CN102380980A - 一种自净化纺织品及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自净化纺织品，尤其是一种通过自净化功能性纳米纤维层复合获得自净化功能的纺织品及其加工方法。该自净化纺织品是由普通纺织品及复合在其表面的具有自净化功能的纳米纤维功能层组成的；所述的纳米纤维功能层是由掺杂有质量百分比含量为1～30％的纳米光触媒、0.05～10％的天然负离子粉、0.05～10％的活性炭粉、0.01～1％的抗氧化剂且平均直径为30～1000纳米的聚合物纳米纤维构成的，其厚度为1～500微米；所述的纳米纤维层是通过静电纺丝技术制备的，其与普通纺织品的复合工艺为热压复合、热熔复合和火焰复合中的一种。

Description

一种自净化纺织品及其加工方法

技术领域

本发明属于纺织领域。它涉及一种自净化纺织品及其加工方法，尤其是一种通过具有自净化功能的纳米纤维功能层复合获得自净化功能的纺织品及其加工方法。

背景技术

随着对纺织品舒适性和感观越来越高的要求及其环境意识和自我保护意识的不断提高，消费者对可以将其表面的灰尘、油污等污物自动去除，能够杀灭其表面及周边空气中的细菌和病毒，并且还能分解细菌产生的毒素及环境内其他物体排放的有毒有害物质的纺织品的渴求越来越强烈。

光触媒是指以纳米二氧化钛为代表的，具有光催化性能的一类半导体无机材料，如纳米氧化锌、氧化钨、氧化锡以及相互之间的复合物等。这些半导体物质具有活性高、抗菌速度快、热稳定性好、长期有效、价格低以及对人体无害等优点，而且能分解毒素，具有净化、自洁、除臭和驱除NO_x等功能，因而成为一种倍受关注的多功能整理剂。目前，用光触媒制备抗菌除臭纤维和纺织品的途径可分为原丝改良法和后整理法。原丝改良法是指在纺丝过程中，将光触媒添加到聚合物或原液中，均匀混合后进行纺丝。该法适用于光触媒化学纤维的制备。后整理法是指先制备光触媒分散悬浮液或凝胶，然后对织物进行一般的后整理(浸轧或涂层-预烘-焙烘)的方法。该法适用的纤维和纺织材料范围广泛，天然纤维、化学纤维和混纺织物都能采用。

但是，纳米光触媒是通过紫外光的照射发生光催化反应，故使其表面暴露在外部，才能更好地发挥其光催化降解作用。在原位复合法中，光触媒主要存在于纤维内部，一方面会造成原料的浪费和光催化降解效果的降低，另一方面还会影响纤维力学性能及纤维色彩表现能力。后整理法整体工艺简单、不需高温处理，但光触媒存在易团聚、难分散和粒径控制不易等问题，应用上有一定的技术难度。粉体分散负载法中制备光触媒分散液是难点和关键。此外，作为最为传统的一种整理方法，浸轧焙烘后整理的整个过程复杂、耗时、耗能、且会产生大量的废液造成环境污染。

利用光触媒溶胶-凝胶整理织物是比较流行的方法。但是该法存在以下问题：(1)凝胶的固化要在高温下进行，对织物的物理机械性能有影响，如撕破强力损失较大；(2)溶胶-凝胶法制备的是无光催化性能的无定形的纳米光触媒，故要通过一定途径使其向晶态转变，并需提高其结晶度，减少晶格缺陷。高温烧结是目前无定形相向锐钛矿相转变和提高结晶度最普遍的方法，但其煅烧温度一般在200-800℃，显然织物不可能承受如此高的温度。

磁控溅射涂层是近几年较受人们关注的另外一种方法。但是该方法不仅会严重影响织物的手感和外观，而且其耐久性也是个值得关注的问题。

为此，寻求一种经济易行且高效耐久的自净化纺织品及其加工方法是非常必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种自净化纺织品及其加工方法，尤其是一种通过具有自净化功能的纳米纤维功能层复合获得自净化功能的纺织品及其加工方法。这种自净化纺织品不仅具有表面自清洁、环境自净化的功能，而且还具有抗紫外线、抗菌除臭、抗静电、消光、抗老化和隔热等主要服用优点。这种通过自净化功能纳米纤维层复合获得自净化功能的纺织品其加工方法简单高效、经济易行、具有耐久性，发展前景极好。

