CN107142741A - 一种防紫外线面料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防紫外线面料及其制备方法，该面料包括织物面层和涂覆在织物面层上的防紫外线层。防紫外线层为聚氨酯、海藻酸钠、羟乙基甲基纤维素、受阻胺光稳定剂、羟苯基苯并三氮唑类紫外线吸收剂、纳米紫外线吸收剂与稀土荧光化合物的共混层。本发明面料防紫外线效果好，且耐日晒汗水、吸湿性能好，生产工艺简单，可不水洗，节约大量的水和能源，经防紫外线涂层涂覆后的面料柔软坚韧、耐洗耐用，性能优良。

Description

一种防紫外线面料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种面料，特别地，涉及一种防紫外线面料及其制备方法。
背景技术
大量资料表明，紫外线辐射不仅会伤害地球上的植物和动物，也是导致人类皮肤癌的主要原因，臭氧层是大气层的保护层，但近几十年来一直在变薄，甚至出现空洞，到达地球表面的太阳紫外线辐射量越来越大，因此研究和寻找有效保护人体免受紫外线伤害的方法迫在眉睫。在这种情况下，各种日光防护产品，如防晒服、遮阳伞、海水浴场设施、帐篷等都提出了防紫外线的要求。但天然纤维或常规化学纤维制成的面料一般不能满足防紫外线辐射的要求，因此研究开发一种能提高面料的防紫外线辐射性能的产品，提高面料对紫外线的屏蔽功能，从而达到保护人们减少紫外线危害的目的，具有重大意义。
发明内容
本发明目的在于提供一种防紫外线面料及其制备方法，以解决一般面料不能满足防紫外线辐射的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种防紫外线面料，包括织物面层和涂覆在织物面层上的防紫外线层，所述织物面层由纯棉、维尼纶、铜氨纤维、竹纤维中的一种或几种编织而成，所述防紫外线层为聚氨酯、海藻酸钠、羟乙基甲基纤维素、受阻胺光稳定剂、羟苯基苯并三氮唑类紫外线吸收剂、纳米紫外线吸收剂与稀土荧光化合物的共混层。
优选的，所述防紫外线涂层由248-361份的水性聚氨酯溶液、1-5份的海藻酸钠、1-5份的羟乙基甲基纤维素、2-8份受阻胺光稳定剂、2-8份的羟苯基苯并三氮唑类紫外线吸收剂、2-8份的纳米紫外线吸收剂和1-2份的稀土荧光化合物组成。本发明所述份数均为重量份数。
优选的，所述的受阻胺光稳定剂为光稳定剂HS-112，具体为双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯。
优选的，所述的羟苯基苯并三氮唑类紫外吸收剂为UV-384，是由95％重量份数的3-(2H-苯并三氮唑-2-基)-5-(1,1-二甲基乙基)-4-羟基-苯丙酸的C7-C9的支化和直链烷基酯与5％重量份数的丙二醇甲醚醋酸酯组成。
优选的，所述的纳米紫外线吸收剂为纳米氧化沛、纳米氧化锌和纳米二氧化钛的一种。
更优选的，所述的纳米紫外线吸收剂为金红石型纳米二氧化钛。
优选的，所述的稀土荧光化合物为Eu3+与含β-二酮基、吡啶基、羧基或磺酸基的有机配体化合得到的铕(Ⅲ)有机配合物或Eu2+与含冠醚基的有机配体化合得到的铕(Ⅱ)有机配合物的一种。
一种防紫外线面料的制备方法，包括以下步骤：
(1)聚氨酯的制备
首先将70-100份的聚己二酸1,4-丁二醇酯二醇放入反应瓶中进行真空脱水，然后加入15-22份的六亚甲基二异氰酸酯、3-8份扩链剂、0.02-0.55份催化剂，在70-130℃下反应3-4h，冷却至室温，加入10-50份乙酸乙酯，室温反应2-3h后加入150-180份的蒸馏水，得水性聚氨酯溶液。
(2)防紫外线层料浆的制备
将1-5份的海藻酸钠、1-5份的羟乙基甲基纤维素、2-8份受阻胺光稳定剂、2-8份的羟苯基苯并三氮唑类紫外线吸收剂、2-8份的纳米紫外线吸收剂和1-2份的稀土荧光化合物震荡分散后加入到水性聚氨酯溶液中，充分震荡、搅拌、分散，得防紫外线层料浆。
