CN104947411B - 多功能织物料浆组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了本发明属于多功能织物技术领域，涉及一种多功能织物料浆，具体是涉及一种抗菌保暖防电磁辐射织物料浆组合物，并且还涉及其制作方法。本发明的多功能织物料浆组合物主要由去离子水、纳米二氧化钛、纳米氧化铈、纳米碳化硅、负载金属碳纳米管、纳米碳化钛等组份组成。本发明多功能料浆采用真空‑高压反复浸渍技术，使得浸渍液中有效组份快速与纺织面料结合，浸渍后的面料经久耐洗而不丧失其有效功能，纺织面料功能化方式简单，无需反复处理多次在不同功能的浸渍液中处理，降低生产成本，绿色环保。

Description

多功能织物料浆组合物及其制备方法

技术领域

本发明属于多功能织物技术领域，涉及一种多功能织物料浆，具体是涉及一种抗菌保暖防电磁辐射织物料浆组合物，并且还涉及其制作方法。

背景技术

随着社会发展和科技进步，电子电器产品的使用越来越广泛，电子电器产品一方面给人们生活带来了极大的便利，但另一方面也造成了电磁污染，并且电磁波污染已成为了继空气污染、水系污染和噪声污染之后的第四大污染源。各种电子设备，包括家用电器和照明灯具等，在正常工作时都会产生各种不同的波长和频率电磁波，超量的电磁波辐射能引起人体的大脑、神经、生殖、心血管、血液和免疫等系统和组织的结构或功能发生变化。

目前产业化的防电磁辐射纺织面料主要是金属纤维混纺类面料，采用微米级不锈钢纤维与棉花、涤纶或其他纤维的混纺，由于不锈钢纤维比重和刚性较大，混纺纱线的号数大多在150dtex以下，仅仅适用于织造厚重类面料，而且这种织物存在对电磁辐射屏蔽效果差、有失透气性并且手感僵硬的欠缺。随着消费者对防电磁辐射纺织面料要求不断提高，如何开发一种既可以居家使用，又可预防各类家用电器辐射的轻薄纺织面料，一直是本领域学者研究的重点与难点，而多功能织物料浆的研发与应用是本技术问题的关键所在。

随着人们对服饰和寝装用品的绿色环保意识的增强，除了要求纺织面料具有防止电磁波辐射的良好功能外，还期望其具有天然环保、抗菌、保暖、健康保健和亲肤等功效。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种抗菌保暖防电磁辐射织物料浆及其制备方法，使用本发明制备的织物料浆浸染的面料，其对电磁波具有良好的防辐射效果藉以避免电磁污染影响，同时面料的还具有吸附、除臭、吸湿排汗、蓄热保暖、抑菌防霉和良好的远红外与负离子发射、抗紫外线等性能。

本发明的技术方案是这样实现的：

多功能织物料浆组合物，主要由下列重量份的原料组成，去离子水65-70份、纳米二氧化钛3.5-6.8份、纳米氧化铈1-4份、纳米碳化硅3-10份、负载金属碳纳米管0.5-3份、纳米碳化钛2-6份、纳米氧化锌4-5份、纳米三氧化二铁1-3份、竹炭1-2份、金属/石墨烯1-2份、纳米氧化锆2-5份、纳米氮化硅1-2份、纳米氧化镍1-5份、纳米四氧化三铁1-2份、硫酸钡1-5份、氯化银1-5份、电气石1-4份、离子液体10-20份、表面处理剂1-10份、分散剂1-10份、添加剂1-5份。

所述负载金属碳纳米管中所述负载的金属选自镍、银、铜、钴中一种或几种。

所述金属/石墨烯中所述的金属为镍、银、铜、钴中一种或几种。

所述离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑己基硫酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐中的一种或几种。

所述表面处理剂为油酸、丙烯酸、苯甲酸、苯甲酰胺、脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、N-烷基葡萄糖双子表面活性剂、N，N，N’，N’-四甲基-N-去氢枞基-N’-十二烷基-二溴化-1,4-丁二铵中的一种或几种。

所述分散剂为聚乙二醇、羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺、聚乙烯基吡咯烷酮、羟乙基纤维素中的一种或几种。

