CN101824745A - 一种原位法制备抗紫外织物的方法 - Google Patents

一种原位法制备抗紫外织物的方法 Download PDF

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Abstract

一种原位法制备抗紫外织物的方法，属于织物后处理技术领域。步骤如下：称取Ce(NO3)3·6H2O，溶于水中，搅拌溶解均匀，配成溶液；形成浓度为1-5g/L的Ce(NO3)3溶液。将表面活性剂，氨水，强氧化剂依次加入Ce(NO3)3溶液中，搅拌均匀，将织物放入溶液中，浸渍10-120分钟，取出织物，80-180度烘干1-5分钟，即可得到耐水洗抗紫外织物；其中Ce(NO3)3·6H2O，表面活性剂，氨水和双氧水质量之比：10∶5～24∶1～9∶1-5；表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵或十二烷基苯磺酸钠。该制备方法简单，成本低，工艺简单，可制得与纳米材料产生牢固结合的抗紫外织物。

Description

一种原位法制备抗紫外织物的方法
技术领域
本发明属于织物后处理技术领域，特别涉及一种原位法制备抗紫外织物的方法和应用
背景技术
今年来由于臭氧层破坏日益严重，到达地方的紫外线强度增加，造成皮肤癌，白内障等疾病的患病率增加，科学家分析若臭氧层浓度减少10％，皮肤癌发生率升高26％，全世界亦将有160-175万名新白内障患者，因此对织物的抗紫外性提出了更高的要求。传统的有机紫外吸收剂和新型的无机纳米紫外屏蔽剂，提高织物抗紫外性的核心部分，新型纳米材料在小尺寸效应作用下可以强烈屏蔽紫外线，而可见光波长远大于颗粒尺寸，将发生光的衍射透过粒子，使得纳米材料在屏蔽紫外线的同时对可见光具有高的通透性。相比传统的有机紫外吸收剂，无机纳米材料具有无毒，无味，对皮肤无刺激性，不分解，不变质，热稳定好等优点，在纳米材料中，TiO2、ZnO和CeO2均有良好的抗紫外性能。但是TiO2、ZnO催化活性很高，加速了织物的老化和讲解速度，容易使织物退色，变色，降低使用性能。CeO2具有丰富的4F电子层能级结构，使得它可以通过电子跃迁吸收紫外线能量，然后以低能级的光(可见光和红外线)和热能的方式放出。并且CeO2催化活性较低，将纳米氧化铈与织物进行复合来制备抗紫外织物有着光明的前景。
纳米材料作为紫外屏蔽剂用于织物，目前主要有两种方法：1)将纳米超细粉末表面改性，添加到纺丝溶液中制备功能纺丝；2)利用后整理的方法将纳米粉末的溶液涂覆在织物表面。此方法将纳米粉末配置成溶液，对织物进行浸钆后烘干，制备抗紫外织物。但是上述两种方法缺点明显：首先，由于纳米材料制备条件较为苛刻，并且后整理工艺较为复杂，并且整理时间长，难以达到大规模生产的要求，目前应用比较广泛的纳米材料，如TiO2，ZnO，Ag，产量均较小；其次，纳米材料颗粒较小，比表面积较大，在织物表面和内部容易发生团聚，并且在烘干时更会加速纳米颗粒的团聚，即使表面改性也较难解决这一问题；再者，由于纳米颗粒为无机材料，表面没有有机基团，难以和织物发生化学反应而产生牢固结合；而在对纳米颗粒表面进行改性以后，颗粒表面被有机物包裹，会对其性能产生影响，尤其是纳米材料在抗菌，抗静电等方面的独特性能。因此，纳米材料在织物，乃至实际生产的其他运用中仍面临着巨大的挑战。
因此，在这一前提下，研究者们尝试用原位合成法来解决这一难题。通过配制适当的溶液，涂覆在织物表面，在一定温度下烘干，在织物表面直接生成纳米颗粒。这一方法能解决了目前存在的诸多问题，因此具有良好的发展前景，对纳米材料的生产和应用也有较大的推动作用。
