CN102605624B - 一种纺织物的多功能整理剂及其制备和后整理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纺织物的多功能整理剂及其制备和后整理方法。整理剂由纳米纤维、分散剂、黏合剂、偶联剂、水组成，方法为：称取纳米聚苯胺纤维、黏合剂、分散剂、偶联剂、水；将水加热，再将纳米聚苯胺纤维、分散剂加入其中，经超声波振荡器振荡、分散搅拌使纳米聚苯胺纤维完全均匀分散为止；再将黏合剂、偶联剂加入到料浆中继续搅拌；球磨机球磨即整理剂。后整理方法为选择纺织物放在多功能整理剂溶液中，在常温下浸泡、烘干、焙烘，经过焙烘后织物为微循环保健、保暖、带负离子、无静电的成品。具有吸湿、排汗、透气、储能、储热、释放负离子性能。广泛用于制作贴身内衣、保暖服、袜子、床上用品，军用帐蓬及护膝、护肘、护腕、医疗用品等。

Description

一种纺织物的多功能整理剂及其制备和后整理方法

技术领域

本发明涉及纺织品织物，具体涉及一种纺织物的多功能整理剂及其制备和后整理方法。 

背景技术

随着社会的发展，人们生活水平的提高，功能性服装的地位日益重要，从而加大了对纺织服装进行功能性整理的需求，加快发展功能性整理技术是纺织服装发展的必然趋势。 

在纺织服装领域，日本、美国、德国、俄罗斯等发达国家最早开展对远红外技术的应用研究，推动了远红外纺织品的发展。尤其在日本，20世纪80年代中期远红外纤维制品的相关专利在日本大量涌现，形成一股开发远红外功能纺织品的热潮。日本钟纺公司采用陶瓷粉末渗入尼龙或腈纶聚合物中，分别纺出“玛索尼克N”和“玛索尼克A”远红外纤维；旭化成公司采用碳化锆陶瓷溶液涂层开发出新型尼龙保暖织物“SOLAR-V”，主要用于滑雪衫。 

我国从20世纪90年代开始开发远红外纺织品。江苏省纺织研究所开发了远红外涤纶短纤维；天津工业大学开发的远红外丙纶，导湿性好，价格低廉，轻便，抗菌防蛀性好。 

目前开发出的各种远红外纺织品主要采用将超细陶瓷粉末作为添加剂加入到纺丝液中制备远红外纤维，用远红外纤维制作纺织品。主要应用的陶瓷粉末有以下几种：1、金属氧化物，如Al₂O₃，TiO₂，BaO，ZrO，SiO₂等；2、金属碳化物，如SiC，TiC，ZrC等；3、金属氮化物，如BN，AlN，ZrN等。 

长期以来用陶瓷粉末制成的化纤类纺织品，存在不吸汗、透气性差、静电大、穿着不适、产品单一、红外线发射率低、不含天然纤维的缺陷。 

发明内容

本发明的目的是提供采用纳米高分子材料在棉、毛、丝、麻、化纤产品进行整理的一种纺织物的多功能整理剂。 

本发明的另一目的是提供整理剂的制备方法。 

本发明的再一目的是提供产品具有微循环保健、保暖、带负离子、无静电的后整理方法。 

为了克服现有技术的不足，本发明的技术方案是这样解决的：一种纺织物的多功能整理剂，该纺织物的多功能整理剂由纳米纤维、分散剂、黏合剂、偶联剂、水组成，本发明的特殊之处在于按质量比纳米纤维∶分散剂∶黏合剂∶偶联剂∶水= 2%～8%∶2%～3%∶2%～4%∶0.8～1.2%∶83.8%～93.2%。 