本发明解决技术问题的技术方案如下：

本发明的一种自净化纺织品，其特征是它是由普通纺织品及复合在其表面的具有自净化功能的纳米纤维功能层组成的；所述的纳米纤维功能层，其特征是它是由掺杂有质量百分比含量为1～30％的纳米光触媒、0.05～10％的天然负离子粉、0.05～10％的活性炭粉、0.01～1％的抗氧化剂、平均直径为30～1000纳米的聚合物纳米纤维构成的，其厚度为1～500微米。

本发明所述的纳米纤维功能层所选用的纳米光触媒为锐钛矿型结晶结构的二氧化钛纳米颗粒、纳米氧化锌、纳米氧化钨、纳米氧化锡以及相互之间的复合物中的一种或一种以上，其颗粒尺寸为1～60纳米。

本发明所述的纳米纤维功能层所选用的负离子粉为天然矿物石英、电气石、蛇纹石、或人工合成热释电晶体铌酸锂、钽酸锂、铌酸锂钾中的一种至一种以上，其颗粒尺寸为1～100纳米。

本发明所述的纳米纤维功能层所选用的活性炭粉其颗粒尺寸为1～150纳米。

本发明所述的纳米纤维功能层所选用的抗氧化剂为抗氧剂264、抗氧剂246、抗氧剂1076、AT-59、抗氧剂BBM、抗氧剂1790中的一种或一种以上。

本发明所述的纳米纤维功能层所选用的聚合物为聚酯、聚丙烯、聚乙烯、氟聚物及其共聚物、聚苯乙烯、聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜、聚碳酸酯、橡胶、聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂(ABS树脂)、聚苯乙烯-丙烯腈树脂(SAN或AS树脂)、纤维素、蛋白质中的一种或两种。

本发明所述的自净化纺织品其普通纺织品与纳米纤维功能层的复合加工工艺为热压复合、热熔复合或火焰复合中的一种。

本发明的另一个目的是提供该自净化纺织品的加工方法，其步骤如下：

(1)将聚合物溶解到其相应溶剂中配制质量百分比浓度为0.5～45％的聚合物纺丝液；

(2)将相对于聚合物质量百分比含量为1～30％的纳米光触媒、0.05～10％的负离子粉、0.05～10％的活性炭粉、0.01～1％的抗氧化剂和适量的表面活性剂添加到步骤(1)中配制的聚合物纺丝液，并进行超声波分散，获得含有功能性颗粒的聚合物纺丝液；

(3)将步骤(2)制备的含有功能性颗粒的聚合物纺丝液转移至静电纺丝仪器的溶液储存容器中，进行静电纺丝，并收集得到连续的自净化功能纳米纤维层；

(4)将步骤(3)中收集得到的连续自净化功能纳米纤维层均匀平铺到普通纺织品表面，并进行复合加工，得到一种由普通纺织品及其复合在其表面的具有自净化功能的纳米纤维功能层组成的自净化纺织品。

步骤(1)所述的溶剂为乙酸乙酯、对二甲苯、二甲基甲酰胺、三氯甲烷、浓硫酸、六氟异丙醇、二氯甲烷、四氢呋喃、矿物油、N-甲基吗啉-N-氧化物一水化合物、甲酸中的一种或两种的混合溶剂。

步骤(2)所述的表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化胺、十二烷基硫酸钠、曲拉通X-100、曲拉通X-405、十二烷基三甲基溴化铵、吐温-85、聚氧丙烯聚氧乙烯嵌段聚醚、曲拉通X-200中的一种或一种以上，其在溶液中的加入量为溶液质量百分比含量的0.01～3％。

本发明提供的该自净化纺织品的另一个加工方法，其步骤如下：

(1)将相对于聚合物质量百分比含量为1～30％的纳米光触媒、0.05～10％的负离子粉、0.05～10％的活性炭粉、0.01～1％的抗氧化剂和聚合物的混合物加入到双螺杆挤压机中进行熔融混合，制得混合纺丝熔体；

(2)将步骤(1)制备的混合纺丝熔体转移至熔融静电纺丝仪器的熔体储存容器中，进行静电纺丝，并收集得到连续的自净化功能纳米纤维层；

(3)将步骤(2)中收集得到的连续自净化功能纳米纤维层均匀平铺到普通纺织品表面，并进行复合加工，得到一种由普通纺织品及其复合在其表面的具有自净化功能的纳米纤维功能层组成的自净化纺织品。