所述添加剂为过硫酸铵、过硫酸钠、过氧苯酰胺、γ―氨丙基三乙氧基硅烷、三乙醇胺中一种或几种。

多功能织物料浆组合物制备方法，包含以下方法步骤：(1)按重量份将离子液体、表面处理剂、分散剂、添加剂依次添加去离子水中，机械搅拌5-30min，转速为100-300r/min；(2)依据重量份将剩余组份在惰性气体保护、超声波粉碎机的作用下添加到步骤(1)所述的体系中，继续超声分散5-15min，超声波功率400-1000W，频率20-23kHz；冷却至室温即制得多功能织物料浆组合物。

所述的多功能织物料浆组合物制备方法，其特征在于：方法步骤(2)中惰性气体为氮气或氩气。

本发明的作用原理：

防辐射吸波材料对入射电磁波实现有效吸收，将电磁波能量转换为热能或其它形式的能量而损耗掉。该材料应具备两个特性即波阻抗匹配特性和衰减特性。波阻抗匹配特性即创造特殊的边界条件是入射电磁波在材料介质表面的反射系数r最小，从而尽可能的从表面进入介质内部。衰减特性是指进入材料内部的电磁波因损耗而被迅速吸收。损耗大小，可用电损耗因子和磁损耗因子来表征。要提高介质吸波效能，其基本途径是提高介质电导率，增加极化“摩擦”和磁化“摩擦”，同时还要满足阻抗匹配条件，使电磁波不反射而进入介质内部被吸收。而对于单一组元的吸收体，阻抗匹配和强吸收要同时满足常常会有矛盾，因此有必要进行材料多元复合，以便调节电磁参数，使之尽可能在匹配条件下，提高吸收损耗能力。尽管提高吸收介质的导电率是增加损耗的重要手段，但电导率达到金属特性时，反射系数r趋近于1，将远离匹配条件，金属作为导电吸收剂一般以超细粉状复合到其它介质中。本发明浸渍液中添加多种吸波材料，构建最佳吸波复合材料，最大程度的降低反射系数。

与现有技术相比，本发明具有的有益技术效果：

1、能赋予成品以抗菌防辐射保暖的功能，使成品功能进一步多样化，具有良好的抗菌性能。

2、本发明采用真空-高压反复浸渍技术，使得浸渍液中有效组份快速与纺织面料结合，浸渍后的面料经久耐洗而不丧失其有效功能，纺织面料功能化方式简单，无需反复处理多次在不同功能的浸渍液中处理，降低生产成本，绿色环保。

3、将离子液体引入浸渍液中，增强纳米粉体与水基组份的相容性，另外离子液体与表面处理剂协同作用，有助于体系中微乳液的形成，降低各组份间的界面张力，有助于纳米粉体分散，减少纳米粉体团聚。

4、制得的成品具有远红外发射功能，具有良好的保暖性和保健性，其外观、手感、耐洗涤性与常规涤纶短纤维无明显差别。

5、经浸渍液处理后的纺织面料，除具备纺纺织面料的原有特性如柔软、吸汗导湿、透气良好、色彩艳丽等特点外，还能产生负氧离子、免受电磁波影响调节周围环境使人体身心受益。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限制。

1.原料来源说明：纳米粉体购自南京先丰纳米材料科技有限公司，未经处理，直接使用；其余原料组份购自国药集团化学试剂有限公司，未经处理，直接使用；去离子水自制。

2.仪器设备：JY99-IIDN超声波粉碎机，宁波新芝生物科技股份有限公司；搅拌机，上海世赫机电设备有限公司。

实施例1

多功能织物料浆组合物，主要由下列重量份的原料组成，去离子水65份、纳米二氧化钛3.5份、纳米氧化铈1份、纳米碳化硅3份、负载金属碳纳米管0.5份、纳米碳化钛2份、纳米氧化锌4份、纳米三氧化二铁1份、竹炭1份、金属/石墨烯1份、纳米氧化锆2份、纳米氮化硅1份、纳米氧化镍1份、纳米四氧化三铁1份、硫酸钡1份、氯化银1份、电气石1份、离子液体10-份、表面处理剂1份、分散剂1份、添加剂1份。