所述纳米纤维为纳米聚苯胺纤维，所述分散剂为WSP-5分散剂，所述黏合剂为T-B40印花黏合剂，所述偶联剂为KH-550偶联剂，所述水为自來水 

所述按质量比纳米纤维∶分散剂∶黏合剂∶偶联剂∶水= 3%～6%∶2.2%～2.8%∶2.5%～3.5%∶0.9%～1.1%∶86.6%～91.4%

4、一种多功能整理剂的制备方法，按下述步骤进行：

a、按规定的质量比例依次称取纳米聚苯胺纤维、黏合剂、分散剂、偶联剂、水；

其中对纳米聚苯胺纤维的要求为：纳米聚苯胺纤维粒径为60～80nm，长度为2～3μm，纯度为99%，电导率为11.60 S.cm^-1；

b.将自来水加热至60℃～70℃，将称好的纳米聚苯胺纤维、分散剂加入其中，经5000w超声波机振荡器振荡85～95分钟，高速分散搅拌20～30分钟，使纳米聚苯胺纤维完全均匀分散为止；

c.保持65℃，将称好的印花黏合剂、偶联剂依次加入步骤b中，高速搅拌15～20分钟，使其完全均匀分散为止；

d.将步骤c加入球磨机，球磨2～2.5小时，使纳米材料完全均匀分散为止，即多功能整理剂制备完成。

5、一种纺织物的后整理方法，依次按下述步骤进行： 

a、选择纺织物；                

b、将选择好的纺织物放在多功能整理剂溶液中，在常温下浸泡2～4分钟；

c、把浸泡好的纺织物捞出，然后送入温度为90℃～110℃的烘干机中烘干、烘干时间为60～80分钟；

d、烘干的纺织物送入温度为150℃～180℃的焙烘机中焙烘、焙烘时间为1～2分钟；

e、经过焙烘后的纺织物即成为具有微循环保健、保暖、带负离子、无静电的成品。

本发明与现有技术相比，采用纳米高分子材料，经过后处理的棉、毛、丝、麻、化纤产品制作的服饰具有微循环保健、保暖、带负离子、无静电的特点，服饰产品能够发射近红外、中红外及远红外线，发射波段在750~16000nm，发射率>96%，发射功率456W/m²，负离子浓度2570个/cm³，紫外线吸收率>99%，可极大的改善人体微循环，具有超强的保健和保暖功能。 

微循环保健、保暖服，通过吸收人体发射的红外线及阳光和自然界中的红外线，将吸收的红外线储存并以96%的发射率向人体发射，与人体启动波吻合，极易被人体吸收，可穿透人体70mm。 

微循环保健、保暖服，采用精梳纯棉制作而成，不仅具有吸湿、排汗、透气的性能，而且更具有储能、储热、释放负离子作用，多功能整理剂广泛用于纺织行业，后整理的纺织物用于制作贴身内衣、袜子、床上用品，以及护膝、护肘、护腕，防寒织物、军用帐蓬、轻薄型的冬季服装，卫生、医疗用品等。 

技术指标

(1) 红外线发射率：≥0.96；

(2)发射波长: 750～16000nm；

(3)功率发射率: 456W/m²（37℃时）；

(4)热扩散系数: 16.430mm²/s ；  

(5)表面电荷密度≤1.2μC/m²；

(6)紫外线吸收率≥0.98；

(7)负离子浓度：2570个/cm³。

具体实施方式

下面结合实施例对发明内容作进一步详细说明： 

实施例1

一种纺织物的多功能整理剂由纳米纤维、分散剂、黏合剂、偶联剂、水组成，所述纤维为纳米聚苯胺纤维，所述分散剂为WSP-5分散剂，所述黏合剂为T-B40印花黏合剂，所述偶联剂为KH-550偶联剂，所述水为自來水，按质量比纤维∶分散剂∶黏合剂∶偶联剂∶水= 2%～8%∶2%～3%∶2%～4%∶0.8～1.2%∶83.8%～93.2%。

