CN102758355A - 热敏变色、储能纺织品用涂层浆料组合物及涂层制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热敏变色、储能纺织品用涂层浆料组合物及涂层制备方法。涂层浆料组合物由以重量份计的下列组分组成：100份水性聚氨酯或聚丙烯酸酯粘合剂以及调节粘度的缔合型水性聚氨酯增稠剂或聚丙烯酸类合成增稠剂，5-50份热敏变色、储能微胶囊粉末。涂层制备方法是以热敏变色、储能微胶囊粉末作为原料，利用水性聚氨酯或聚丙烯酸酯粘合剂作为涂层整理剂，用增稠剂调节粘度，由此制备成涂层浆料，然后采用直接刮涂的方式将涂层浆料均匀地涂覆到纺织品表面上，经过预烘和焙烘工艺制备成热敏变色、储能纺织品。所制备出的纺织品同时具有热敏变色和蓄热储能的双重功能，因此具有较大的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于功能纺织品技术领域，特别是涉及一种对环境温度具有双重响应性的功能纺织品用涂层浆料组合物及涂层制备方法，该纺织品可以随着外界环境温度的变化而发生颜色的可逆变化，同时还可以在温度改变时发生吸热和放热反应，从而达到调节温度的目的。
背景技术
随着科学技术的发展和人民生活水平的提高，人们的审美观也发生了巨大的变化，因此在衣、食、住、行等各个方面都表现出不同于传统的需求。人们既追求传统服装所具有的舒适、美观特点，又希望服装本身能赋予其与众不同的功能和特性，由此推动了功能纺织品技术的飞速发展。但是，由于很多功能性材料对纺织品没有亲和力，所以难于将其直接添加于纺织品上，从而给功能纺织品的制备带来困难。由于涂层加工技术能够将功能性材料与纺织品结合在一起，并且具有工艺简单、流程短、易操作等特点，因此目前已成为一种得到认可的功能纺织品制备方法。但是，目前市场上只有单纯的变色和单纯的储能纺织品，而没有同时具有双重功能的纺织品。
中国发明专利申请第201210206860.1号中公开了一种由本申请人提交的“一种热敏变色、储能材料及其制备方法”。该材料随温度的变化既可以发生可逆变色，又可以吸收和释放能量，若能将这种热敏变色、储能材料应用到纺织品上，使该纺织品既可以通过相变储能材料的吸热和放热来调节人体周围的微环境，从而保持舒适的感觉，又能够利用热敏变色材料使纺织品的颜色随着温度的变化呈现出由常规的“静态”变为若隐若现的“动态”效果，同时能够填补本领域的空白，无疑将会带来良好的社会和经济效益。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种能够使纺织品具有变色及储能双重功能的热敏变色、储能纺织品用涂层浆料组合物。
本发明的另一个目的在于提供一种将上述热敏变色、储能纺织品用涂层浆料组合物涂覆在纺织品表面的涂层制备方法。
为了达到上述目的，本发明提供的热敏变色、储能纺织品用涂层浆料组合物由以重量份计的下列组分组成：
粘合剂为水性聚氨酯(PU)或聚丙烯酸酯(PA) 100
热敏变色、储能微胶囊粉末 5-50
增稠剂为缔合型水性聚氨酯增稠剂或聚丙烯酸类合成增稠剂将调节粘度至10-14厘泊，粘度是在25℃温度下测得
所述的热敏变色、储能微胶囊粉末由以重量份计的下列组分组成：
其中十四醇在溶剂中的百分比为1～99％，分散阳离子染料为分散阳离子桃红、分散阳离子嫩黄或分散阳离子艳蓝，乳化剂选自OP-10、吐温60、吐温80和十二烷基苯磺酸钠中的至少一种，分散剂为苯乙烯马来酸酐共聚物(SMA)。
所述的纺织品为棉或涤/棉混纺机织物或针织物。
本发明提供的将热敏变色、储能纺织品用涂层浆料组合物涂覆在纺织品表面的涂层制备方法包括按顺序进行的下列步骤：
1)芯材的制备
根据变色温度的要求，先将按照上述重量份计的十四醇与十六醇进行混合，再置于80℃的温度下使其溶解，由此制成溶剂，然后将占溶剂质量2～8％的结晶紫内酯、占溶剂质量10～35％的双酚A和占溶剂质量1～3％的分散阳离子染料加入到上述溶剂并混合均匀，于80℃的水浴中搅拌60min，搅拌过程中是在密闭条件下进行，避免水进入，由此形成芯材溶液；