本发明的有益效果：

以纳米纤维为载体和粘合剂实现纳米光触媒及其他功能颗粒的均匀分散及其在纺织品表面的均匀固结。纳米纤维载体可以使纳米光触媒更好地接受紫外光的照射，使其他纳米功能材料更好的发挥作用，提高这种自净化纺织品表面自清洁、环境自净化、抗紫外线、抗菌除臭、抗静电、消光、抗老化、和隔热等主要服用性能。这种通过功能性纳米纤维层复合获得自净化功能的纺织品，其加工方法简单高效、经济易行、功能持久，具有极好的发展前景。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的阐述。应理解，这些实施例仅限于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲述的内容之后，本领域技术人员可以对本发明做各种改动或修改，这些等价同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

一种自净化纺织品，其特征是由普通涤纶织物及复合在其表面的具有自净化功能的纳米纤维功能层组成的；所述的纳米纤维功能层，其特征是它是由掺杂有质量百分比含量为3％的纳米光触媒、1％的天然负离子粉、1％的活性炭粉、0.01％的抗氧化剂、平均直径为100纳米的聚酯纳米纤维构成的，其厚度为3微米。

所述的纳米光触媒为锐钛矿型结晶结构的纳米二氧化钛颗粒，其颗粒尺寸平均为20纳米。

所述的负离子粉为电气石，其颗粒尺寸为30纳米。

所述的活性炭粉其颗粒尺寸为55纳米。

所述的抗氧化剂为抗氧剂264。

所述的表面活性剂为十二烷基硫酸钠，其在溶液中的加入量为溶液质量百分比含量的0.01％。

本发明提供的该自净化纺织品的加工方法，其步骤如下：

(1)将聚酯溶解到其相应溶剂乙酸乙酯中配制质量百分比浓度为15％的聚酯纺丝液；

(2)将相对于聚酯质量百分比含量为3％的纳米光触媒、1％的负离子粉、1％的活性炭粉、0.01％的抗氧化剂和0.01％的表面活性剂添加到步骤(1)中配制的聚酯纺丝液，并进行超声波分散，获得含有功能性颗粒的聚酯纺丝液；

(3)将步骤(2)制备的含有功能性颗粒的聚酯纺丝液转移至捷克爱勒马可公司生产的“纳米蜘蛛”静电纺丝仪器的溶液储存容器中，进行静电纺丝，并收集得到连续的聚酯自净化功能纳米纤维层；

(4)将步骤(3)中收集得到的连续聚酯自净化功能纳米纤维层均匀平铺到普通纺织品表面，并进行热压复合，得到一种由普通涤纶织物及复合在其表面的具有自净化功能的聚酯纳米纤维功能层组成的自净化涤纶织物。

实施例2

一种自净化纺织品，其特征是由普通棉织物及复合在其表面的具有自净化功能的纳米纤维功能层组成的；所述的纳米纤维功能层，其特征是它是由掺杂有质量百分比含量为15％的纳米光触媒、5％的天然负离子粉、3％的活性炭粉、0.5％的抗氧化剂且平均直径为750纳米的聚丙烯纳米纤维构成的，其厚度为100微米。

所述的纳米光触媒为锐钛矿型结晶结构的纳米二氧化钛和纳米氧化锌的混合物，其颗粒尺寸平均为35纳米。

所述的负离子粉为蛇纹石和人工合成热释电晶体铌酸锂，其颗粒尺寸为75纳米。

所述的活性炭粉其颗粒尺寸为100纳米。

所述的抗氧化剂为抗氧剂246。

本发明提供的该自净化纺织品的加工方法，其步骤如下：

(1)将相对于聚丙烯质量百分比含量为15％的纳米光触媒、5％的负离子粉、3％的活性炭粉、0.5％的抗氧化剂和聚丙烯的混合物加入到双螺杆挤压机中进行熔融混合，制得聚丙烯混合纺丝熔体；

(2)将步骤(1)制备的聚丙烯混合纺丝熔体转移至日本加多技术有限公司生产的熔融型静电纺丝仪器的熔体储存容器中，进行静电纺丝，并收集得到连续的聚丙烯自净化功能纳米纤维层；