实施例2

一种多功能整理剂的制备方法，按下述步骤进行：

a、按规定的质量比例依次称取纳米聚苯胺纤维、黏合剂、分散剂、偶联剂、水；

其中对纳米聚苯胺纤维的要求为：纳米聚苯胺纤维粒径为60～80nm，长度为2～3μm，纯度为99%，电导率为11.60 S.cm^-1；

b.将自来水加热至60℃～70℃，将称好的纳米聚苯胺纤维、分散剂加入其中，经5000w超声波振荡器振荡85～95分钟，高速分散搅拌20～30分钟，使纳米聚苯胺纤维完全均匀分散为止；

c.保持65℃，将称好的印花黏合剂、偶联剂依次加入步骤b中，高速搅拌15～20分钟，使其完全均匀分散为止；

d.将步骤c加入球磨机，球磨2～2.5小时，使纳米材料完全均匀分散为止，即多功能整理剂制备完成。

实施例3

一种纺织物的后整理方法，依次按下述步骤进行：

a、选择纺织物；                

b、将选择好的纺织物放在多功能整理剂溶液中，在常温下浸泡2～4分钟；

c、把浸泡好的纺织物捞出，然后送入温度为90℃～110℃的烘干机中烘干、烘干时间为60～80分钟；

d、烘干的纺织物送入温度为150℃～180℃的焙烘机中焙烘、焙烘时间为1～2分钟；

e、经过焙烘后的纺织物即成为具有微循环保健、保暖、带负离子、无静电的成品。

实施例4

一种纺织物的多功能整理剂，所述按质量比纤维∶分散剂∶黏合剂∶偶联剂∶水= 3%～6%∶2.2%～2.8%∶2.5%～3.5%∶0.9%～1.1%∶86.6%～91.4%。

制备、后整理方法同实施例2、3。 

实施例5

一种纺织物的多功能整理剂由纳米纤维、分散剂、黏合剂、偶联剂、水组成，所述纤维为纳米聚苯胺纤维，所述分散剂为WSP-5分散剂，所述黏合剂为T-B40印花黏合剂，所述偶联剂为KH-550偶联剂，所述水为自來水，按质量比纤维∶分散剂∶黏合剂∶偶联剂∶水= 4%∶2.5%∶3.5%∶1.0%∶89%。

制备、后整理方法同实施例2、3。 

下面对本发明引用的基础原理进行详细说明： 　　量子理论认为，物质在入射光的照射下，分子吸收光能后，就会跳跃式的增加自己的能量，即物质能量的变化是量子化的，每个光子的能量 

取决于两个能级间的能量差

。 

式中，h为普朗克常数，υ为光频率, 

、

为初能级和终能级的能量。 

红外辐射源于物质分子内部运动的改变。分子内部运动的形式非常复杂，主要有电子围绕原子核的运动、分子的平动、分子中各原子核在其平衡位置附近的振动，以及整个分子绕一定对称轴的转动。由于平动能量只是温度的函数，故分子平动运动与电磁辐射没有选择性的相互作用关系，不产生分立的红外光谱。研究中主要考虑由分子内部的电子运动、分子中原子核的振动和转动所产生的分子光谱。 

对于某一确定状态的分子，其能量为电子能量

、振动能量

和转动能量

三者之和，即 

E =

++

                    （2.1）

当分子从高能级

跃迁到低能级

时，将向外辐射出光子，其频率为：

（2.2）

式中h为普朗克常数。

量子理论研究表明，物质吸收和发射红外光的实质是分子偶极矩的变化与光的振荡电场相互作用的结果。材料发生辐射的原因是由于其组成原子、分子或离子体系在不同能级间的跃迁所产生，在短波区主要与其电子的跃迁有关，而在长波区则与晶体晶格振动特性有关。分子发生振动或转动时伴随偶极矩的变化所产生的辐射是材料发生辐射的机制所在。单纯材料，如金属氧化物、氮化物、碳化物等均存在极强的红外激活极化振动，同时，在其红外光谱区存在有极强的振动吸收带。这种吸收性振动的存在决定着材料的红外辐射性能。单纯材料的红外高辐射波段往往处于中等吸收强度的二声子组合吸收带，包括部分多声子组合区域，为二声子或多声子的组合频率吸收，其辐射波段为5～10μm，光谱大致是从强共振长波延伸到短波整个二声子合频区。 