(3)涂覆、成型
将织物面层通过涂有防紫外线层料浆的压胶辊进行涂覆处理，保持一定压力，使防紫外线层均匀的涂覆于织物面层表面，再使面料于80℃-140℃的温度下进行拉幅定型，烘干时间为80-100s，制得所述防紫外线面料。
优选的，步骤(1)中所述扩链剂为一缩二乙二醇。
优选的，步骤(1)中所述催化剂为二甲基乙醇胺、二乙醇单异丙醇胺和三乙醇胺中的一种。
优选的，步骤(3)中压胶辊的压力在150N-180N之间，压胶辊温度在80℃-120℃之间。
本发明中海藻酸钠和羟乙基甲基纤维素具有较强的吸水性，形成的水溶胶具有较高的粘度和混溶性，可提高防紫外线层料浆的稳定性，降低分层。在料浆中因为吸水体积膨胀，定型烘干后，体积缩小，能提高面料防紫外线层的透湿透气性能；光稳定剂HS-112和紫外线吸收剂UV-384互相保护，可延长受阻胺光稳定剂和紫外线吸收剂的有效浓度保留时间，协同作用可较好的阻止紫外线侵害；铕(Ⅲ)有机配合物可将紫外光转换成红光，铕(Ⅱ)有机配合物可将紫外光转化成蓝光；受阻胺光稳定剂、羟苯基苯并三氮唑类紫外线吸收剂、纳米紫外线吸收剂与稀土荧光化合物协同作用，可有效提高其紫外线防护系数，降低紫外线透过率(UVA)。合成的水性聚氨酯可有效粘结受阻胺光稳定剂、羟苯基苯并三氮唑类紫外线吸收剂、纳米紫外线吸收剂、稀土荧光化合物等物质，与海藻酸钠、羟乙基甲基纤维素相容性好，且在织物表面成膜性好，与织物面层的粘结强度高，可改善织物的抗皱性、耐磨性、耐热性等，并赋予织物丰满柔软的手感。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明面料结构简单，防紫外线效果好，且耐日晒汗水、吸湿性能好，适合夏天穿着。
(2)本发明面料生产工艺简单，可不水洗，节约大量的水和能源，经防紫外线涂层涂覆后的面料柔软坚韧、耐洗耐用，性能优良。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行说明，应当理解，此处描述的实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种防紫外线面料，包括织物面层和涂覆在织物面层上的防紫外线层，所述织物面层由纯棉编织而成，所述防紫外线层为聚氨酯、海藻酸钠、羟乙基甲基纤维素、受阻胺光稳定剂、羟苯基苯并三氮唑类紫外线吸收剂、纳米紫外线吸收剂与稀土荧光化合物的共混层。
上述防紫外线面料的制备方法，包括以下步骤：
(1)聚氨酯的制备
首先将70份的聚己二酸1,4-丁二醇酯二醇放入反应瓶中进行真空脱水，然后加入22份的六亚甲基二异氰酸酯、3份扩链剂、0.55份催化剂，在70℃下反应4h，冷却至室温，加入10份乙酸乙酯，室温反应3h后加入150份的蒸馏水，得水性聚氨酯溶液。
(2)防紫外线层料浆的制备
将5份的海藻酸钠、1份的羟乙基甲基纤维素、8份受阻胺光稳定剂、2份的羟苯基苯并三氮唑类紫外线吸收剂、8份的纳米紫外线吸收剂和1份的稀土荧光化合物震荡分散后加入到水性聚氨酯溶液中，充分震荡、搅拌、分散，得防紫外线层料浆。
(3)涂覆、成型
将织物面层通过涂有防紫外线层料浆的压胶辊进行涂覆处理，保持一定压力，使防紫外线层均匀的涂覆于织物面层表面，再使面料于80℃℃的温度下进行拉幅定型，烘干时间为100s，制得所述防紫外线面料。
其中步骤(3)中压胶辊的压力为150N，压胶辊温度为80℃。
将该防紫外线面料进行抗紫外线性能测试，得到其紫外线防护系数(UPF)为56.5，紫外线透过率(UVA)为4.56。
实施例2
一种防紫外线面料，包括织物面层和涂覆在织物面层上的防紫外线层，所述织物面层由铜氨纤维和竹纤维混合编织而成，所述防紫外线层为聚氨酯、海藻酸钠、羟乙基甲基纤维素、受阻胺光稳定剂、羟苯基苯并三氮唑类紫外线吸收剂、纳米紫外线吸收剂与稀土荧光化合物的共混层。
上述防紫外线面料的制备方法，包括以下步骤：
(1)聚氨酯的制备
