CN106521764A - 一种纳米自清洁面料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种纳米自清洁面料及其制备方法，涉及功能面料及其制备技术领域，所述一种纳米自清洁面料，由碳纤维/二氧化钛改性聚酯纤维和天然纤维混纺得到，其中所述改性聚酯纤维中碳纤维/二氧化钛的含量为18～25％，本发明的纳米自清洁面料，在紫外线下能排除灰尘、气味、细菌、色泽污迹及分解有害有机物质如甲醛等物质的功能，且它与纤维间的结合力强，不易脱落，具有长久的自清洁效果，面料还具有高强度和弹性，柔软透气，且本发明的面料安全性高，对人体没有危害。

Description

一种纳米自清洁面料及其制备方法
技术领域
本发明涉及功能面料技术领域，具体涉及一种纳米自清洁面料及其制备方法。
背景技术
在日常生活中，衣服难免会沾油、咖啡、灰尘等污渍。这些污渍即影响衣服的正常使用，也为微生物提供了繁殖的环境。所以随着生活节奏的加快，以及追求高质量生活的要求，具有自清洁能力的纺织品应运而生。目前，根据不同机理，开发自清洁纺织品的途径主要有两种：一是超疏水表面整理，二是光催化整理。
超疏水整理系模拟荷叶效应，以获得不被浸湿的纤维表面，水珠在纤维表面滚动，将其灰尘和污垢卷走，属于仿生整理。主要原理是在织物表面构造纳米级的突起和表面修饰低表面能物质。构造纳米级突起主要使用二氧化硅微球，低表面能物质主要包括含氟化合物、长链烷基硅烷和长链羧酸分子。但是含氟整理剂对环境和人体产生的危害是不容忽视的。
光催化是指在有光参与的情况下，发生在催化剂及表面吸附物多相之间的一种光化学反应，是光和催化剂同时作用下进行的化学反应。反应中的催化剂常称为光触媒，是一种在光的照射下，自身不起变化却可促进化学反应的物质，是利用自然界存在的光能转换成为化学反应所需的能量来产生催化作用，使周围的氧气及水分子激发成具有极强氧化力的自由基，在常温、常压下可把许多对人体和环境有害的且难以降解的有机物彻底氧化为对环境无害的小分子。目前研究过的用于光催化的催化剂有TiO2、ZnO、CdS、ZnS、Fe2O3、SnO2等，由于TiO2催化活性高、化学性质稳定、价格低廉且使用安全无毒，因而被广泛使用。TiO2溶胶整理的织物，需要极其苛刻的光线强度才能触发光催化反应，但是过强的光线又会损伤皮肤。
中国专利CN 103806262A公开了一种自清洁羊毛面料的制备方法，它主要通过将羊毛在TiO2/SiO2溶胶中浸泡，再用有机硅氧烷深加工，虽然制得的羊毛有自清洁效果，但是由于羊毛与自清洁粒子的结合力弱，羊毛的自清洁效果长久性差，且有机硅氧烷容易黏在皮肤上不易清晰，会造成肌肤毛孔堵塞，造成皮炎、过敏现象。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种纳米自清洁面料，它与纤维间的结合力强，不易脱落，具有长久的自清洁效果，且不会皮肤造成危害。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种纳米自清洁面料，由改性聚酯纤维和天然纤维混纺得到，其中改性聚酯纤维为碳纤维/二氧化钛改性聚酯纤维。
优选的，所述改性聚酯纤维中碳纤维/二氧化钛的含量为18～25％。
优选的，所述二氧化钛与碳纤维的质量比为20～100:1。
优选的，所述改性聚酯纤维的直径为10～20微米。
一种纳米自清洁面料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取硫酸氧钛、碱金属碳酸盐、碳纤维和去离子水加入到球磨罐中，在200～450转/分钟转速下球磨，充分混合反应后，惰性气体保护下，在500～600℃下煅烧2～4h，将退火后的粉末水洗过滤，干燥研碎，得纳米二氧化钛/碳纤维复合材料；
(2)在反应釜中加入N，N-二甲基乙酰胺，再投入聚四亚甲基醚二醇、聚乙二醇，搅拌至溶解，加入二异氰酸酯化合物，反应1～2h，加入纳米二氧化钛/碳纤维复合材料，冷却至室温依次加入扩链剂、终止剂对预聚体进行扩链反应和链终止反应，形成高粘度的稳定聚酯原液，然后通过静电纺丝得到改性聚酯纤维；