所述负载金属碳纳米管中所述负载的金属选自镍。

所述金属/石墨烯中所述的金属为银。

所述离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑己基硫酸盐。

所述表面处理剂为油酸。

所述分散剂为聚乙二醇。

所述添加剂为过硫酸铵。

多功能织物料浆组合物制备方法，包含以下方法步骤：(1)按重量份将离子液体、表面处理剂、分散剂、添加剂依次添加去离子水中，机械搅拌5min，转速为100r/min；(2)再将其他组份在氮气保护、超声波粉碎机的作用下添加到上述体系中，继续超声分散5min，超声波功率400W，频率20kHz；冷却至室温即制得多功能织物料浆组合物。

布料浸染的方法：取待浸染纺织布料浸渍在本发明制备的多功能织物料浆组合物中，常温常压浸渍5min后，将浸渍体系抽取至负压，真空度：0.055MPa，浸渍时间5min，后再将体系压力增至1.5MPa，继续浸渍，浸渍时间5min，完成一次全浸渍，反复2次，取出纺织面料，甩干，并在真空干燥箱中烘干，真空度：0.055MPa，温度：60℃即得多功能纺织面料。

实施例2

多功能织物料浆组合物，主要由下列重量份的原料组成，去离子水70份、纳米二氧化钛6.8份、纳米氧化铈4份、纳米碳化硅10份、负载金属碳纳米管3份、纳米碳化钛6份、纳米氧化锌5份、纳米三氧化二铁3份、竹炭2份、金属/石墨烯2份、纳米氧化锆5份、纳米氮化硅2份、纳米氧化镍5份、纳米四氧化三铁2份、硫酸钡5份、氯化银5份、电气石4份、离子液体20份、表面处理剂10份、分散剂10份、添加剂5份。

所述负载金属碳纳米管中所述负载的金属选自银。

所述金属/石墨烯中所述的金属为镍。

所述离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐.

所述表面处理剂为脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚。

所述分散剂为乙烯基吡咯烷酮。

所述添加剂为过γ―氨丙基三乙氧基硅烷。

多功能织物料浆组合物在床上用品的应用。

多功能织物料浆组合物制备方法，包含以下方法步骤：(1)按重量份将离子液体、表面处理剂、分散剂、添加剂依次添加去离子水中，机械搅拌30min，转速为300r/min；(2)再将其他组份在氮气保护、超声波粉碎机的作用下添加到上述体系中，继续超声分散15min，超声波功率1000W，频率23kHz；冷却至室温即制得多功能织物料浆组合物。

布料浸染的方法：取待浸染纺织布料浸渍在本发明制备的多功能织物料浆组合物中，常温常压浸渍20min后，将浸渍体系抽取至负压，真空度0.090MPa，浸渍时间10min，后再将体系压力增至3.5MPa,继续浸渍，浸渍时间15min，完成一次全浸渍，反复5次，取出纺织面料，甩干，并在真空干燥箱中烘干，真空度：0.090MPa，温度：90℃即得多功能纺织面料。

实施例3

多功能织物料浆组合物，主要由下列重量份的原料组成，去离子水67份、纳米二氧化钛4.1份、纳米氧化铈2份、纳米碳化硅5份、负载金属碳纳米管0.8份、纳米碳化钛3份、纳米氧化锌4.1份、纳米三氧化二铁1.5份、竹炭1.4份、金属/石墨烯1.3份、纳米氧化锆2.2份、纳米氮化硅1.1份、纳米氧化镍1.5份、纳米四氧化三铁1.1份、硫酸钡2份、氯化银2.2份、电气石2份、离子液体15份、表面处理剂2份、分散剂3份、添加剂2份。

所述负载金属碳纳米管中所述负载的金属选自铜、银和镍，重量份为：0.3份、0.3份和0.2份。

所述金属/石墨烯中所述的金属为钯和银，重量份分别为0.4份和0.9份。

所述离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐和1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐，重量份分别为：5份、4份和6份。

所述表面处理剂为脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、N-烷基葡萄糖双子表面活性剂和N，N，N’，N’-四甲基-N-去氢枞基-N’-十二烷基-二溴化-1,4-丁二铵，重量份分别为0.8份、0.2份和1.0份。