2)预聚体的制备
称取占溶剂质量15～20％的三聚氰胺、占溶剂质量30～40％的浓度为37％的甲醛溶液和占溶剂质量100～250％的蒸馏水，在70℃的温度下混合并搅拌均匀，用三乙醇胺将混合液的pH值调至8.5～9，然后反应30min至无色透明状，即制成预聚体，并置于50℃的温度下备用；
3)芯材的乳化及分散
将占溶剂质量8～15％的分散剂、余量的蒸馏水和占溶剂质量1～3％的NaOH充分混合，然后用10％浓度的柠檬酸将溶液的pH值调至4～5，于50℃的温度下搅拌反应1h，再加入占溶剂质量5～12％的乳化剂和步骤1)中制备好的芯材溶液，在60℃的温度下高速剪切10min而制成芯材乳液；
4)芯材的包覆
将上述高速剪切完毕的芯材乳液降温至55℃，并在此温度下进行低速搅拌，同时缓慢滴加上述步骤2)中制备好的预聚体，滴加完毕后，用10％浓度的柠檬酸将溶液的pH值调至3～4，再升温至75℃，保温固化反应2h，以使预聚体进一步聚合在芯材颗粒的表面，由此形成热敏变色、储能微胶囊；
5)微胶囊的洗涤
将上述反应后的热敏变色、储能微胶囊混合物冷却后置于石油醚中进行洗涤，再用热蒸馏水洗涤，抽滤后置于烘箱中经5～6小时烘干，即得到热敏变色、储能微胶囊粉末；
6)涂层浆料调制
将水性聚氨酯或聚丙烯酸酯粘合剂与占粘合剂质量5-50％的上述热敏变色、储能微胶囊粉末混合均匀，然后加入缔合型水性聚氨酯增稠剂或聚丙烯酸类合成增稠剂而将混合液的粘度调至10-14厘泊，此粘度是在25℃下测得，由此制成涂层浆料；
7)涂层制备
将纺织品夹固在涂层机上，然后将上述涂层浆料利用刮刀均匀刮涂在纺织品的表面，之后在60～90℃的温度下预烘3～7min，然后在120～160℃的温度下焙烘3～5min，即制成所述的热敏变色、储能纺织品。
所述的步骤7)中纺织品表面的涂覆量为20～80g/m2。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1)本发明制备的热敏变色、储能纺织品不仅具有变色效果，而且具备蓄热储能性能，与传统的单纯变色和单纯储能织物相比，具有更大的应用优势。
2)本发明的热敏变色、储能纺织品的变色温度在25～40℃之间，适合于常温条件下应用，克服了热敏变色材料变色温度偏高的缺陷。
3)本发明的热敏变色、储能纺织品的涂覆采用涂层工艺，具有工艺简单、流程短、易操作等特点，利于批量生产。
附图说明
图1为本发明实施例1中制备出的热敏变色、储能微胶囊放大10000倍的表面SEM扫描电镜照片。
图2为本发明实施例1中制备出的热敏变色、储能纺织品放大3000倍的表面SEM扫描电镜照片。
图3为本发明实施例1中制备出的热敏变色、储能纺织品变色前、后照片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的热敏变色、储能纺织品用涂层浆料组合物及涂层制备方法进行详细说明。
实施例1：
(1)称取储能材料8.884g十四醇和1.116g十六醇并置于容器中，于80℃下进行溶解，之后加入0.2g分散阳离子桃红、0.6g结晶紫内酯和3.0g双酚A并密封好，于80℃的水浴中搅拌60min，由此制成芯材溶液；
(2)取2.00g三聚氰胺、3.86g甲醛溶液和22.5ml蒸馏水，在70℃的温度下混合并搅拌均匀，用三乙醇胺将混合液的pH值调至8.5～9，然后反应30min至无色透明状，即制成预聚体，取出置于50℃备用；
(3)取1.38g苯乙烯马来酸酐共聚物、25ml蒸馏水于三口烧瓶中，并加入0.2gNaOH，充分混合，然后用10％浓度的柠檬酸将溶液的pH值调至4～5，于50℃的温度下搅拌反应1h；然后加入0.966g乳化剂OP-10和步骤(1)中制备好的芯材溶液，在60℃的温度下高速剪切10min而制成芯材乳液；
(4)将上述剪切完毕的芯材乳液置于55℃的水浴锅中，并在此温度下进行低速搅拌，同时用滴液漏斗滴加预聚物，控制预聚物的加入速度为0.5ml/min，滴加完毕后，用10％浓度的柠檬酸将溶液的pH调至3～4，并以2℃/min的升温速度升温至75℃，保温固化反应2h，由此形成如图1所示的热敏变色、储能微胶囊；