红外线位于可见光和微波之间，可细分为近红外、中红外和远红外线。一般认为，远红外辐射加热技术中波长在4—1000μm之间的称为远外红外线。光量子有特性及作用，波长在2.5—30μm之间的红外线光量子能量为0.04—0.5eV时，几乎起不了化学作用，而只能起到加速分子振动或结晶的格子振动。构成物质的基本质点，电子、原子、或分子，即使是处于基态也都在不停地运动着—振动或转动，这些运动都有自己的固有频率。 　　当遇到某个波数的红外线辐照时，如果红外线传送的波数与基本质点的固有频率相等，则会发生与振动学中央振运动相似的情况，质点会吸收红外线并使运动进一步激化。也就是说，对红外线敏感性的物质，其分子、原子能吸引与自身固有运动频率相当的红外线，不仅发生载动能级的跃迁，也扩大了以平衡位置为中心的各种运动幅度，质点的内能量加大，微观结构质点运动加剧的宏观反映，就是物体温度升高。如果两者频率相差较大，那么红外线就不会被吸收而可能是反射或穿过。可见提高被加热物料对入射辐射热量的吸收率与光谱频率密切相关，应确立以合理的红外加热辐射实效光谱区段，以达到与加热制品的最佳匹配（这就是“最佳光谱匹配原则”）。 　　所谓“匹配”，就是把对准加热物“吸收窗口”的“辐射窗口”开得很大，而把没有对上的“辐射窗口”关得很小。由于辐射的单色光谱与吸收的单色光谱不可能做到绝对匹配，因此在实际应用中采取对远红外辐射器和辐射温度的最佳选择，使辐射器的“区间辐射率”和被加热制品，与该入射区间相对应的“区间吸收率”相配合，这既是红外线辐射加热的机理。 

纳米材料由于其特殊的结构引起的量子尺寸效应及隧道效应，在一定尺寸范围导致它产生良好的红外线吸波性能，纳米材料是指材料组分的特征尺寸在1-100nm范围的材料。当一个微粒的尺寸小到纳米量级时，它的微观结构和性能既不同于原子、分子的微观体系，也不同于显示本特征性质的大颗粒材料宏观体系，而是介于二者之间的一个过渡体系。纳米微粒尺寸小，比表面积大，具有很高的表面能，从而对其化学性质有很大影响。实验证明，粒子分散度提高到一定程度后，随着粒子直径的减小，位于粒子表面的原子数与总原子数的比值急剧增大，当粒径降为5nm时，表面原子所占比例可达50%。由于表面原子数增加，微粒内原子数减少，使能带中的电子能级发生分裂，分裂后的能级间隔正处于红外线的能量范围内（1×12^-2-1×10^-5eV），从而导致新的红外线吸收通道。纳米材料由于其自身结构上的特征而具有小尺寸效应、表面界面效应、量子尺寸效应以及宏观量子隧道效应，因而与同组分的常规材料相比，在催化、光学、磁性、力学等方面具有许多奇异的性能，在红外线吸收与发射方面显示出很好的发展前景。 

物体单位表面积向整个半球空间发射的所有波长的总辐射功率M(T)随其温度的变化规律。 

式中σ=5.6697×10-8w/(m²·k⁴)      上式表明，凡是温度高于开氏零度的物体都会自发地向外发射红外热辐射，而且，物体单位表面积发射的总辐射功率与发射率和开氏温度的四次方成正比。而且，只要当温度有较小变化时，就将会引起物体发射的辐射功率很大变化。 

　　随着红外技术的迅速发展，高辐射率材料的研究成热点，远红外线产品基本波长的选择相当重要，使产品辐射出来的波长与辐射现象物体的吸收波长一致（即光谱匹配），才能产生共振效应，这是产品好坏的关键所在。 

