CN103590235B - 一种棉纤维的抗紫外线方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种棉纤维的抗紫外线方法，属于纺织材料技术领域。本发明的棉纤维的抗紫外线方法，是指将棉纤维用钛酸丁酯和乙醇配制的溶胶溶液进行浸轧处理，再经水蒸汽处理，在棉纤维内部形成二氧化钛的棉纤维抗紫外线的方法。本发明的棉纤维的抗紫外线方法可适用于棉纺色织加工，工艺简单，成本低。用该种纤维制成的面料具有洗涤和穿着时二氧化钛粉体不脱落，抗紫外线性能持久，手感好的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种棉纤维的抗紫外线方法，属于纺织材料技术领域。
背景技术
随着科学技术的发展，生活水平的提高，人们对服装附加功能方面的要求也越来越高。棉纤维作为使用量最大的天然纤维素纤维，由其制成的针织或梭织面料具有良好的吸湿、透气性和穿着舒适性，因此非常适于做夏季服装。夏季强烈的户外紫外线照射会导致皮肤产生色素沉淀，严重的会引发皮肤癌，由于棉纤维本身抗紫外线能力较差，同时夏季面料都比较轻薄，这造成棉织物抗紫外线能力较差，因此有必要对其进行抗紫外线功能整理。
目前，棉织物的抗紫外线功能整理主要是通过将棉织物浸入含有具有抗紫外线功能的金属氧化物（如TiO2，ZnO等）的整理剂中进行整理，从而使棉织物具有抗紫外线功能。公开杂志《纺织学报》2006年第27卷第7期名称为《纤维素织物的纳米抗紫外线整理技术》的技术方案是将棉织浸入含有纳米ZnO的聚合物溶液中，采用浸轧、焙烘工艺，对棉织物进行抗紫外线整理。这种情况下，聚合物溶液会渗入织物的纱线间和纤维间，烘干过程中，聚合物固化，严重影响棉织物的手感、透气性、刚柔性等服用性能。
中国专利申请公布号CN101876144A，申请公布日期2010年11月03日，发明的名称为一种采用钛酸丁酯对棉织物进行改性的方法，该申请案公布了一种提高棉织物抗紫外线的方法。虽然它采用钛酸丁酯水热改性的方法对棉织物作抗紫外线整理，也确实解决了纳米颗粒容易产生团聚，颗粒与织物之间结合牢度差的问题，但是，其不足之处在于由于在成纱和织造过程中棉纤维相互挤压扭转，影响钛酸丁酯溶胶溶液渗入棉纤维内部，导致该方法中产生的二氧化钛大部分生成于棉织物纱线交织的间隙中，还有一部分存在于纱线中纤维的间隙中，这使得二氧化钛整理剂在棉织物的洗涤或穿着过程中极易从纤维表面脱落（洗涤时会污染其它衣物，穿着时脱落的粉尘状二氧化钛会对人体造成吸入性危害），影响棉织物的抗紫外线效果。另外，这些区域所生成的二氧化钛呈现为白色，使色织棉织上产生白色斑点，影响织物的外观，从而限制了该方法的产品使用范围。该方法还使棉织物的手感受到一定影响。
发明内容
针对上述存在问题，为了提高棉织物抗紫外线的能力及其耐洗涤性，本发明的目的在于提供一种棉纤维的抗紫外线方法，利用棉纤维天然的中腔结构，对棉纤维进行抗紫外线整理，使抗紫外线整理剂分散在棉纤维内部（棉纤维天然的中腔及棉纤维初生层和次生层），在赋予棉织物抗紫外线能力的同时，增强了棉织物的抗紫外线耐洗涤性。
为了达到上述目的，本发明是通过下术技术方案加以实现的：
一种棉纤维的抗紫外线方法，所述棉纤维的抗紫外线方法是指将棉纤维用钛酸丁酯与无水乙醇制成的溶胶溶液进行浸轧处理，再用水蒸汽进行处理，最后经清洗和烘干处理，从而获得具有抗紫外线功能的棉纤维，处理方法按以下步骤进行：
a 溶胶溶液的配制
将钛酸丁酯与无水乙醇混合，搅拌均匀配制成质量体积浓度为1g/L-5g/L的溶胶溶液；
b 棉纤维的浸轧
将棉纤维置于由a步骤配制的溶胶溶液中浸泡，其中，浴比为1:30-1:50，浸泡温度为20℃-40℃，浸泡时间为10min-20min，将浸泡后的棉纤维进行轧压，轧压压力为0.2MP-0.6MP；