(3)将步骤(2)中收集得到的连续聚丙烯自净化功能纳米纤维层均匀平铺到普通棉织物表面，并进行热熔复合，得到一种由棉织物及复合在其表面的具有自净化功能的聚丙烯纳米纤维功能层组成的自净化纺织品。

Claims (9)

1.一种自净化纺织品，其特征是它是由普通纺织品及复合在其表面的具有自净化功能的纳米纤维功能层组成的；所述的纳米纤维功能层，其特征是它是由掺杂有质量百分比含量为1～30％的纳米光触媒、0.05～10％的天然负离子粉、0.05～10％的活性炭粉、0.01～1％的抗氧化剂、且平均直径为30～1000纳米的聚合物纳米纤维构成的，其厚度为1～500微米。

2.根据权利要求1所述的一种自净化纺织品，其特征在于：其纳米纤维功能层所选用的纳米光触媒为锐钛矿型结晶结构的二氧化钛纳米颗粒、纳米氧化锌、纳米氧化钨、纳米氧化锡以及相互之间的复合物中的一种或一种以上，其颗粒尺寸为1～60纳米。

3.根据权利要求1所述的一种自净化纺织品，其特征在于：其纳米纤维功能层所选用的负离子粉为天然矿物石英、电气石、蛇纹石、或人工合成热释电晶体铌酸锂、钽酸锂、铌酸锂钾中的一种至一种以上，其颗粒尺寸为1～100纳米。

4.根据权利要求1所述的一种自净化纺织品，其特征在于：其纳米纤维功能层所选用的活性炭粉其颗粒尺寸为1～150纳米。

5.根据权利要求1所述的一种自净化纺织品，其特征在于：其纳米纤维功能层所选用的抗氧化剂为抗氧剂264、抗氧剂246、抗氧剂1076、AT-59、抗氧剂BBM、抗氧剂1790中的一种或一种以上。

6.根据权利要求1所述的一种自净化纺织品，其特征在于：其纳米纤维功能层所选用的聚合物为纺丝级聚酯、聚丙烯、聚乙烯、氟聚物及其共聚物、聚苯乙烯、聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜、聚碳酸 酯、橡胶、聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂(ABS树脂)、聚苯乙烯-丙烯腈树脂(SAN或AS树脂)、纤维素、蛋白质中的一种或两种。

7.根据权利要求1所述的一种自净化纺织品，其特征在于其普通纺织品与纳米纤维功能层的复合加工工艺为热压复合、热熔复合或火焰复合中的一种。

8.根据权利要求1或7所述的一种自净化纺织品，其加工方法具体步骤如下：

(1)将聚合物溶解到其相应溶剂中配制质量百分比浓度为0.5～45％的聚合物纺丝液；

(2)将相对于聚合物质量百分比含量为1～30％的纳米光触媒、0.05～10％的负离子粉、0.05～10％的活性炭粉、0.01～1％的抗氧化剂和适量的表面活性剂添加到步骤(1)中配制的聚合物纺丝液，并进行超声波分散，获得含有功能性颗粒的聚合物纺丝液；

(3)将步骤(2)制备的含有功能性颗粒的聚合物纺丝液转移至静电纺丝仪器的溶液储存容器中，进行静电纺丝，并收集得到连续的自净化功能纳米纤维层；

(4)将步骤(3)中收集得到的连续自净化功能纳米纤维层均匀平铺到普通纺织品表面，并进行复合加工，得到一种由普通纺织品及其复合在其表面的具有自净化功能的纳米纤维功能层组成的自净化纺织品。

9.根据权利要求1或7所述的一种自净化纺织品，其另一种加工方法具体步骤如下： 

(1)将相对于聚合物质量百分比含量为1～30％的纳米光触媒、0.05～10％的负离子粉、0.05～10％的活性炭粉、0.01～1％的抗氧化剂和聚合物的混合物加入到双螺杆挤压机中进行熔融混合，制得混合纺丝熔体；

(2)将步骤(1)制备的混合纺丝熔体转移至熔融静电纺丝仪器的熔体储存容器中，进行静电纺丝，并收集得到连续的自净化功能纳米纤维层；

(3)将步骤(2)中收集得到的连续自净化功能纳米纤维层均匀平铺到普通纺织品表面，并进行复合加工，得到一种由普通纺织品及其复合在其表面的具有自净化功能的纳米纤维功能层组成的自净化纺织品。