(5)将上述反应后的热敏变色、储能微胶囊混合物稍加冷却，置于石油醚中洗涤两次，再用热蒸馏水洗涤三次，抽滤后置于120℃的烘箱中烘6h后得到热敏变色、储能微胶囊粉末；
(6)将50g水性PU和15.45g热敏变色、储能微胶囊粉末混合均匀，然后逐渐加入缔合型水性聚氨酯增稠剂以将混合液粘度调至13厘泊(25℃)，搅拌均匀后制得涂层浆料；
(7)将棉织物夹固在涂层机上，然后将上述涂层浆料利用刮刀均匀刮涂在纺织品的表面，涂覆量为55g/m2，之后在80℃的温度下预烘3min，然后在160℃的温度下焙烘3min，即制成所述的热敏变色、储能纺织品。
经测试，本热敏变色、储能纺织品变色前后的系列色差值：ΔE为20.88，ΔL为7.34，ΔC为1.53，ΔH为19.45。变色温度为32.7℃，热焓为17.35J/g。
本热敏变色、储能纺织品放大3000倍的表面SEM扫描电镜照片如图2所示。
本热敏变色、储能纺织品变色前、后照片如图3所示。
实施例2：
(1)热敏变色、储能微胶囊粉末的制备方法同实施例1；
(2)将50g水性PU和15.45g热敏变色、储能微胶囊粉末混合均匀，然后逐渐加入缔合型水性聚氨酯增稠剂以将混合液粘度调至13厘泊(25℃)，搅拌均匀后制得涂层浆料；
(3)将涤/棉混纺织物夹固在涂层机上，然后将上述涂层浆料利用刮刀均匀刮涂在纺织品的表面，涂覆量为65g/m2，之后在80℃的温度下预烘3min，然后在140℃的温度下焙烘3min，即制成所述的热敏变色、储能纺织品。
经测试，本热敏变色、储能纺织品变色前后的系列色差值：ΔE为26.47，ΔL为10.44，ΔC为0.14，ΔH为24.32。变色温度为29.2℃，热焓为18.51J/g。
实施例3：
(1)热敏变色、储能微胶囊粉末的制备方法同实施例1；
(2)将50g水性PU和11.30g热敏变色、储能微胶囊粉末混合均匀，然后逐渐加入缔合型水性聚氨酯增稠剂以将混合液粘度调至13厘泊(25℃)，搅拌均匀后制得涂层浆料；
(3)将棉织物夹固在涂层机上，然后将上述涂层浆料利用刮刀均匀刮涂在纺织品的表面，涂覆量为55g/m2，之后在80℃的温度下预烘3min，然后在160℃的温度下焙烘3min，即制成所述的热敏变色、储能纺织品。
经测试，本热敏变色、储能纺织品变色前后的系列色差值：ΔE为22.05，ΔL为8.56，ΔC为0.34，ΔH为20.32。变色温度为26.7℃，热焓为13.54J/g。
实施例4：
(1)热敏变色、储能微胶囊粉末的制备方法同实施例1；
(2)将50g水性PU和15.45g热敏变色、储能微胶囊粉末混合均匀，然后逐渐加入缔合型水性聚氨酯增稠剂以将混合液粘度调至11厘泊(25℃)，搅拌均匀后制得涂层浆料；
(3)将涤/棉混纺织物夹固在涂层机上，然后将上述涂层浆料利用刮刀均匀刮涂在纺织品的表面，涂覆量为45g/m2，之后在70℃的温度下预烘3min，然后在160℃的温度下焙烘3min，即制成所述的热敏变色、储能纺织品。
经测试，本热敏变色、储能纺织品变色前后的系列色差值：ΔE为17.60，ΔL为5.59，ΔC为-0.14，ΔH为16.69。变色温度为36.4℃，热焓为15.37J/g。
实施例5：
(1)热敏变色、储能微胶囊粉末的制备方法同实施例1；
(2)将50gPA和15.45g热敏变色、储能微胶囊粉末混合均匀，然后逐渐加入聚丙烯酸类合成增稠剂以将混合液粘度调至11厘泊(25℃)，搅拌均匀后制得涂层浆料；
(3)将棉织物夹固在涂层机上，然后将上述涂层浆料利用刮刀均匀刮涂在纺织品的表面，涂覆量为30g/m2，之后在80℃的温度下预烘3min，然后在160℃的温度下焙烘3min，即制成所述的热敏变色、储能纺织品。
经测试，本热敏变色、储能纺织品变色前后的系列色差值：ΔE为24.09，ΔL为10.27，ΔC为-1.40，ΔH为21.74。变色温度为34.7℃，热焓为12.94J/g。
实施例6：
(1)热敏变色、储能微胶囊粉末的制备方法同实施例1；
