry，2006，244]采用TiO2-SiO2复合溶胶处理，可在棉纤维表面得到TiO2-SiO2晶体。我国采用原位技术获得纳米功能纺织品的研究报道非常有限，已有的报道也基本上都是采用溶胶或复合溶胶的方法来处理织物，如文献[纺织学报，2006，27(3)]采用溶胶-凝胶法获得纳米TiO2溶胶用来整理织物，获得抗紫外线及抗菌性能。文献[纺织学报，2007，28(2)]根据Yuranova T的方法采用TiO2-SiO2复合溶胶浸轧棉织物晾干后，通过水热处理的方式在棉纤维表面生成了与棉纤维结合牢固的锐钛矿型纳米TiO2，赋予织物良好的紫外线防护功能。上述方法虽然可以实现纳米材料在纺织品上的原位生成，但是由于该技术本身的新颖性以及实际操作中有许多实际问题和理论需要解决，尤其是工艺的稳定性以及成本问题制约着其产业化。因此，探索更简单、更有效的纳米功能纺织品的新型加工方法具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种加工工艺简单、效果好的纳米功能纺织品加工方法。
本发明所采用的技术方案是采用如下加工步骤：
(1)将金属盐加入到非水溶性有机溶剂中搅拌均匀；
(2)再将其加入到含表面活性剂的水中，配制成浓度为0.01～0.05mol/L的乳液体系；
(3)将洗净的织物在上述乳液体系中经过浸轧处理，控制带液率为70～90％；
(4)浸轧处理后的织物在0.1～0.5mol/L的弱碱气化室或雾化室中停留10～90min，再经预烘-焙烘处理，即得到纳米功能纺织品。
所述的金属盐为可溶于水的锌、镁、铝、铁的氯化盐，硝酸盐，柠檬酸盐，醋酸盐；所述的非水溶性有机溶剂为长碳链脂肪烃、环烷烃、氯仿、多元醇、芳香烃、酯类和液体石蜡中的一种；所述的表面活性剂为长碳链脂肪酸及其盐类、聚合物类分散剂以及硅烷偶联剂；所述的弱碱为氨水、甲胺、乙胺、乙二胺、三乙醇胺、尿素。
本发明的突出优点是：
1、纳米材料合成与纺织品纳米功能整理一步完成，无需事先合成溶胶，工艺简单。
2、金属盐的溶剂包覆以及碱剂的雾化或气化工艺有效控制了纳米粒子的生成和生长速度，确保了原位合成纳米材料的尺寸以及在纺织品表面的均匀分布，从而赋予纺织品优良的纳米功能以及粘附性。
3、该工艺可在传统的染整设备上进行，劳动效率高，无废水废气排放，节约能源，尤其适合连续化生产。
附图说明
图1是本发明实施例1所制备的纳米功能纺织品的扫描电镜图；
图2是本发明实施例2所制备的纳米功能纺织品与未经纳米加工的织物紫外吸收曲线对比图；其中，曲线a为未经纳米加工的织物，曲线b为经纳米加工后的织物；
图3是本发明实施例2所制备的纳米功能纺织品的抗菌效果图；其中，a为大肠杆菌，b为金黄葡萄菌。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步描述：
实施例1：
将5g氯化镁采用液体石蜡包覆，然后在高速搅拌下分散在100ml含0.5g十二烷基苯磺酸钠的去离子水中，配成稳定的乳液体系，将5g棉织物在上述乳液体系中经过浸轧处理，控制带液率为85％，浸轧处理后的织物在氨水气化室中停留50min，再经过3min，80℃预烘和2min，130℃焙烘处理，即得到具有阻燃功能的纺织品。
参见附图1，它是按本实施例所述的加工方法制得的纳米功能纺织品的扫描电镜图；其表面呈现直径为纳米级的纤维状纳米材料，且分布均匀，无明显团聚。
实施例2：
将5g硝酸锌采用甘油包覆，然后在高速搅拌下分散在100ml含0.1g聚合物类分散剂CH-12 B的去离子水中，配成稳定的乳液体系，然后将5g丝织物在上述乳液体系中经过浸轧处理，控制带液率为75％，浸轧处理后的织物在乙胺雾化室中停留20min，再经过3min，80℃预烘和2min，100℃焙烘处理，即得到具有抗菌、防紫外功能的纺织品。
参见附图2，它是按本实施例技术方案所制备的纳米功能纺织品与未经纳米加工的织物紫外吸收曲线对比图；其中，曲线a为未经纳米加工的织物，曲线b为经纳米加工后的织物；由紫外吸收光谱图分析结果可知，经纳米加工后的织物在紫外线全波段具有良好的屏蔽功能，织物的UPF指数达到40以上。
参见附图3，它是按本实施例技术方案所制备的纳米功能纺织品的抗菌效果图，其中，a为大肠杆菌，b为金黄葡萄菌；其分析结果显示：对大肠杆菌和金黄葡萄球菌均具有优良的抑菌和杀菌效果。
实施例3：
将2.0g硝酸银采用乙酸乙酯包覆，然后在高速搅拌下分散在100ml含0.2g聚乙烯吡咯烷酮的去离子水中，配成稳定的乳液体系，然后将5g涤纶织物在上述乳液体系中经过浸轧处理，控制带液率为75％，浸轧处理后的织物在尿素雾化室中停留10min，再经过3min，80℃预烘和2min，120℃焙烘处理，即得到具有抗静电和抗菌功能的纺织品。
Claims (2)
1.一种纳米功能纺织品的加工方法，其特征在于它采用如下步骤：
(1)将金属盐加入到非水溶性有机溶剂中搅拌均匀；
(2)再将其加入到含表面活性剂的水中，配制成浓度为0.01～0.05mol/L的乳液体系；
(3)将洗净的织物在上述乳液体系中经过浸轧处理，控制带液率为70～90％；
(4)浸轧处理后的织物在0.1～0.5mol/L的弱碱气化室或雾化室中停留10～90min，再经预烘-焙烘处理，即得到纳米功能纺织品；
所述的金属盐为可溶于水的锌、镁、铝、铁的氯化盐，硝酸盐，柠檬酸盐，醋酸盐；
所述的表面活性剂为长碳链脂肪酸及其盐类、聚合物类分散剂以及硅烷偶联剂；
所述的非水溶性有机溶剂为长碳链脂肪烃、环烷烃、氯仿、芳香烃、酯类和液体石蜡中的一种。
2.根据权利要求1所述的一种纳米功能纺织品的加工方法，其特征在于：所述的弱碱为氨水、甲胺、乙胺、乙二胺、三乙醇胺、尿素。
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