发明内容
本发明的目的提供一种工艺较为简单的制备耐水洗抗紫外织物的制备方法。
本发明采用的技术步骤的方案如下
一材料配比
浓度为99.9％的硝酸亚铈Ce(NO3)·6H2O
浓度为99.9％的氨水NH3·H2O
浓度为70％的双氧水H2O2
浓度为99.9％的表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵CTAB
浓度为99.9％的表面活性剂十二烷基苯磺酸钠DBS
表面经过处理的织物
以上试剂均没有经过纯化处理
二制备过程
1)称取Ce(NO3)3·6H2O，溶于水中，搅拌溶解均匀，配成溶液；形成浓度为1-5g/L的Ce(NO3)3溶液。
2)将表面活性剂，氨水，强氧化剂依次加入Ce(NO3)3溶液中，搅拌均匀，将棉织物放入溶液中，浸渍10-120分钟，取出织物，80-180度烘干1-5分钟，即可得到耐水洗抗紫外织物。
上述制备方法中，Ce(NO3)3·6H2O，表面活性剂，氨水和双氧水质量之比：10∶5～24∶1～9∶1-5。
上述过程中发生的反应为：
2H2O2→2H2O+O2
4Ce3++O2+2H2O→4Ce4++4OH-
4Ce4++4OH-→Ce(OH)4
Ce(OH)4→CeO2+2H2O
该制备方法简单，成本低，工艺简单；
该制备方法可制得与纳米材料产生牢固结合的抗紫外织物。
这种制备方法得到了与纳米材料产生牢固结合的抗紫外织物，并且可以克服纳米材料制备条件苛刻，后处理麻烦，产量较小，容易团聚等一系列的缺点，而与同类方法相比，这种方法反应条件较为均匀，不需要强酸强碱条件，与以前报道的方法相比有着巨大的进步
附图说明
附图1中，(a)为实施例1经过整理所得织物在UVA，UVB，UVC段的紫外光吸收曲线，图中曲线a为未整理过的织物，b为整理过后的抗紫外织物。由图可知经过整理的织物抗紫外性能得到较大提高；
(b)为实施例2经过整理所得织物在UVA，UVB，UVC段的紫外光吸收曲线，图中曲线a为未整理过的织物，b为整理过后的抗紫外织物。由图可知经过整理的织物抗紫外性能得到较大提高；
(c)为实施例3经过整理所得织物在UVA，UVB，UVC段的紫外光吸收曲线，图中曲线a为未整理过的织物，b为整理过后的抗紫外织物。由图可知经过整理的织物抗紫外性能得到较大提高。
(d)实施例3制备所得抗紫外织物为洗涤过后织物抗紫外性能的比较，图中曲线a为未经处理的棉织物，曲线b为经过10次洗涤的抗紫外织物，曲线c为未经洗涤的抗紫外织物。由图可知，经过整理的抗紫外织物洗涤10次以后吸光度并没有下降，反而出现上升，这是因为：一，洗涤过后有洗衣粉分子覆盖在织物表面，这些分子本身具有一定的紫外吸收能力，二，织物上的氧化铈结晶成型温度较低，因此结晶度较低，所以洗涤烘干时会提高其结晶度，所以会提高织物的抗紫外性能。因此证明本方法中纳米紫外屏蔽剂与织物产生了牢固的结合。
附图2为经过处理的棉织物表面的SEM图，由图可知经过处理以后棉织物表面生成了大量粒径为100-500nm的氧化铈纳米球，且分散性较好。
附图3为经过处理的棉织物的XRD图谱，由图可知经过处理以后织物上形成了立方晶系的纳米氧化铈。
本方法所测试的紫外吸收能力，均为扣除了织物本身的吸收能力，仅为织物上附着的紫外屏蔽剂的吸收能力，而不像其他专利或者文献，均是织物+紫外屏蔽剂的抗紫外效果。
具体实施方式
实施例1：
1)称取15g Ce(NO3)3·6H2O，溶于4L水中，搅拌溶解均匀，配成溶液；