c 棉纤维的水蒸汽处理
将经b步骤处理后的棉纤维进行水蒸汽处理，其中，水蒸汽的温度为60℃-80℃，处理时间为5min-10 min；
d 棉纤维的后处理
将经c步骤处理后的棉纤维进行清洗和烘干处理，烘干的温度为50℃-70℃。
所述的棉纤维为长绒棉或细绒棉中的一种。
由于采用了以上技术方案，本发明的技术特点在于：
由钛酸丁酯与无水乙醇配制成的溶胶溶液是一种液体，这种液体可以浸入到棉纤维天然的中腔及棉纤维初生层和次生层中存在的大量纳米缝隙和孔洞中。由于浸入棉纤维内部的溶胶溶液相对较少，附着在棉纤维间的大量溶胶溶液可以被轧压，而且轧压之后的溶液可以合理回收利用。因此，在加工过程中所需溶胶溶液量很少，从而可减少钛酸丁酯用量，具有成本低的优势。
采用水蒸汽对棉纤维进行处理，通过水蒸汽中的水与已吸入棉纤维的溶胶溶液中的钛酸丁酯产生水解反应，在棉纤维中生成二氧化钛，从而获得一种具有抗紫外线功能的棉纤维。水蒸汽中的水可使棉纤维中的钛酸丁酯相对缓慢均匀地水解成二氧化钛。如果棉纤维浸入含水的溶液中进行这种水解反应，会造成钛酸丁酯在棉纤维中水解成二氧化钛的速度不可控，使水解反应过于迅速和剧烈，会对棉纤维的强力造成较大的损伤，同时，在棉纤维中生成的纳米二氧化钛的粒径较本发明技术方案的大，最终导致棉织物的防紫外效果不及本方案的好。
经本发明技术方案制备的抗紫外线棉纤维，二氧化钛存在于纤维的内部。为了验证说明这一结论，对棉纤维采用电子显微扫描镜进行表征：图1是未经抗紫外线整理的棉纤维550℃煅烧后的扫描电镜照片；由于构成棉纤维的纤维素与空气中的氧气反应，未经抗紫外线整理的棉纤维经煅烧后呈现出不规则粉末状残留物。图2是采用本发明经抗紫外线整理的棉纤维550℃煅烧后的扫描电镜照片；可以看出，抗紫外线整理后的棉纤维在煅烧之后出现看到规则的直径在3 μm-5 μm的纤维状残留物，表示采用本发明抗紫外线整理之后，棉纤维内部出现了二氧化钛粒子将棉纤维粉末状残留物粘连在一起表现出纤维状，由于棉纤维本身的直径一般在20 μm左右，如果这种棉纤维的外部也存在二氧化钛，则经马弗炉煅烧后，纤维状残留物的直径至少应大于20 μm，而图2中纤维状残留物的直径只有3 μm-5 μm，这表明本发明所提供的技术方案可在棉纤维内部形成具有抗紫外线的二氧化钛。图3是采用本发明经抗紫外线整理的棉纤维横截面的扫描电镜照片；可以看出，抗紫外线整理后，抗紫外线整理剂二氧化钛填充在棉纤维的内部，表现为棉纤维的中腔不明显。
二氧化钛仅分部于棉纤维内部的这种结构，解决了在洗涤或穿着过程中会产生二氧化钛粉体脱落的问题。同时，这种棉纤可进行染色，再纺成纱线，织成面料。这解决了以棉织物形式进行抗紫外线整理时，由于白色二氧化钛会在有色面料上水解析出，造成织物上出现白色斑点的问题，从而使本发明提供的技术方案可以适应产品多花色的要求。与现有的以棉织物形式进行抗紫外线整理方法的面料相比，利用本发明获得的抗紫外线棉纤维所制成的面料具有手感好，穿着舒适的优点。这种抗紫外线棉纤维还可以与其它无或低抗紫外线纤维进行混纺，使最终产品具有抗紫外线功能。
附图说明
图1是未经抗紫外线整理的棉纤维550℃煅烧后的扫描电镜照片；
图2是采用本发明经抗紫外线整理的棉纤维550℃煅烧后的扫描电镜照片；
图3是采用本发明经抗紫外线整理的棉纤维横截面的扫描电镜照片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
一种棉纤维的抗紫外线方法，所述棉纤维的抗紫外线方法是指将棉纤维用钛酸丁酯与无水乙醇制成的溶胶溶液进行浸轧处理，再用水蒸汽进行处理，最后经清洗和烘干处理，从而获得具有抗紫外线功能的棉纤维，处理方法按以下步骤进行：