首先将100份的聚己二酸1,4-丁二醇酯二醇放入反应瓶中进行真空脱水，然后加入15份的六亚甲基二异氰酸酯、8份扩链剂、0.02份催化剂，在130℃下反应3h，冷却至室温，加入50份乙酸乙酯，室温反应2h后加入180份的蒸馏水，得水性聚氨酯溶液。
(2)防紫外线层料浆的制备
将1份的海藻酸钠、5份的羟乙基甲基纤维素、2份受阻胺光稳定剂、8份的羟苯基苯并三氮唑类紫外线吸收剂、2份的纳米紫外线吸收剂和2份的稀土荧光化合物震荡分散后加入到水性聚氨酯溶液中，充分震荡、搅拌、分散，得防紫外线层料浆。
(3)涂覆、成型
将织物面层通过涂有防紫外线层料浆的压胶辊进行涂覆处理，保持一定压力，使防紫外线层均匀的涂覆于织物面层表面，再使面料于140℃的温度下进行拉幅定型，烘干时间为80-s，制得所述防紫外线面料。
其中步骤(3)中压胶辊的压力为180N，压胶辊温度为80℃-120℃。
将该防紫外线面料进行抗紫外线性能测试，得到其紫外线防护系数(UPF)为74.3，紫外线透过率(UVA)为4.36。
实施例3
一种防紫外线面料，包括织物面层和涂覆在织物面层上的防紫外线层，所述织物面层由维尼纶编织而成，所述防紫外线层为聚氨酯、海藻酸钠、羟乙基甲基纤维素、光稳定剂HS-112、UV-384、纳米氧化沛与铕(Ⅲ)有机配合物的共混层。
上述防紫外线面料的制备方法，包括以下步骤：
(1)聚氨酯的制备
首先将80份的聚己二酸1,4-丁二醇酯二醇放入反应瓶中进行真空脱水，然后加入20份的六亚甲基二异氰酸酯、5份一缩二乙二醇、0.1份二甲基乙醇胺，在100℃下反应3.2h，冷却至室温，加入30份乙酸乙酯，室温反应2.5h后加入160份的蒸馏水，得水性聚氨酯溶液。
(2)防紫外线层料浆的制备
将4份的海藻酸钠、3份的羟乙基甲基纤维素、5份光稳定剂HS-112、4份UV-384、6份的纳米氧化沛和1.5份的铕(Ⅲ)有机配合物震荡分散后加入到水性聚氨酯溶液中，充分震荡、搅拌、分散，得防紫外线层料浆。
(3)涂覆、成型
将织物面层通过涂有防紫外线层料浆的压胶辊进行涂覆处理，保持一定压力，使防紫外线层均匀的涂覆于织物面层表面，再使面料于120℃的温度下进行拉幅定型，烘干时间为90s，制得所述防紫外线面料。
其中，步骤(3)中压胶辊的压力为160N，压胶辊温度为100℃。
将该防紫外线面料进行抗紫外线性能测试，得到其紫外线防护系数(UPF)为93.9，紫外线透过率(UVA)为3.86。
实施例4
一种防紫外线面料，包括织物面层和涂覆在织物面层上的防紫外线层，所述织物面层由纯棉、维尼纶、铜氨纤维和竹纤维编织而成，所述防紫外线层为聚氨酯、海藻酸钠、羟乙基甲基纤维素、受阻胺光稳定剂、羟苯基苯并三氮唑类紫外线吸收剂、纳米紫外线吸收剂与稀土荧光化合物的共混层。
所述的受阻胺光稳定剂为光稳定剂HS-112，具体为双(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯；所述的羟苯基苯并三氮唑类紫外吸收剂为UV-384，是由95％重量份数的3-(2H-苯并三氮唑-2-基)-5-(1,1-二甲基乙基)-4-羟基-苯丙酸的C7-C9的支化和直链烷基酯与5％重量份数的丙二醇甲醚醋酸酯组成；所述的纳米紫外线吸收剂为金红石型纳米二氧化钛；所述的稀土荧光化合物含冠醚基的有机配体化合得到的铕(Ⅱ)有机配合物。
一种防紫外线面料的制备方法，包括以下步骤：
(1)聚氨酯的制备
首先将90份的聚己二酸1,4-丁二醇酯二醇放入反应瓶中进行真空脱水，然后加入18份的六亚甲基二异氰酸酯、6份一缩二乙二醇、0.3份三乙醇胺，在80℃下反应3.5h，冷却至室温，加入40份乙酸乙酯，室温反应2.3h后加入160份的蒸馏水，得水性聚氨酯溶液。
(2)防紫外线层料浆的制备
将2份的海藻酸钠、3份的羟乙基甲基纤维素、6份受阻胺光稳定剂、5份的羟苯基苯并三氮唑类紫外线吸收剂、4份的纳米紫外线吸收剂和1.8份的稀土荧光化合物震荡分散后加入到水性聚氨酯溶液中，充分震荡、搅拌、分散，得防紫外线层料浆。