所述分散剂为聚乙二醇、羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺、聚乙烯基吡咯烷酮和羟乙基纤维素，重量份分别为：0.6份、0.2份、0.8份、0.3份和1.1份。

所述添加剂为过硫酸铵、过硫酸钠、过氧苯酰胺、γ―氨丙基三乙氧基硅烷、三乙醇胺，重量份分别为：0.4份、0.4份、0.4份、0.4份和0.4份。

多功能织物料浆组合物制备方法，包含以下方法步骤：(1)按重量份将离子液体、表面处理剂、分散剂、添加剂依次添加去离子水中，机械搅拌10min，转速为120r/min,(2)再将其他组份在氮气保护、超声波粉碎机的作用下添加到上述体系中，继续超声分散8min，超声波功率500W，频率21kHz；冷却至室温即制得多功能织物料浆组合物。

布料浸染的方法：取待浸染纺织布料浸渍在本发明制备的多功能织物料浆组合物中，常温常压浸渍10min后，将浸渍体系抽取至负压，真空度:0.065MPa，浸渍时间6min，后再将体系压力增至2.0MPa，继续浸渍，浸渍时间8min，完成一次全浸渍，反复3次，取出纺织面料，甩干，并在真空干燥箱中烘干，真空度：0.065MPa，温度：70℃即得多功能纺织面料。

实施例4

多功能织物料浆组合物，主要由下列重量份的原料组成，去离子水68份、纳米二氧化钛4.9份、纳米氧化铈3份、纳米碳化硅6份、负载金属碳纳米管1份、纳米碳化钛4份、纳米氧化锌4.7份、纳米三氧化二铁2.1份、竹炭1.7份、金属/石墨烯1.5份、纳米氧化锆3.0份、纳米氮化硅1.4份、纳米氧化镍2.9份、纳米四氧化三铁1.5份、硫酸钡3份、氯化银3.6份、电气石3份、离子液体18份、表面处理剂4份、分散剂5份、添加剂3份。

所述负载金属碳纳米管中所述负载的金属选自钴。

所述金属/石墨烯中所述的金属为银。

所述离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑己基硫酸盐。

所述表面处理剂为油酸。

所述分散剂为聚乙烯基吡咯烷酮。

所述添加剂为过硫酸铵。

多功能织物料浆组合物制备方法，包含以下方法步骤：(1)按重量份将离子液体、表面处理剂、分散剂、添加剂依次添加去离子水中，机械搅拌15min，转速为190r/min,(2)再将其他组份在氮气保护、超声波粉碎机的作用下添加到上述体系中，继续超声分散10min，超声波功率700W，频率22kHz；冷却至室温即制得多功能织物料浆组合物。

布料浸染的方法：取待浸染纺织布料浸渍在本发明制备的多功能织物料浆组合物中，常温常压浸渍12min后，将浸渍体系抽取至负压，真空度:0.075MPa，浸渍时间7min，后再将体系压力增至2.5MPa,继续浸渍，浸渍时间12min，完成一次全浸渍，反复4次，取出纺织面料，甩干，并在真空干燥箱中烘干，真空度：0.075MPa，温度：80℃即得多功能纺织面料。

实施例5

多功能织物料浆组合物，主要由下列重量份的原料组成，去离子水69份、纳米二氧化钛5.7份、纳米氧化铈3.5份、纳米碳化硅9份、负载金属碳纳米管2份、纳米碳化钛5份、纳米氧化锌4.9份、纳米三氧化二铁2.8份、竹炭1.9份、金属/石墨烯1.8份、纳米氧化锆4.8份、纳米氮化硅1.8份、纳米氧化镍4.5份、纳米四氧化三铁1.8份、硫酸钡4.4份、氯化银4份、电气石2.5份、离子液体13份、表面处理剂8份、分散剂6份、添加剂4份。

