CN103981719A

CN103981719A - 一种聚苯胺二氧化钛防紫外导电织物的制备方法

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Publication number: CN103981719A
Application number: CN201410220702.0A
Authority: CN
Inventors: 田明伟; 曲丽君; 唐晓宁; 张宪胜; 孙亚宁; 朱士凤; 韩光亭
Original assignee: Qingdao University
Current assignee: Qingdao University
Priority date: 2014-05-23
Filing date: 2014-05-23
Publication date: 2014-08-13
Anticipated expiration: 2034-05-23
Also published as: CN103981719B

Abstract

本发明提供一种聚苯胺二氧化钛防紫外导电织物的制备方法，其特点是：包括以下步骤：预处理：将织物裁剪成所需尺寸若干片，置于浓度为1%-3%氢氧化钠溶液中，处理时间为30-60min，用蒸馏水洗涤至中性，置于50-65℃烘箱中烘干，待用；单体浸泡：将苯胺单体溶解于无水乙醇溶液中，加入不同质量的纳米二氧化钛粉体，在超声波机中超声处理；将预处理的织物放置到超声处理后的苯胺/二氧化钛混合溶液浸泡，通过两浸两轧处理织物；原位聚合：将织物放入氧化剂和掺杂酸的混合水溶液中进行原位聚合，将得到的织物水洗涤数次，置于50-65℃烘箱中烘干。工艺简单、合理，生产成本低，既能防紫外线，又具有导电的功能。

Description

一种聚苯胺二氧化钛防紫外导电织物的制备方法

技术领域

本发明属于纺织产品制造技术领域，涉及功能纺织面料加工技术，具体说一种聚苯胺二氧化钛防紫外导电织物的制备方法。

背景技术

众所周知，紫外线能促进人体内维生素D的合成，防止佝偻病，能起杀菌、保健等功能，所以接受适当的日光浴及紫外线照射有益于人体健康。但是，随着生态环境的不断恶化，太阳光中的紫外线含量不断增多，过量的紫外线辐照容易损伤人体皮肤，如产生皮炎、红斑，增加皮肤皱纹，降低免疫功能，甚至发生致癌，导致畸变等。考虑到某些领域中对紫外线防护功能的特殊需要，开发一种防紫外功能织物在实际生活中将有着重要的应用价值。

随着电子行业的快速发展，对导电性纺织品的需求越来越多，例如作为个人电脑和家电设备的电磁屏蔽干扰材料、地板和天花板的装饰材料、抗静电织物等。聚苯胺复合导电织物作为一种高技术、高附加价值产品可用于制作电磁波吸收织物、服装、覆盖物等，应用于医用、工业用等许多特殊领域，目前被认为是最有发展前途的导电织物之一。有研究表明聚苯胺电导率随放置时间的增加二逐渐下降，导电性能随时间变化的耐久性仍有待于进一步提高。

随着社会发展，人们对多功能防护服的需求越来越多。多功能复合整理是指赋予纺织品两种或多种功能的整理技术，如阻燃抗静电复合整理、抗静电／拒水拒油复合整理、防紫外线／拒水拒油复合整理、防紫外线／抗静电复合整理、抗菌／抗静电复合整理等。但是，目前各类功能性整理剂的作用较为单一，且单一功能整理剂之间存在相容性问题，有的难以同浴使用，有的甚至分步处理也难以达到相应的防护要求。此外，常用的多功能复合整理主要采用涂层工艺，导致织物手感发硬、透气性差，影响其服用性能。目前，关于防紫外导电性多功能纺织品的研究仍较少，将聚苯胺与二氧化钛复合以制备具有良好导电性及防紫外性能的多功能织物的研究仍鲜有报道。

申请号为201210454848.2、名称为“一种浸染技术制备的导电织物及其制备方法与应用”的中国发明专利申请公开了一种采用浸染技术制备导电织物的方法。申请号为201110199262.1、名称为“一种喷雾聚合制备复合导电织物的方法”的中国发明专利申请公开了一种采用喷雾聚合法制备导电织物的方法。虽然以上方法制备的导电织物柔韧性较好，导电性能较好，但是，制备过程较为繁杂，工艺条件要求相对较高，且所制备功能织物仅仅具有导电功能，不具备防紫外功能。