(3)、将1股天然纤维与1～2股改性聚酯纤维合股，并捻制成单股复合线，以天然纤维为经线，复合线为纬线，经线和纬线交织形成纳米自清洁面料，所述经纬纱的线密度为18.2*18.2tex。
优选的，所述碱金属碳酸盐为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾或碳酸锂。
优选的，所述聚四亚甲基醚二醇、聚乙二醇、二异氰酸酯化合物的质量比为(15～25):(8～12):2。
本发明的有益效果：
(1)经过改性在面料均匀分布了大量的二氧化钛/碳纤维复合纳米颗粒，由于纳米二氧化钛粒径小，表面能高，当光子照射到织物表面的时候，就会激发出更多的高活性自由移动的光生电子和空穴，生成更多的超氧阴离子自由基和羟基自由基，致使更有效地将有机物分解成无机小分子。在日光照射或其他含有紫外光的光线照射下,织物中的纳米二氧化钛产生光催化作用，具有排除灰尘、气味、细菌、色泽污迹及分解有害有机物质如甲醛等物质的功能，且二氧化钛安全环保，价格低廉，来源广泛。
(2)碳纤维具有良好的吸附性，还能有效转移光生量子点，增加了光生电子的有效迁移，降低了电子空穴的复合几率，有效的提高了催化降解反应过程的量子效率；
(3)将天然纤维与聚氨酯纤维混纺，使得面料既具有优良的耐皱性、弹性和强度，还具有天然纤维的柔软性和透气性，使得面料舒适宜人。
本发明的纳米自清洁面料，在紫外线下能排除灰尘、气味、细菌、色泽污迹及分解有害有机物质如甲醛等物质的功能，且它与纤维间的结合力强，不易脱落，具有长久的自清洁效果，面料还具有高强度和弹性，柔软透气，且本发明的面料安全性高，对人体没有危害。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地说明。
实施例1：
一种纳米自清洁面料，由改性聚酯纤维和天然纤维混纺得到，其中改性聚酯纤维为碳纤维/二氧化钛改性聚酯纤维，所述改性聚酯纤维中碳纤维/二氧化钛的含量为25％；
所述改性聚酯纤维中二氧化钛与碳纤维的质量比为100:1；所述改性聚酯纤维的直径为10微米。
一种纳米自清洁面料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取硫酸氧钛、碳酸氢钠、碳纤维和去离子水加入到球磨罐中，在450转/分钟转速下球磨，充分混合反应后，惰性气体保护下，在560℃下煅烧2.5h，将退火后的粉末水洗过滤，干燥研碎，得纳米二氧化钛/碳纤维复合材料；
(2)在反应釜中加入N，N-二甲基乙酰胺，再投入聚四亚甲基醚二醇、聚乙二醇，搅拌至溶解，加入二异氰酸酯化合物，反应100min，所述聚四亚甲基醚二醇、聚乙二醇、二异氰酸酯化合物的质量比为25:10:2，加入纳米二氧化钛/碳纤维复合材料，冷却至室温依次加入扩链剂、终止剂对预聚体进行扩链反应和链终止反应，形成高粘度的稳定聚酯原液，然后通过静电纺丝得到改性聚酯纤维；
(3)、将1股天然纤维与2股改性聚酯纤维合股，并捻制成单股复合线，以天然纤维为经线，复合线为纬线，经线和纬线交织形成纳米自清洁面料，所述经纬纱的线密度为18.2×18.2tex。
实施例2：
一种纳米自清洁面料，由改性聚酯纤维和天然纤维混纺得到，其中改性聚酯纤维为碳纤维/二氧化钛改性聚酯纤维，所述改性聚酯纤维中碳纤维/二氧化钛的含量为18％；
所述改性聚酯纤维中二氧化钛与碳纤维的质量比为50:1；所述改性聚酯纤维的直径为20微米。
一种纳米自清洁面料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取硫酸氧钛、碳酸氢钾、碳纤维和去离子水加入到球磨罐中，在200转/分钟转速下球磨，充分混合反应后，惰性气体保护下，在600℃下煅烧2h，将退火后的粉末水洗过滤，干燥研碎，得纳米二氧化钛/碳纤维复合材料；