a 溶胶溶液的配制
将钛酸丁酯与无水乙醇混合，搅拌均匀配制成质量体积浓度为1g/L-5g/L的溶胶溶液。
b 棉纤维的浸轧
将棉纤维置于由a步骤配制的溶胶溶液中浸泡，其中，浴比为1:30-1:50，浸泡温度为20℃-40℃，浸泡时间为10min-20min，将浸泡后的棉纤维进行轧压，轧压压力为0.2MP-0.6MP。棉纤维为长绒棉或细绒棉中的一种。
c 棉纤维的水蒸汽处理
将经b步骤处理后的棉纤维进行水蒸汽处理，其中，水蒸汽的温度为60℃-80℃，处理时间为5min-10 min。
d 棉纤维的后处理
将经c步骤处理后的棉纤维进行清洗和烘干处理，烘干的温度为50℃-70℃。
具体实施例
实施例1
按上述工艺步骤：选用5g长绒棉作为待抗紫外线整理的棉纤维，称量0.25g钛酸丁酯与250ml无水乙醇混合，搅拌均匀配制成浓度为1g/L的溶胶溶液，将5g棉纤维浸入150ml已配制的溶胶溶液中，在20℃的条件下静置10min。将浸泡后的棉纤维进行轧压，轧压压力为0.2MP。将浸轧后的棉纤维在60℃的水蒸汽下进行水蒸汽处理，处理时间为5 min，用清水洗涤。将洗涤之后的棉纤维烘至干燥，烘干的温度为50℃。
将经该实施例抗紫外线处理之后的长绒棉纺纱织布，测试其纯棉织物的紫外线防护系数（UPF）为39.1。
实施例2
按上述工艺步骤：选用5g细绒棉作为待抗紫外线整理的棉纤维，称量0.75g钛酸丁酯与250ml无水乙醇混合，搅拌均匀配制成浓度为3g/L的溶胶溶液，将5g棉纤维浸入200ml已配制的溶胶溶液中，在30℃的条件下静置15min。将浸泡后的棉纤维进行轧压，轧压压力为0.4MP。将浸轧后的棉纤维在70℃的水蒸汽下进行水蒸汽处理，处理时间为7 min，用清水洗涤。将洗涤之后的棉纤维烘至干燥，烘干的温度为60℃。
将经该实施例抗紫外线处理之后的细绒棉纺纱织布，测试其纯棉织物的紫外线防护系数（UPF）为43.7。
实施例3
按上述工艺步骤：选用5g长绒棉作为待抗紫外线整理的棉纤维，称量1.5g钛酸丁酯与300ml无水乙醇混合，搅拌均匀配制成浓度为5g/L的溶胶溶液，将5g棉纤维浸入250ml已配制的溶胶溶液中，在40℃的条件下静置20min。将浸泡后的棉纤维进行轧压，轧压压力为0.6MP。将浸轧后的棉纤维在80℃的水蒸汽下进行水蒸汽处理，处理时间为10 min，用清水洗涤。将洗涤之后的棉纤维烘至干燥，烘干的温度为70℃。
将经该实施例抗紫外线处理之后的长绒棉纺纱织布，测试其纯棉织物的紫外线防护系数（UPF）为46.6。
Claims (2)
1.一种棉纤维的抗紫外线方法，其特征在于，所述棉纤维的抗紫外线方法是指将棉纤维用钛酸丁酯与无水乙醇制成的溶胶溶液进行浸轧处理，再用水蒸汽进行处理，最后经清洗和烘干处理，从而获得具有抗紫外线功能的棉纤维，处理方法按以下步骤进行：
a 溶胶溶液的配制
将钛酸丁酯与无水乙醇混合，搅拌均匀配制成质量体积浓度为1g/L-5g/L的溶胶溶液；
b 棉纤维的浸轧
将棉纤维置于由a步骤配制的溶胶溶液中浸泡，其中，浴比为1:30-1:50，浸泡温度为20℃-40℃，浸泡时间为10min-20min，将浸泡后的棉纤维进行轧压，轧压压力为0.2MPa-0.6MPa；
c 棉纤维的水蒸汽处理
将经b步骤处理后的棉纤维进行水蒸汽处理，其中，水蒸汽的温度为60℃-80℃，处理时间为5min-10 min；
d 棉纤维的后处理
将经c步骤处理后的棉纤维进行清洗和烘干处理，烘干的温度为50℃-70℃。
2.如权利要求1所述的一种棉纤维的抗紫外线方法，其特征在于：所述的棉纤维为长绒棉或细绒棉中的一种。
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