2)将十六烷基三甲基溴化铵，氨水，双氧水依次加入溶液中，搅拌均匀，将棉织物放入溶液中，浸渍40分钟，取出织物，120度烘干3分钟
上述制备方法中，Ce(NO3)3·6H2O，十六烷基三甲基溴化铵，氨水和双氧水质量之比：10∶10∶7∶3。
将烘干的棉布条置于紫外分光光度计，进行紫外测试。
吸光度A＝lg(I0/I)＝-lgT，I0为入射光强度，I为透过光强度，T为透光率。
实施例2：
1)称取20g Ce(NO3)3·6H2O，溶于5L水中，搅拌溶解均匀，配成溶液；
2)将十六烷基三甲基溴化铵，氨水，双氧水依次加入溶液中，搅拌均匀，将棉织物放入溶液中，浸渍15分钟，取出织物，140度烘干2分钟
上述制备方法中，Ce(NO3)3·6H2O，十六烷基三甲基溴化铵，氨水和双氧水
质量之比：10∶15∶3∶2。
将烘干的棉布条置于紫外分光光度计，进行紫外测试。
吸光度A＝lg(I0/I)＝-lgT，I0为入射光强度，I为透过光强度，T为透光率。
实施例3：
1)称取25g Ce(NO3)3·6H2O，溶于6L水中，搅拌溶解均匀，配成溶液；
2)将十二烷基苯磺酸钠，氨水，双氧水依次加入溶液中，搅拌均匀，将棉织物放入溶液中，浸渍20分钟，取出织物，170度烘干2分钟
上述制备方法中，Ce(NO3)_3·6H2O，十二烷基苯磺酸钠，氨水和双氧水质量之比：10∶22∶3∶5。
将烘干的棉布条置于紫外分光光度计，进行紫外测试。
吸光度A＝lg(I0/I)＝-lgT，I0为入射光强度，I为透过光强度，T为透光率。
实施例4：
1)称取40g Ce(NO3)3·6H2O，溶于9L水中，搅拌溶解均匀，配成溶液；
2)将十二烷基苯磺酸钠，氨水，双氧水依次加入溶液中，搅拌均匀，将棉织物放入溶液中，浸渍100分钟，取出织物，140度烘干4分钟
上述制备方法中，Ce(NO3)3·6H2O，十二烷基苯磺酸钠，氨水和双氧水质量之比：10∶20∶6∶4。
将烘干的棉布条置于紫外分光光度计，进行紫外测试。
吸光度A＝lg(I0/I)＝-lgT，I0为入射光强度，I为透过光强度，T为透光率。
实施例5：
1)称取28g Ce(NO3)3·6H2O，溶于7L水中，搅拌溶解均匀，配成溶液；
2)将十六烷基三甲基溴化铵，氨水，双氧水依次加入溶液中，搅拌均匀，将棉织物放入溶液中，浸渍30分钟，取出织物，80度烘干5分钟
上述制备方法中，Ce(NO3)3·6H2O，十六烷基三甲基溴化铵，氨水和双氧水质量之比：10∶5∶6∶1。
将烘干的棉布条置于紫外分光光度计，进行紫外测试。
吸光度A＝lg(I0/I)＝-lgT，I0为入射光强度，I为透过光强度，T为透光率。

Claims (2)

1.一种原位法制备抗紫外织物的方法，其特征在于：步骤如下：
(1)称取Ce(NO3)3·6H2O，溶于水中，搅拌溶解均匀，配成溶液；形成浓度为1-5g/L的Ce(NO3)3溶液；
(2)将表面活性剂，氨水，强氧化剂依次加入Ce(NO3)3溶液中，搅拌均匀，将织物放入溶液中，浸渍10-120分钟，取出织物，80-180度烘干1-5分钟，即可得到耐水洗抗紫外织物；
Ce(NO3)3·6H2O，表面活性剂，氨水和双氧水质量之比：10∶5～24∶1～9∶1-5；表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵或十二烷基苯磺酸钠。
2.权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述织物包括表面经过处理的棉织物、涤纶或腈纶。
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