CN105239366A

CN105239366A - 一种织物增深剂及其制备方法和在涤纶织物增深中的应用

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Publication number: CN105239366A
Application number: CN201510627843.9A
Authority: CN
Inventors: 杨雷; 蒋慧; 冯晓磊; 沈一峰
Original assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Current assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority date: 2015-09-28
Filing date: 2015-09-28
Publication date: 2016-01-13

Abstract

本发明公开了一种织物增深剂及其制备方法和在涤纶织物增深中的应用，该织物增深剂由以下重量份的原料制成：二氧化硅分散液50～150份；水50～300份；聚乙二醇0.075～13.5份；其中，所述的二氧化硅分散液中二氧化硅的固含量(重量百分数)为20％～40％。织物增深剂的快速制备方法，包含以下步骤：将二氧化硅分散液以水稀释，再加入聚乙二醇(PEG)，混合均匀，得到织物增深剂。本发明通过将二氧化硅颗粒分散液与适量聚乙二醇(PEG)掺混而制备，制备方法简单快速，易于实施。通过简单浸渍工艺整理涤纶织物，后经焙烘，织物增深效果明显且具有耐久性。

Description

一种织物增深剂及其制备方法和在涤纶织物增深中的应用

技术领域

本发明涉及织物增深剂技术领域，具体涉及一种织物增深剂及其制备方法和在涤纶织物增深中的应用。

背景技术

在众多纤维品种中，涤纶及真丝纤维表面平滑，与空气的折射率差值大(涤纶：0.73；真丝：0.60)，入射光被大量反射，透射进入纤维的光强小，造成染料发色效率低，织物很难呈现特浓色风格。而对于细旦及超细旦涤纶纤维，此现象尤为明显。

织物增深整理是指在不增加染料用量的前提下，实现织物深色化的一种整理方式。现有增深整理技术中，常采用有机氟、硅树脂整理，在织物表面形成一层均质减反射树脂膜；或采用溶胶-凝胶法在织物表面构筑多孔结构减反射膜。前者由于树脂形成的均质膜折射率单一及其自身疏水特性，导致整理后布面色彩还原性差，吸湿性降低，限制其应用。后者，膜中引入了纳米多孔结构，能够显著降低织物表面折射率，且溶胶-凝胶法不仅具有成膜均匀性好,成本低，加工温度低，对织物吸湿性影响小等特点，还可以通过调节孔隙率灵活控制膜的折射率，吸引了广泛的关注。

现有利用溶胶-凝胶法制备的增深剂，多采用对纳米硅溶胶进行化学改性，使其表面偶联活性基团。中国专利《表面连接β-硫酸酯乙基砜官能团的纳米二氧化硅及其制备方法》(申请号：201310401620.1)通过偶联改性将β-硫酸酯乙基砜官能团固着在硅溶胶表面。整理时，溶胶表面β-硫酸酯乙基砜官能团能与真丝纤维上氨基、羟基等活性基团化学成键，在丝织物表面稳定固着，增深效果明显。但是，制备该增深剂所需步骤较多，工艺复杂，需添加使用多种有机溶剂，时耗较久，固含量低，增加了助剂的仓储及运输成本。中国专利《二氧化硅减反射涂层液及其制备方法和在涤纶织物中应用》(申请号：201410412286.4)提出以硅烷偶联剂对市售硅溶胶进行一步改性，使硅溶胶表面偶联上具有反应活性的烷氧基团。整理过程中，二氧化硅粒子间能发生缩合交联反应，在织物表面形成纳米多孔结构，实现减反射增深。对比前者，该方法只需一步改性，但是偶联反应仍需较长时间，且在增深整理时，需通过调节整理液pH值实现硅溶胶对织物的吸附。此外，文献《Sol-GelProcessingbyAgingandPoreCreatorAdditionforPorousSilicaAntireflectiveCoatings》(JournalofSol-GelScienceandTechnology2002,25,215–221,)公开了一种基于PEG与SiO₂掺混，制备减反射膜的方法。该方法以PEG为制孔剂，首先将PEG与SiO₂混合制得涂膜液；经涂膜后的基材经400℃高温煅烧去除PEG，硅溶胶膜内形成纳米孔隙，从而被赋予减反射性能，然而该方法仅适用于耐高温基材，而难应用于织物；此外，所用SiO₂的质量浓度仅为2.6％，而为了得到高孔隙率，制孔剂PEG的质量浓度高达SiO₂的三倍。