(3)涂覆、成型
将织物面层通过涂有防紫外线层料浆的压胶辊进行涂覆处理，保持一定压力，使防紫外线层均匀的涂覆于织物面层表面，再使面料于80℃-140℃的温度下进行拉幅定型，烘干时间为80-100s，制得所述防紫外线面料。
步骤(3)中压胶辊的压力在150N-180N之间，压胶辊温度在80℃-120℃之间。
将该防紫外线面料进行抗紫外线性能测试，得到其紫外线防护系数(UPF)为63.5，紫外线透过率(UVA)为4.42。
实施例5
一种防紫外线面料，包括织物面层和涂覆在织物面层上的防紫外线层，所述织物面层由维尼纶编织而成，所述防紫外线层为聚氨酯、海藻酸钠、羟乙基甲基纤维素、受阻胺光稳定剂、羟苯基苯并三氮唑类紫外线吸收剂、纳米紫外线吸收剂与稀土荧光化合物的共混层。所述的纳米紫外线吸收剂为纳米氧化沛、纳米氧化锌和纳米二氧化钛的一种。
所述的稀土荧光化合物为Eu3+与含β-二酮基、吡啶基、羧基或磺酸基的有机配体化合得到的铕(Ⅲ)有机配合物或Eu2+与含冠醚基的有机配体化合得到的铕(Ⅱ)有机配合物的一种。
一种防紫外线面料的制备方法，包括以下步骤：
(1)聚氨酯的制备
首先将80份的聚己二酸1,4-丁二醇酯二醇放入反应瓶中进行真空脱水，然后加入19份的六亚甲基二异氰酸酯、6份扩链剂、0.3份三乙醇胺，在110℃下反应3.5h，冷却至室温，加入40份乙酸乙酯，室温反应2.6h后加入170份的蒸馏水，得水性聚氨酯溶液。
(2)防紫外线层料浆的制备
将4份的海藻酸钠、3份的羟乙基甲基纤维素、5份受阻胺光稳定剂、6份的羟苯基苯并三氮唑类紫外线吸收剂、7份的纳米紫外线吸收剂和1.4份的稀土荧光化合物震荡分散后加入到水性聚氨酯溶液中，充分震荡、搅拌、分散，得防紫外线层料浆。
(3)涂覆、成型
将织物面层通过涂有防紫外线层料浆的压胶辊进行涂覆处理，保持一定压力，使防紫外线层均匀的涂覆于织物面层表面，再使面料于120℃的温度下进行拉幅定型，烘干时间为90s，制得所述防紫外线面料。
步骤(3)中压胶辊的压力为170N，压胶辊温度为95℃。
将该防紫外线面料进行抗紫外线性能测试，得到其紫外线防护系数(UPF)为88.7，紫外线透过率(UVA)为3.96。
对比例1
一种防紫外线面料，包括织物面层和涂覆在织物面层上的防紫外线层，所述织物面层由维尼纶编织而成，所述防紫外线层为聚氨酯、海藻酸钠、羟乙基甲基纤维素、光稳定剂HS-112、UV-384的共混层。
上述防紫外线面料的制备方法，包括以下步骤：
(1)聚氨酯的制备
首先将80份的聚己二酸1,4-丁二醇酯二醇放入反应瓶中进行真空脱水，然后加入20份的六亚甲基二异氰酸酯、5份一缩二乙二醇、0.1份二甲基乙醇胺，在100℃下反应3.2h，冷却至室温，加入30份乙酸乙酯，室温反应2.5h后加入160份的蒸馏水，得水性聚氨酯溶液。
(2)防紫外线层料浆的制备
将4份的海藻酸钠、3份的羟乙基甲基纤维素、5份光稳定剂HS-112、4份UV-384、6份的纳米氧化沛震荡分散后加入到水性聚氨酯溶液中，充分震荡、搅拌、分散，得防紫外线层料浆。
(3)涂覆、成型
将织物面层通过涂有防紫外线层料浆的压胶辊进行涂覆处理，保持一定压力，使防紫外线层均匀的涂覆于织物面层表面，再使面料于120℃的温度下进行拉幅定型，烘干时间为90s，制得所述防紫外线面料。
其中，步骤(3)中压胶辊的压力为160N，压胶辊温度为100℃。
将该防紫外线面料进行抗紫外线性能测试，得到其紫外线防护系数(UPF)为50.5，紫外线透过率(UVA)为4.83。
对比例2
一种防紫外线面料，包括织物面层和涂覆在织物面层上的防紫外线层，所述织物面层由维尼纶编织而成，所述防紫外线层为聚氨酯、海藻酸钠、羟乙基甲基纤维素、光稳定剂HS-112、UV-384、纳米氧化沛与铕(Ⅲ)有机配合物的共混层。
上述防紫外线面料的制备方法，包括以下步骤：
(1)聚氨酯的制备