申请号为201010238318.5、名称为“一种智能防紫外织物的制备方法”的中国发明专利申请公开了一种智能防紫外织物的制备方法。该专利采用磁控溅射法，以纯金属钨为靶材，对基布进行溅射，制得智能防紫外织物。申请号为201210311081.8、名称为“防紫外线纯棉织物的整理方法”的中国发明专利申请公开了一种纯棉织物防紫外线整理的方法。以上方法制备的防紫外织物耐久性强，防紫外效果优良，但是，制备过程对织物性能损伤较大，且所得织物仅仅具有单一的防紫外功能。

申请号为201110256280.9、名称为“一种抗静电防紫外纺织品”的中国发明专利申请公开了一种抗静电防紫外纺织品后整理方法。其主要包括棉麻共混纺织纤维底层，针刺在棉麻共混纺织底层上的抗静电防紫外聚酯树脂涂层，所添加的抗静电剂为纳米硅酸酯和硅酸盐，防紫外剂为二氧化钛或氧化锌。虽然产品韧性优良，平整度好，不易变形，但是，制备方法主要采用物理针刺的方法，对工艺条件要求较高，且抗静电和导电性能仍有待于进一步提升。

纺织品功能化整理，尤其是多功能整理已成为当今纺织品开发和研究的主流。

如何研究开发一种既防紫外线，又具有导电性的多功能织物，这是目前亟待解决的技术课题。

发明内容

本发明为解决现有技术存在的问题，提供一种聚苯胺二氧化钛防紫外导电织物的制备方法，工艺简单、合理，生产成本低，既能防紫外线，又具有导电的功能。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种聚苯胺二氧化钛防紫外导电织物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）预处理：将织物裁剪成所需尺寸若干片，置于浓度为1%-3%氢氧化钠溶液中，浴比为1:20-50，水浴温度为70-90 ℃，处理时间为30-60 min以去除试样表面杂质及油脂，用蒸馏水洗涤至中性，置于50-65 ℃烘箱中烘干，待用；

（2）单体浸泡：将苯胺单体溶解于无水乙醇溶液中，体积比为1:2-5，加入不同质量的纳米二氧化钛粉体，占苯胺单体质量的10%-100 %，苯胺/二氧化钛的乙醇混合溶液在超声波机中超声处理5-15 min；将预处理的试样放置到超声处理后的苯胺/二氧化钛混合溶液，浸泡时间为60-90 min，通过两浸两轧处理试样，轧余率为80%-120 %；

（3）原位聚合：取出经单体浸泡的试样，放入氧化剂和掺杂酸的混合水溶液中进行原位聚合，反应时间为60-100 min，将得到的织物依次用丙酮和去离子水洗涤数次，置于50-65 ℃烘箱中烘干。

优选的，所用氧化剂为过硫酸铵、重铬酸钾、氯化铁中的一种或几种。

优选的，所用掺杂剂为盐酸、氯化铁、柠檬酸、对甲苯磺酸中的一种或几种。

优选的，所述织物的原料为棉、麻、粘胶、涤纶、锦纶、蚕丝、羊毛的一种或几种，所述织物的结构为机织、针织和非织造织物中的一种或几种。

本发明与现有技术相比有许多优点和积极效果：

本发明生产工艺简单，易于操作，产量较高，聚苯胺和二氧化钛含量较少时，电阻值即可低于400Ω·cm，紫外线防护系数（UPF）即可达到50（按照标准GB/T 18830-2002，UPF50+即达到防紫外线产品标准），导电性能和防紫外功能优良，且耐水洗性能良好。

附图说明

图1为未处理的锦纶织物扫描电镜图；

图2为经过本发明聚合处理后的防紫外导电锦纶织物扫描电镜图；

图3为未处理的涤纶非织造布扫描电镜图；

图4为经过本发明聚合处理后的多功能涤纶非织造布扫描电镜图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的说明。