远红外纺织品由于添加了发射率高的远红外线辐射材料，其保温性能表现为利用生物体的热辐射，吸收、存贮外界向生物体辐射的能量，使生物体产生“温室效应”，阻止热量流失，起到良好的保温效果。因此，远红外织物具有显著的保暖作用，适宜制作防寒织物、轻薄型的冬季服装。 

被皮肤吸收的热量可以通过介质和血液循环，使热能到达肌体组织，可促进人体血液循环和新陈代谢，具有消除疲劳、恢复体力及对疼痛症状缓解的功能，对身体炎症有一定的辅助医疗作用。因此,远红外产品对血液循环或微循环障碍等引起的疾病具有一定的症状改善和辅助治疗功效。适宜制作贴身内衣、袜子、床上用品，以及护膝、护肘、护腕等。 

纤维中微粒子的加入，使纤维表面出现多孔性，表面积增加，表面活性及表面状态的吸附、扩散等特性明显提高，使产品具有吸汗、除臭、杀菌等功能。抑菌试验表明：远红外纺织品对金黄色葡萄球菌、白色念珠菌、大肠杆菌等致病菌的抑菌率达95％，利用这些特性可制作卫生、医疗用品等产品。 

Claims (5)

1.一种纺织物的多功能整理剂，该纺织物的多功能整理剂由纳米纤维、分散剂、黏合剂、偶联剂、水组成，其特征在于按质量比纳米纤维∶分散剂∶黏合剂∶偶联剂∶水= 2%～8%∶2%～3%∶2%～4%∶0.8～1.2%∶83.8%～93.2%，所述纳米纤维为纳米聚苯胺纤维，其中，纳米聚苯胺纤维粒径为60-80nm，长度为2-3μm，纯度为99%，电导率为11.60S.cm^-1。

2.根据权利要求1所述一种纺织物的多功能整理剂，其特征在于所述纳米纤维为纳米聚苯胺纤维，所述分散剂为WSP-5分散剂，所述黏合剂为T-B40印花黏合剂，所述偶联剂为KH-550偶联剂，所述水为自来水。

3.根据权利要求1所述一种纺织物的多功能整理剂，其特征在于所述按质量比纳米纤维∶分散剂∶黏合剂∶偶联剂∶水= 3%～6%∶2.2%～2.8%∶2.5%～3.5%∶0.9%～1.1%∶86.6%～91.4%，所述纳米纤维为纳米聚苯胺纤维，其中，纳米聚苯胺纤维粒径为60-80nm，长度为2-3μm，纯度为99%，电导率为11.60S.cm^-1。

4.一种如权利要求1所述的多功能整理剂的制备方法，按下述步骤进行：

a、按规定的质量比例依次称取纳米聚苯胺纤维、黏合剂、分散剂、偶联剂、水；

其中对纳米聚苯胺纤维的要求为：纳米聚苯胺纤维粒径为60～80nm，长度为2～3μm，纯度为99%，电导率为11.60 S.cm^-1；

b.将自来水加热至60℃～70℃，将称好的纳米聚苯胺纤维、分散剂加入其中，经5000w超声波机振荡器振荡85～95分钟，高速分散搅拌20～30分钟，使纳米聚苯胺纤维完全均匀分散为止；

c.保持65℃，将称好的印花黏合剂、偶联剂依次加入步骤b中，高速搅拌15～20分钟，使其完全均匀分散为止；

d.将步骤c加入球磨机，球磨2～2.5小时，使纳米材料完全均匀分散为止，即多功能整理剂制备完成。

5.一种如权利要求1所述的纺织物的多功能整理剂的后整理方法，依次按下述步骤进行：

a、选择纺织物；                

b、将选择好的纺织物放在多功能整理剂溶液中，在常温下浸泡2～4分钟；

c、把浸泡好的纺织物捞出，然后送入温度为90℃～110℃的烘干机中烘干、烘干时间为60～80分钟；

d、烘干的纺织物送入温度为150℃～180℃的焙烘机中焙烘、焙烘时间为1～2分钟；

e、经过焙烘后的纺织物即成为具有保暖、带负离子、无静电的成品。