首先将80份的聚己二酸1,4-丁二醇酯二醇放入反应瓶中进行真空脱水，然后加入20份的六亚甲基二异氰酸酯，在100℃下反应3.2h，冷却至室温，加入30份乙酸乙酯，室温反应2.5h后加入160份的蒸馏水，得水性聚氨酯溶液。
(2)防紫外线层料浆的制备
将4份的海藻酸钠、3份的羟乙基甲基纤维素、6份的纳米氧化沛和1.5份的铕(Ⅲ)有机配合物震荡分散后加入到水性聚氨酯溶液中，充分震荡、搅拌、分散，得防紫外线层料浆。
(3)涂覆、成型
将织物面层通过涂有防紫外线层料浆的压胶辊进行涂覆处理，保持一定压力，使防紫外线层均匀的涂覆于织物面层表面，再使面料于120℃的温度下进行拉幅定型，烘干时间为90s，制得所述防紫外线面料。
其中，步骤(3)中压胶辊的压力为160N，压胶辊温度为100℃。
将该防紫外线面料进行抗紫外线性能测试，得到其紫外线防护系数(UPF)为38.6，紫外线透过率(UVA)为5.16。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种防紫外线面料，其特征在于，包括织物面层和涂覆在织物面层上的防紫外线层；所述织物面层由纯棉、维尼纶、铜氨纤维、竹纤维中的一种或几种编织而成；所述防紫外线层为聚氨酯、海藻酸钠、羟乙基甲基纤维素、受阻胺光稳定剂、羟苯基苯并三氮唑类紫外线吸收剂、纳米紫外线吸收剂与稀土荧光化合物的共混层。
2.根据权利要求1所述的防紫外线面料，其特征在于，所述的受阻胺光稳定剂为光稳定剂HS-112。
3.根据权利要求1所述的防紫外线面料，其特征在于，所述的羟苯基苯并三氮唑类紫外吸收剂为UV-384。
4.根据权利要求1所述的防紫外线面料，其特征在于，所述的纳米紫外线吸收剂为纳米氧化沛、纳米氧化锌和纳米二氧化钛的一种。
5.根据权利要求4所述的防紫外线面料，其特征在于，所述的纳米紫外线吸收剂为金红石型纳米二氧化钛。
6.根据权利要求1所述的防紫外线面料，其特征在于，所述的稀土荧光化合物为Eu3+与含β-二酮基、吡啶基、羧基或磺酸基的有机配体化合得到的铕(Ⅲ)有机配合物或Eu2+与含冠醚基的有机配体化合得到的铕(Ⅱ)有机配合物的一种。
7.根据权利要求1-6任一所述的防紫外线面料，其特征在于，所述防紫外线面料的制备方法，包括以下步骤：
(1)聚氨酯的制备
首先将70-100份的聚己二酸1,4-丁二醇酯二醇放入反应瓶中进行真空脱水，然后加入15-22份的六亚甲基二异氰酸酯、3-8份扩链剂、0.02-0.55份催化剂，在70-130℃下反应3-4h，冷却至室温，加入10-50份乙酸乙酯，室温反应2-3h后加入150-180份的蒸馏水，得水性聚氨酯溶液。
(2)防紫外线层料浆的制备
将1-5份的海藻酸钠、1-5份的羟乙基甲基纤维素、2-8份受阻胺光稳定剂、2-8份的羟苯基苯并三氮唑类紫外线吸收剂、2-8份的纳米紫外线吸收剂和1-2份的稀土荧光化合物震荡分散后加入到水性聚氨酯溶液中，充分震荡、搅拌、分散，得防紫外线层料浆。
(3)涂覆、成型
将织物面层通过涂有防紫外线层料浆的压胶辊进行涂覆处理，保持一定压力，使防紫外线层均匀的涂覆于织物面层表面，再使面料于80℃-140℃的温度下进行拉幅定型，烘干时间为80-100s，制得所述防紫外线面料。
8.根据权利要求7所述的防紫外线面料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述扩链剂为一缩二乙二醇。
9.根据权利要求7所述的防紫外线面料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述催化剂为二甲基乙醇胺、二乙醇单异丙醇胺和三乙醇胺中的一种。
10.根据权利要求7所述的防紫外线面料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中压胶辊的压力在150N-180N之间，压胶辊温度在80℃-120℃之间。
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