本发明一种聚苯胺二氧化钛防紫外导电织物的制备方法的实施方式，包括以下步骤：

上述方法所用氧化剂为过硫酸铵、重铬酸钾、氯化铁中的一种或几种；所用掺杂剂为盐酸、氯化铁、柠檬酸、对甲苯磺酸中的一种或几种。

上述织物的原料为棉、麻、粘胶、涤纶、锦纶、蚕丝、羊毛的一种或几种，所述织物的结构为机织、针织和非织造织物中的一种或几种。

本发明的具体实施例如下：

实施例1：一种聚苯胺二氧化钛防紫外导电锦纶织物的制备方法，包括如下工序：

（1）预处理：将锦纶平纹织物裁剪成尺寸7 cm × 7 cm的正方形若干片，置于浓度为2%的氢氧化钠溶液中，浴比为1:40，水浴温度为80 ℃，处理时间为50 min以去除试样表面杂质及油脂。用蒸馏水洗涤至中性，置于60 ℃烘箱中烘干，待用。

（2）单体浸泡：将苯胺单体溶解于无水乙醇溶液中，体积比为1:3，加入一定质量的纳米二氧化钛粉体，占苯胺单体质量30%。苯胺/二氧化钛的乙醇混合溶液在超声波机中超声处理15 min，频率为40 kHz。将预处理的试样放置到超声处理后的苯胺/二氧化钛混合溶液，浸泡时间为80 min，通过两浸两轧处理试样，轧余率为100 %。

（3）原位聚合：取出经单体浸泡的试样，放入于过硫酸铵和苯胺单体的摩尔数为1:1.2，盐酸浓度为0.6 mol/L的水溶液中进行原位聚合，反应时间为100 min。将得到的织物依次用丙酮和去离子水洗涤数次，然后，置于65 ℃烘箱中烘干。

图1、图2分别为未处理锦纶织物扫描电镜图和经本发明聚合处理后防紫外导电锦纶织物扫描电镜图。

经测试，未经处理的锦纶织物表面比电阻为1×10¹²Ω·cm，UPF值为3.76。经本发明聚合处理后的防紫外导电锦纶织物防紫外性能和导电性能测试结果如下：表面电阻值为389 Ω·cm，且洗涤20次之后表面电阻值为435 Ω·cm；UPF值达到53.65，且洗涤20次之后UPF值仍能达到48.69。

实施例2：一种聚苯胺二氧化钛防紫外导电涤纶非织造布的制备方法，包括如下工序：

（1）预处理：将涤纶非织造布裁剪成尺寸10 cm × 10 cm的正方形若干片，置于浓度为3 %的氢氧化钠溶液中，浴比为1: 30，水浴温度为70 ℃，处理时间为60 min以去除试样表面杂质及油脂。用蒸馏水洗涤至中性，置于55 ℃烘箱中烘干，待用。

（2）单体浸泡：将苯胺单体溶解于无水乙醇溶液中，体积比为1: 2，加入一定质量的纳米二氧化钛粉体，占苯胺单体质量50%。苯胺/二氧化钛的乙醇混合溶液在超声波机中超声处理10 min，频率为60 kHz。将预处理的试样放置到超声处理后的苯胺/二氧化钛混合溶液，浸泡时间为90 min，通过两浸两轧处理试样，轧余率为120 %。

（3）原位聚合：取出经单体浸泡的试样，放入于过硫酸铵和苯胺单体的摩尔数为1: 1，盐酸浓度为0.5 mol/L的水溶液中进行原位聚合，反应时间为80 min。将得到的织物依次用丙酮和去离子水洗涤数次，然后，置于55 ℃烘箱中烘干。