因此，开发可简单快速制备、有效物质浓度高的织物用增深剂，并开发与之配套的耐久增深整理技术极具意义。

发明内容

本发明提供了一种织物增深剂及其制备方法和在涤纶织物增深中的应用，通过将二氧化硅颗粒分散液与适量聚乙二醇(PEG)掺混而制备，制备方法简单快速，易于实施。通过简单浸渍工艺整理织物，后经焙烘，织物增深效果明显且具有耐久性。

一种织物增深剂，由以下重量份的原料制成：

二氧化硅分散液50～150份；

水50～300份；

聚乙二醇0.075～13.5份；

其中，所述的二氧化硅分散液中二氧化硅的固含量(重量百分数)为20％～40％。

本发明提供的织物增深剂中，聚乙二醇(PEG)能与表面富含羟基的二氧化硅间形成氢键。因Zeta电位值下降，二氧化硅颗粒分散稳定性适当降低，并在增深整理焙烘干燥时无规堆积形成疏松膜堆。因此，虽然PEG仍位于膜堆内，但膜堆仍然具有多孔结构，及较低折光指数，并能减少入射光在织物表面的反射率，赋予织物深色效果。与此同时，膜堆借助涤纶焙烘时的高温塑化，牢固粘合在纤维表面，增深具有耐久性。

以下作为本发明的优选技术方案：

所述的织物增深剂，由以下重量份的原料制成：

二氧化硅分散液50～100份；

水100～180份；

聚乙二醇1.5～6.3份；

其中，所述的二氧化硅分散液中二氧化硅的固含量(重量百分数)为20％～40％，进一步优选为30％。

二氧化硅分散液可采用市售的商品二氧化硅水分散液，固含量为20％～40％。由于该市售硅溶胶表面富含羟基，整理后涤纶及真丝织物的吸湿性能够得到明显改善。二氧化硅分散液具体可采用浙江宇达化工有限公司生产的型号为ZS-30的产品。

所述的聚乙二醇为二氧化硅分散液中二氧化硅质量的5％～30％。所述的聚乙二醇的数均分子量为150～1000，如具体可采用PEG200、PEG400、PEG600中的一种。

所述的织物增深剂中二氧化硅的质量百分数为5％～15％。此浓度范围，既避免浓度过高时二氧化硅与PEG混合溶液失稳，而且避免因浓度过低带来的贮存以及运输成本的增加。

所述的二氧化硅分散液中二氧化硅的平均粒径为15nm～40nm。所述的水为去离子水。在此范围内，二氧化硅粒径远小于纤维直径，避免对整理后织物的手感及服用舒适性造成影响，且避免粒径过大而引起整理后织物表面粗糙度增大，以及由此造成的光散射和织物泛白。

一种织物增深剂的快速制备方法，包含以下步骤：

将二氧化硅分散液以水稀释，再加入聚乙二醇(PEG)，混合均匀，得到织物增深剂。

本发明制备的织物增深剂可用于涤纶织物的增深中，也可以用于真丝织物的增深中。

在涤纶织物的增深中的应用，具体包括：将10～30重量份织物增深剂加入到100重量份的水中，形成增深整理液，并将涤纶织物浸入增深整理液中，采用浸渍法对涤纶织物进行整理，最后，从增深整理液中取出涤纶织物，并焙烘，完成涤纶织物的增深。

在涤纶织物的增深中，作为优选，所述的浸渍法的条件：浸渍温度为40～80℃，时间为20～50min。

作为优选，所述的焙烘的条件：焙烘温度为120℃～170℃，时间为15s～30s。

在真丝织物的增深中的应用，具体包括：将10～30重量份织物增深剂加入到100重量份的水中，形成增深整理液，并将真丝织物浸入增深整理液中，采用浸渍法对真丝织物进行整理，最后，从增深整理液中取出真丝织物，并焙烘，完成真丝织物的增深。

在真丝织物的增深中，作为优选，所述的浸渍法的条件：浸渍温度为40～80℃，时间为20～50min。

作为优选，所述的焙烘的条件：焙烘温度为90℃～130℃，时间为15s～30s。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明提供了快速制备涤纶及真丝织物增深剂的方法以及涤纶及真丝织物用增深剂。以纳米二氧化硅颗粒为主要成分，通过加入的聚乙二醇(PEG)与二氧化硅表面羟基间形成氢键，而适当降低二氧化硅颗粒在分散液中稳定性。将其浸涂于织物表面，在颗粒堆积过程中，由于稳定性下降，粒子在织物表面无规堆积形成具有稳定结构的纳米多孔膜堆。入射光在膜中多个界面处发生反射后，因相位逆转而相消，有效降低入射光在织物表面反射率，增加透射光和提高染料发色效率，实现增深。该增深剂制备方法不仅简单快速，易于实施，且能够在室温条件下制备，节约能耗，避免有机溶剂使用，绿色环保。制备的增深剂有效物质含量高，添加的聚合物含量低，可降低商品生产、存储及运输成本；增深整理中，无需酸碱调节，对织物损伤小；不使用粘合剂，对织物手感影响小；纳米二氧化硅颗粒能与塑化的涤纶纤维粘合，结构稳定性高，增深效果持久。整理后织物亲水性可得到改善，杜绝了氟、硅树脂整理引起的亲水性丧失和色光变化。