所述负载金属碳纳米管中所述负载的金属选自镍。

所述金属/石墨烯中所述的金属为银。

所述离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑己基硫酸盐。

所述表面处理剂为N-烷基葡萄糖双子表面活性剂。

所述分散剂为聚丙烯酰胺。

所述添加剂为过氧苯酰胺。

多功能织物料浆组合物制备方法，包含以下方法步骤：(1)按重量份将离子液体、表面处理剂、分散剂、添加剂依次添加去离子水中，机械搅拌28min，转速为280r/min,(2)再将其他组份在氩气保护、超声波粉碎机的作用下添加到上述体系中，继续超声分散14min，超声波功率900W，频率20.5kHz；冷却至室温即制得多功能织物料浆组合物。

布料浸染的方法：取待浸染纺织布料浸渍在本发明制备的多功能织物料浆组合物中，常温常压浸渍18min后，将浸渍体系抽取至负压，真空度：0.085MPa，浸渍时间5-10min，后再将体系压力增至3.0MPa,继续浸渍，浸渍时间14min，完成一次全浸渍，反复3次，取出纺织面料，甩干，并在真空干燥箱中烘干，真空度：0.075MPa，温度：88℃即得多功能纺织面料。

防电磁波辐射性由纺织品电磁波屏蔽性能测试仪(XF型)通过对织物进行扫描，测试各点在不同频率段的防电磁波辐射性能(扫描频率段30-1000MHz，频率间隔10MHz)；耐水洗性按GB/T12490-2014标准，将织物在30℃水中加入5％洗涤剂，洗涤晾干，如此反复5次，对洗涤后样品再次测定其电磁屏蔽效能，比较水洗前后两者之间的差异；抗菌性能依照GB/T 20944.3-2008，纺织品抗菌性能的评价第3部分测定；远红外性能依据GB/T30127-2013纺织品远红外性能的检测和评价测定。

表1料浆组合物浸染面料前后性能对比

Claims (7)

1.多功能织物料浆组合物，其特征在于：主要由下列重量份的原料组成，去离子水65-70份、纳米二氧化钛3.5-6.8份、纳米氧化铈1-4份、纳米碳化硅3-10份、负载金属碳纳米管0.5-3份、纳米碳化钛2-6份、纳米氧化锌4-5份、纳米三氧化二铁1-3份、竹炭1-2份、金属/石墨烯1-2份、纳米氧化锆2-5份、纳米氮化硅1-2份、纳米氧化镍1-5份、纳米四氧化三铁1-2份、硫酸钡1-5份、氯化银1-5份、电气石1-4份、离子液体10-20份、表面处理剂1-10份、分散剂1-10份、添加剂1-5份；所述离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑己基硫酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐中的一种或几种；所述表面处理剂为油酸、丙烯酸、苯甲酸、苯甲酰胺、脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、N-烷基葡萄糖双子表面活性剂、N，N，N’，N’-四甲基-N-去氢枞基-N’-十二烷基-二溴化-1,4-丁二铵中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的多功能织物料浆组合物，其特征在于，所述负载金属碳纳米管中所述负载的金属选自镍、银、铜、钴中一种或几种。

3.根据权利要求1所述的多功能织物料浆组合物，其特征在于，所述金属/石墨烯中所述的金属为镍、银、铜、钴中一种或几种。

4.根据权利要求1所述的多功能织物料浆组合物，其特征在于，所述分散剂为聚乙二醇、羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺、聚乙烯基吡咯烷酮、羟乙基纤维素中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的多功能织物料浆组合物，其特征在于，所述添加剂为过硫酸铵、过硫酸钠、过氧苯酰胺、γ―氨丙基三乙氧基硅烷、三乙醇胺一种或几种。

6.权利要求1所述的多功能织物料浆组合物的制备方法，其特征在于：包含以下方法步骤：(1)按重量份将离子液体、表面处理剂、分散剂、添加剂依次添加去离子水中，机械搅拌5-30min，转速为100-300r/min；(2)依据重量份将剩余组份在惰性气体保护、超声波粉碎机的作用下添加到步骤(1)所述的体系中，继续超声分散5-15min，超声波功率400-1000W，频率20-23kHz；冷却至室温即制得多功能织物料浆组合物。

7.根据权利要求6所述的多功能织物料浆组合物制备方法，其特征在于：所述方法步骤中,所述(2)中惰性气体为氮气或氩气。