图3、图4分别为未处理的涤纶非织造布扫描电镜图和经过本发明聚合处理后的多功能涤纶非织造布扫描电镜图。

经测试，未经处理的涤纶非织造布表面比电阻为1×10¹²Ω·cm，UPF值为4.02。本发明处理后的多功能涤纶非织造布防紫外性能和导电性能测试结果如下：表面电阻值为490 Ω·cm，且洗涤20次之后表面电阻值为532 Ω·cm；UPF值达到53.22，且洗涤20次之后UPF值仍能达到46.72。

实施例3：一种聚苯胺二氧化钛防紫外导电棉织物的制备方法，包括如下工序：

（1）预处理：将棉织物裁剪成尺寸6 cm × 6 cm的正方形若干片，置于浓度为1%的氢氧化钠溶液中，浴比为1:50，水浴温度为70 ℃，处理时间为40 min以去除试样表面杂质及油脂。用蒸馏水洗涤至中性，置于55 ℃烘箱中烘干，待用。

（2）单体浸泡：将苯胺单体溶解于无水乙醇溶液中，体积比为1:3，加入一定质量的纳米二氧化钛粉体，占苯胺单体质量20 %。苯胺/二氧化钛的乙醇混合溶液在超声波机中超声处理10 min，频率为60 kHz。将预处理的试样放置到超声处理后的苯胺/二氧化钛混合溶液，浸泡时间为70 min，通过两浸两轧处理试样，轧余率为90 %。

（3）原位聚合：取出经单体浸泡的试样，放入于过硫酸铵和苯胺单体的摩尔数为1:1.1，盐酸浓度为0.6 mol/L的水溶液中进行原位聚合，反应时间为70 min。将得到的织物依次用丙酮和去离子水洗涤数次，然后，置于55 ℃烘箱中烘干。

经测试，未经处理的棉织物表面比电阻为1×10⁷Ω·cm，UPF值为2.75。本发明聚合整理后的棉织物防紫外性能和导电性能测试结果如下：表面电阻值为415 Ω·cm，且洗涤20次之后表面电阻值为482 Ω·cm；UPF值达到55.31，且洗涤20次之后UPF值仍能达到50.96。

本发明制得的多功能织物具有优良的导电性能和耐久性能，这是由于：聚苯胺的蜂窝状结构所组成的连续网络有助于电导率的提高，另外，纳米二氧化钛粒子嵌入到聚苯胺大分子链，相互结合形成网状结构，可以使聚苯胺大分子链的排列更加有序，减少氧化作用的发生，保持功能织物表面电阻值的耐久性。

本发明制得的多功能织物具有优良的防紫外性能和耐水洗能，这是由于：聚苯胺均匀沉积在纤维表面，使纤维间空隙减小，紫外线通过织物时的透过量下降，因此，紫外线屏蔽性能有所提高。而纳米二氧化钛粒子与聚苯胺大分子链相互结合形成连续的网状结构,对紫外线可以起到良好的屏蔽作用。另外，纳米二氧化钛粒子和聚苯胺之间的紧密嵌合,有利于功能织物防紫外效果耐水洗性能的改善。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims

1. 一种聚苯胺二氧化钛防紫外导电织物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.按照权利要求1所述的聚苯胺二氧化钛防紫外导电织物的制备方法，其特征在于，所用氧化剂为过硫酸铵、重铬酸钾、氯化铁中的一种或几种。

3.按照权利要求1或2所述的聚苯胺二氧化钛防紫外导电织物的制备方法，其特征在于，所用掺杂剂为盐酸、氯化铁、柠檬酸、对甲苯磺酸中的一种或几种。

4.按照权利要求1或2所述的聚苯胺二氧化钛防紫外导电织物的制备方法，其特征在于，所述织物的原料为棉、麻、粘胶、涤纶、锦纶、蚕丝、羊毛的一种或几种，所述织物的结构为机织、针织和非织的一种或几种。

5.按照权利要求1或2所述的聚苯胺二氧化钛防紫外导电织物的制备方法，其特征在于，所述织物的原料为棉、麻、粘胶、涤纶、锦纶、蚕丝、羊毛的一种或几种，所述织物的结构为机织、针织和非织的一种或几种。