附图说明

图1为本发明实施例1所得产物1的粒径分布图；

图2为本发明实施例2所得产物2的粒径分布图；

图3为本发明实施例3所得产物3的透射电子显微镜(TEM)照片；

图4为本发明实施例3中商品二氧化硅的透射电子显微镜(TEM)照片；

图5为本发明应用例1中未经整理真丝织物、商品二氧化硅以及实施例1所得产物1整理的真丝织物的K/S值随波长的变化曲线；

图6为本发明应用例1中未经整理真丝织物、商品二氧化硅以及实施例1所得产物1整理真丝织物的反射率随波长的变化曲线；

图7为本发明应用例2中未经处理涤纶织物表面形貌的扫描电镜(SEM)图；

图8为本发明应用例2中商品二氧化硅整理的涤纶织物在5000放大倍率下的表面形貌的扫描电镜(SEM)图；

图9为本发明应用例2中商品二氧化硅整理的涤纶织物在100000放大倍率下的表面形貌的扫描电镜(SEM)图；

图10为本发明应用例2中以实施例2所得产物2整理的涤纶织物在5000放大倍率下的表面形貌的扫描电镜(SEM)图；

图11分别为本发明应用例2中以实施例2所得产物2整理的涤纶织物在100000放大倍率下的表面形貌的扫描电镜(SEM)图；

图12为本发明应用例3中未经整理涤纶织物、商品二氧化硅和实施例3所得产物3整理的涤纶织物反射率随洗涤次数的变化曲线；

图13为水滴在未经任何处理涤纶织物表面的接触角；

图14为水滴在实施例3所得产物3整理涤纶织物表面的接触角。

具体实施方式

实施例1

室温25℃条件下，称取100g的去离子水加入到50g的二氧化硅水分散液(平均粒径在20～25nm，固含量30％，浙江宇达化工有限公司，ZS-30)中，机械搅拌混合均匀后，再滴加1.5gPEG400(聚乙二醇，数均分子量为400)，充分搅拌使其均匀混合，制得的二氧化硅与PEG400的混合溶液称为产物1，含固量为10％。

对产物1进行稀释后采用马尔文纳米粒径仪测定其粒径分布曲线，如图1所示。由图可知，产物1粒径在21nm左右，且粒径分布窄。

实施例2

室温25℃条件下，称取100g的二氧化硅水分散液(固含量30％，平均粒径在20～25nm，浙江宇达化工有限公司，ZS-30)加入到150g的去离子水中，机械搅拌混合均匀后，再滴加4.5gPEG600，充分搅拌使其均匀混合，制得的二氧化硅与PEG600(聚乙二醇，数均分子量为600)的混合溶液称为产物2，含固量为12％。

对产物2进行稀释后采用马尔文纳米粒径仪测定其粒径分布曲线，如图2所示。由图可知，产物2粒径在24nm左右，与上述实施例1所得产物1粒径相吻合，由此可知提高PEG的分子量及用量对二氧化硅粒径没有影响。

实施例3

室温25℃条件下，称取70g的二氧化硅水分散液(固含量30％，平均粒径在20～25nm，浙江宇达化工有限公司，ZS-30)加入到180g的去离子水中，机械搅拌混合均匀后，再滴加6.3gPEG200(聚乙二醇，数均分子量为200)，充分搅拌使其均匀混合，制得的二氧化硅与PEG200的混合溶液称为产物3，含固量为8.4％。

实施例3得到的产物3的透射电子显微镜照片如图3所示，图4为商品二氧化硅(即二氧化硅水分散液中二氧化硅)的透射电子显微镜照片。由图3和图4可知，加入PEG200后，二氧化硅与PEG200的混合溶液与商品二氧化硅相比纳米颗粒形貌无明显差别，仍保持了良好的分散状态，颗粒大小均匀，基本以初级粒子形式存在。

应用例1(采用实施例1中产物1)：

称取1.5g实施例1所得产物1与13.5g水混合置于锥形瓶中。将真丝织物浸入整理液中，然后将锥形瓶放入恒温振荡水浴锅中，待温度升至50℃时开始计时，30min后取出涤纶织物。再在100℃焙烘30s，得到经实施例1所得产物1整理的真丝织物。