(2)将50gPA和5.65g热敏变色、储能微胶囊粉末混合均匀，然后逐渐加入聚丙烯酸类合成增稠剂以将混合液粘度调至13厘泊(25℃)，搅拌均匀后制得涂层浆料；
(3)将涤/棉混纺织物夹固在涂层机上，然后将上述涂层浆料利用刮刀均匀刮涂在纺织品的表面，涂覆量为70g/m2，之后在70℃的温度下预烘3min，然后在140℃的温度下焙烘3min，即制成所述的热敏变色、储能纺织品。
经测试，本热敏变色、储能纺织品变色前后的系列色差值：ΔE为22.48，ΔL为10.75，ΔC为-2.01，ΔH为19.62。变色温度为38.2℃，热焓为11.87J/g。
Claims (4)
1.一种热敏变色、储能纺织品用涂层浆料组合物，其特征在于：所述的涂层浆料组合物由以重量份计的下列组分组成：
粘合剂为水性聚氨酯或聚丙烯酸酯 100
热敏变色、储能微胶囊粉末 5-50
增稠剂为缔合型水性聚氨酯增稠剂或聚丙烯酸类合成增稠剂将调节粘度至10-14厘泊，粘度是在25℃温度下测得
所述的热敏变色、储能微胶囊粉末由以重量份计的下列组分组成：
其中十四醇在溶剂中的百分比为1～99％，分散阳离子染料为分散阳离子桃红、分散阳离子嫩黄或分散阳离子艳蓝，乳化剂选自OP-10、吐温60、吐温80和十二烷基苯磺酸钠中的至少一种，分散剂为苯乙烯马来酸酐共聚物(SMA)。
2.根据权利要求1所述的热敏变色、储能纺织品用涂层浆料组合物，其特征在于：所述的纺织品为棉或涤/棉混纺机织物或针织物。
3.一种将权利要求1所述的热敏变色、储能纺织品用涂层浆料组合物涂覆在纺织品表面的涂层制备方法，其特征在于：所述的涂层制备方法包括按顺序进行的下列步骤：
1)芯材的制备
根据变色温度的要求，先将按照上述重量份计的十四醇与十六醇进行混合，再置于80℃的温度下使其溶解，由此制成溶剂，然后将占溶剂质量2～8％的结晶紫内酯、占溶剂质量10～35％的双酚A和占溶剂质量1～3％的分散阳离子染料加入到上述溶剂并混合均匀，于80℃的水浴中搅拌60min，搅拌过程中是在密闭条件下进行，避免水进入，由此形成芯材溶液；
2)预聚体的制备
称取占溶剂质量15～20％的三聚氰胺、占溶剂质量30～40％的浓度为37％的甲醛溶液和占溶剂质量100～250％的蒸馏水，在70℃的温度下混合并搅拌均匀，用三乙醇胺将混合液的pH值调至8.5～9，然后反应30min至无色透明状，即制成预聚体，并置于50℃的温度下备用；
3)芯材的乳化及分散
将占溶剂质量8～15％的分散剂、余量的蒸馏水和占溶剂质量1～3％的NaOH充分混合，然后用10％浓度的柠檬酸将溶液的pH值调至4～5，于50℃的温度下搅拌反应1h，再加入占溶剂质量5～12％的乳化剂和步骤1)中制备好的芯材溶液，在60℃的温度下高速剪切10min而制成芯材乳液；
4)芯材的包覆
将上述高速剪切完毕的芯材乳液降温至55℃，并在此温度下进行低速搅拌，同时缓慢滴加上述步骤2)中制备好的预聚体，滴加完毕后，用10％浓度的柠檬酸将溶液的pH值调至3～4，再升温至75℃，保温固化反应2h，以使预聚体进一步聚合在芯材颗粒的表面，由此形成热敏变色、储能微胶囊；
5)微胶囊的洗涤
将上述反应后的热敏变色、储能微胶囊混合物冷却后置于石油醚中进行洗涤，再用热蒸馏水洗涤，抽滤后置于烘箱中经5～6小时烘干，即得到热敏变色、储能微胶囊粉末；
6)涂层浆料调制
将水性聚氨酯或聚丙烯酸酯粘合剂与占粘合剂质量5-50％的上述热敏变色、储能微胶囊粉末混合均匀，然后加入缔合型水性聚氨酯增稠剂或聚丙烯酸类合成增稠剂而将混合液的粘度调至10-14厘泊，此粘度是在25℃下测得，由此制成涂层浆料；
7)涂层制备
将纺织品夹固在涂层机上，然后将上述涂层浆料利用刮刀均匀刮涂在纺织品的表面，之后在60～90℃的温度下预烘3～7min，然后在120～160℃的温度下焙烘3～5min，即制成所述的热敏变色、储能纺织品。
4.根据权利要求3所述的涂层制备方法，其特征在于：所述的步骤7)中纺织品表面的涂覆量为20～80g/m2。
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