(2)在反应釜中加入N，N-二甲基乙酰胺，再投入聚四亚甲基醚二醇、聚乙二醇，搅拌至溶解，加入二异氰酸酯化合物，所述聚四亚甲基醚二醇、聚乙二醇、二异氰酸酯化合物的质量比为15:12:2，反应2h，加入纳米二氧化钛/碳纤维复合材料，冷却至室温依次加入扩链剂、终止剂对预聚体进行扩链反应和链终止反应，形成高粘度的稳定聚酯原液，然后通过静电纺丝得到改性聚酯纤维；
(3)、将1股天然纤维与2股改性聚酯纤维合股，并捻制成单股复合线，以天然纤维为经线，复合线为纬线，经线和纬线交织形成纳米自清洁面料，所述经纬纱的线密度为18.2*18.2tex。
实施例3：
一种纳米自清洁面料，由改性聚酯纤维和天然纤维混纺得到，其中改性聚酯纤维为碳纤维/二氧化钛改性聚酯纤维，所述改性聚酯纤维中碳纤维/二氧化钛的含量为25％；
所述改性聚酯纤维中二氧化钛与碳纤维的质量比为20:1；所述改性聚酯纤维的直径为10微米。
一种纳米自清洁面料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取硫酸氧钛、碳酸钠、碳纤维和去离子水加入到球磨罐中，在300转/分钟转速下球磨，充分混合反应后，惰性气体保护下，在500℃下煅烧4h，将退火后的粉末水洗过滤，干燥研碎，得纳米二氧化钛/碳纤维复合材料；
(2)在反应釜中加入N，N-二甲基乙酰胺，再投入聚四亚甲基醚二醇、聚乙二醇，搅拌至溶解，加入二异氰酸酯化合物，反应60min，所述聚四亚甲基醚二醇、聚乙二醇、二异氰酸酯化合物的质量比为20:8:2，加入纳米二氧化钛/碳纤维复合材料，冷却至室温依次加入扩链剂、终止剂对预聚体进行扩链反应和链终止反应，形成高粘度的稳定聚酯原液，然后通过静电纺丝得到改性聚酯纤维；
(3)、将1股天然纤维与1股改性聚酯纤维合股，并捻制成单股复合线，以天然纤维为经线，复合线为纬线，经线和纬线交织形成纳米自清洁面料，所述经纬纱的线密度为18.2*18.2tex。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种纳米自清洁面料，其特征在于，由改性聚酯纤维和天然纤维混纺得到，其中改性聚酯纤维为碳纤维/二氧化钛改性聚酯纤维。
2.如权利要求1所述的纳米自清洁面料，其特征在于，所述改性聚酯纤维中碳纤维/二氧化钛的含量为18～25％。
3.如权利要求2所述的纳米自清洁面料，其特征在于，所述改性聚酯纤维中二氧化钛与碳纤维的质量比为(20～100):1。
4.如权利要求3所述的纳米自清洁面料，其特征在于，所述改性聚酯纤维的直径为10～20微米。
5.一种如权利要求1～4任一所述的纳米自清洁面料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)取硫酸氧钛、碱金属碳酸盐、碳纤维和去离子水加入到球磨罐中，在200～450转/分钟转速下球磨，充分混合反应后，惰性气体保护下，在500～600℃下煅烧2～4h，将退火后的粉末水洗过滤，干燥研碎，得纳米二氧化钛/碳纤维复合材料；
(2)在反应釜中加入N，N-二甲基乙酰胺，再投入聚四亚甲基醚二醇、聚乙二醇，搅拌至溶解，加入二异氰酸酯化合物，反应1～1.5h，加入纳米二氧化钛/碳纤维复合材料，冷却至室温依次加入扩链剂、终止剂对预聚体进行扩链反应和链终止反应，形成高粘度的稳定聚酯原液，然后通过静电纺丝得到改性聚酯纤维；
(3)、将1股天然纤维与1～2股改性聚酯纤维合股，并捻制成单股复合线，以天然纤维为经线，复合线为纬线，经线和纬线交织形成纳米自清洁面料，所述经纬纱的线密度为18.2*18.2tex。
6.如权利要求5所述的纳米自清洁面料的制备方法，其特征在于，所述碱金属碳酸盐为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾或碳酸锂。
7.如权利要求6所述的纳米自清洁面料的制备方法，其特征在于，所述聚四亚甲基醚二醇、聚乙二醇、二异氰酸酯化合物的质量比为(15～25):(8～12):2。
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