采取相同的整理方法，以商品二氧化硅(即二氧化硅水分散液)整理真丝织物作为对比例，以测色配色仪SF600-PLUS分别表征未经任何处理的真丝织物、商品二氧化硅整理真丝织物和产物1整理真丝织物的K/S值及反射率。图5为真丝织物K/S值随波长的变化曲线，图6为真丝织物反射率随波长的变化曲线。由图5和图6可知，经商品二氧化硅和实施例1所得产物1整理后的真丝织物表观色深值较原布分别提升7.45％和47.22％，布面反射率分别降低14.13％和36.41％。由此可知，加入PEG后，产物1比商品二氧化硅增深效果明显提升。

应用例2(采用实施例2中产物2)：

称取3g实施例2所得产物2与14g水混合置于锥形瓶中。将涤纶织物浸入整理液中，然后将锥形瓶放入恒温振荡水浴锅中，待温度升至70℃时开始计时，20min后取出涤纶织物。再在150℃培烘20s，得到经实施例2所得产物2整理的涤纶织物。

采取相同的整理方法，以商品二氧化硅(即二氧化硅水分散液)整理涤纶织物作为对比例，以扫描电子显微镜(SEM)观察涤纶纤维的表面形貌。图7为未经任何处理的涤纶织物表面形貌图。图8和图9为商品二氧化硅整理的涤纶织物表面形貌。图10和图11为实施例2中得到的产物2整理的涤纶织物表面形貌。对比图7、图8和图10，发现经产物2和商品二氧化硅整理后的涤纶纤维表面涂覆上了二氧化硅涂层。进一步对比图9和图11可见，与商品二氧化硅在织物表面形成的涂层相比，实施例2所得产物2的涂层中二氧化硅团聚明显，膜具有更加疏松的多孔结构。

应用例3(采用实施例3中产物3)：

称取5g实施例3所得产物3与20g水混合置于锥形瓶中。将涤纶织物浸入整理液中，然后将锥形瓶放入恒温振荡水浴锅中，待温度升至80℃时开始计时，30min后取出涤纶织物。再在160℃培烘20s，得到经实施例3所得产物3整理的涤纶织物。

为考察减反射膜在涤纶纤维表面的成膜稳定性，参考AATCC61-2010测试方法，对经实施例3所得产物3整理的涤纶织物进行多次洗涤，以测色配色仪SF600-PLUS表征其反射率变化。并以未经整理的涤纶织物和商品二氧化硅整理的涤纶织物作为对比。图12为涤纶织物反射率随洗涤次数的变化曲线。由图可知，商品二氧化硅整理的涤纶织物经过多次洗涤后，布面反射率升高至原布水平。而实施例3所得产物3整理的涤纶织物在经过多次洗涤之后，布面反射率虽有小幅度增高，但仍远低于原织物。说明产物3在织物表面形成的减反射膜结构稳定，增深耐久性好。

图13和图14分别为水滴在未经整理涤纶织物表面以及经实施例3所得产物3整理涤纶织物表面的接触角。对比图13与图14可知，经实施例3所得产物3整理后，涤纶织物亲水性明显提升。

Claims

1.一种织物增深剂，其特征在于，由以下重量份的原料制成：

二氧化硅分散液50～150份；

水50～300份；

聚乙二醇0.075～13.5份；

其中，所述的二氧化硅分散液中二氧化硅的固含量为20％～40％。

2.根据权利要求1所述的织物增深剂，其特征在于，所述的聚乙二醇为二氧化硅分散液中二氧化硅质量的5％～30％。

3.根据权利要求1所述的织物增深剂，其特征在于，所述的织物增深剂中二氧化硅的质量百分数为5％～15％。

4.根据权利要求1所述的织物增深剂，其特征在于，所述的二氧化硅分散液中二氧化硅的平均粒径为15nm～40nm。

5.根据权利要求1所述的织物增深剂，其特征在于，所述的水为去离子水。

6.根据权利要求1～5任一项所述的织物增深剂的快速制备方法，其特征在于，包含以下步骤：

将二氧化硅分散液以水稀释，再加入聚乙二醇，混合均匀，得到织物增深剂。

7.根据权利要求1～5任一项所述的织物增深剂在涤纶织物增深中的应用。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，具体包括：将10～30重量份织物增深剂加入到100重量份的水中，形成增深整理液，并将涤纶织物浸入增深整理液中，采用浸渍法对涤纶织物进行整理，最后，从增深整理液中取出涤纶织物，并焙烘，完成涤纶织物的增深。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述的浸渍法的条件：浸渍温度为40～80℃，时间为20～50min。

10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述的焙烘的条件：焙烘温度为120℃～170℃，时间为15s～30s。