CN107936201A - 一种抗紫外线涂层面料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种抗紫外线涂层面料，包括面料基材和涂覆在基材上的抗紫外线涂层剂，该抗紫外线涂层剂由去离子水、乳化剂、丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯、芳基不饱和单体、交联单体、偶联剂、纳米二氧化钛等组分在引发剂的作用下经乳液聚合制备成。经纳米二氧化钛的改性，增强了聚丙烯酸酯涂饰剂的涂膜的力学性能、改善涂层色变和老化现象、形成自洁能力。

Description

一种抗紫外线涂层面料
技术领域
本发明涉及一种抗紫外线涂层面料，为功能纺织品领域。
背景技术
一般来讲，适量的紫外线辐射具有杀菌作用并能促进维生素D的合成，有利于人体健康，但在烈日持续照射下，人体皮肤会失去抵御能力，易发生灼伤，出现红斑或水泡。过量的紫外线照射还会诱发皮肤病，如皮炎、色素干皮症，甚至皮肤癌促进白内障的生成并降低人体的免疫功能。
有资料显示臭氧层每减少1％，紫外线辐射强度就增大2％，患皮肤癌的可能性将提高3％，因此为了保护人体避免过量紫外线辐射纺织品防紫外线辐射整理已刻不容缓。
发明内容
本发明的目的是提供一种抗紫外线涂层面料，以增强面料的抗紫外线性能。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种抗紫外线涂层面料，包括面料基材和涂覆在基材上的抗紫外线涂层剂，所述的抗紫外线剂的制备方法，包括以下步骤(各原料以重量份计)：
(1)、先将9～12份铝锆偶联剂和5～8份纳米二氧化钛加入到60份去离子水中，于58～62℃搅拌、回流反应30分钟，制成经铝锆偶联剂改性的纳米二氧化钛分散液；
(2)、向反应釜中加入50份去离子水、9～17份乳化剂、26～42份丙烯酸酯单体和步骤(1)中的纳米二氧化钛分散液，升温至55～58℃，高速搅拌30分钟，形成乳化液；
(3)、向乳化釜中加入120份去离子水、58～77份丙烯酸酯单体、16～20份乳化剂，高速搅拌30分钟，形成预乳化液；
(4)、将0.6～1.5份引发剂溶于20份去离子水中，制成引发剂溶液；
(5)、待反应釜温度升至65～68℃后，加入5份引发剂水溶液，保温反应1小时；
(6)、在2小时内滴加步骤(3)预乳化液、8～13份交联单体和剩余的引发剂水溶液，待滴加完后，在80℃再保温反应1小时，降温、过滤即得核壳结构纳米二氧化钛改性聚丙烯酸酯涂饰剂。
所述的丙烯酸酯单体包括丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸十八酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丙酯中的一种或多种。
所述的乳化剂由阴离子乳化剂磺基琥珀酸二辛酯钠盐、脂肪醇聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯二钠和非离子乳化剂聚环氧乙烷山梨糖醇单脂肪酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-7复配成。阴离子乳化剂与非离子乳化剂比例为1～3∶1。
所述的引发剂包括过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的一种。
所述的交联单体包括1，6己二醇二丙烯酸酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种。
铝锆偶联剂是美国CAVEDON化学公司于1983年成功开发的，该产品是含铝锆的低分子量无机聚合物，在其分子主链上络合两种有机配位基。一种配位基可赋予偶联剂良好的羟基稳定性和水解稳定性，另一配位基可赋予偶联剂有良好的有机反应性，有机配位基可与其他有机物聚合反应，将无机填料和聚合物连接起来。铝锆偶联剂与无机填料的反应主要是通过Al-Zr之间的螯合来实现的。由于其对无机填料的表面改性不可逆，故不仅可以改善填料的分散性及降低体系的粘度，而且由于有机官能团的作用，大大提高了填料和基料的结合力，增强复合体系的强度。铝锆偶联剂分子结构中含有两个无机部分(锆和铝)和一个有机功能配位体，因此它具有其它偶联剂所没有的性能：加工温度低，室温和常温下即可与填料相互作用；偶联反应快，分散性好，可使改性后的无机填料与聚合物易于混合，能增大无机填料在聚合物中的填充量；价格低廉，约为硅烷偶联剂的一半。
铝锆偶联剂与纳米二氧化钛的反应主要是通过氢氧化锆和氢氧化铝基团的缩合作用，可与羟基化的表面形成共价键联结，其对纳米二氧化钛界面改性是不可逆的，可改善其分散性及降低体系粘度，从而增大纳米二氧化钛在聚合物中的含量。此外，铝锆偶联剂还含有至少一种别的与聚合分子键合的官能团，以获得良好的界面结合。本发明使用的铝锆偶联剂含有带双键的有机基团，可以与丙烯酸酯单体发生共聚合反应，将二氧化钛链接到聚合物大分子链上。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)、铝锆偶联剂分子结构中含有两个无机部分(锆和铝)和一个有机功能配位体，与其他纳米改性剂相比具有改性温度低、偶联反应快、分散性好的特点，还增强了改性后的纳米二氧化钛与有机物质的相容性，并能增大纳米二氧化钛在聚合物中的填充量；此外，其价格低廉，约为硅烷偶联剂的一半。
(2)、本发明制备方法用纳米二氧化钛对皮革涂饰剂进行改性，可以大幅提高涂膜的力学性能。当基体树脂产生微开裂时，无机纳米二氧化钛的应力集中效应可吸收部分变形功而使基体树脂裂纹扩展受阻和钝化，并最终终止裂纹不发展为破坏性开裂。纳米二氧化钛的粒径小，比表面积大，纳米二氧化钛与基体接触面积大，材料受冲击时可吸收更多的冲击能而增强了材料的强度。
(3)、本发明制备方法用纳米二氧化钛对抗紫外线剂进行改性，纳米材料可以起到屏蔽紫外光、保护涂膜和自洁作用，可改善涂层色变和老化现象。
(4)、本发明以乳液共聚的方式使改性后的纳米二氧化钛粒子键接于高聚物分子链上，提高了乳液整体的稳定性，克服了纳米材料常规复合改性聚合物稳定性差的缺陷，效果显著；此外，本发明方法简单、可工业实现性强。
具体实施方法：
下列实施方案，仅是举例说明，不是仅有的，所以，一切在本发明范围内或是做与本发明相似的改变均包含于本发明之内。
实施例1
抗紫外线剂的制备方法，包括以下步骤(各原料以重量份计)：
(1)、先将9份铝锆偶联剂和5份纳米二氧化钛加入到60份去离子水中，于58～62℃搅拌、回流反应30分钟，制成经铝锆偶联剂改性的纳米二氧化钛分散液；
(2)、向反应釜中加入50份去离子水、3份磺基琥珀酸二辛酯钠盐、3份脂肪醇聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯二钠、2份聚环氧乙烷山梨糖醇单脂肪酸酯、1份脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-7、3份丙烯酸乙酯、2份丙烯酸丙酯、10份丙烯酸丁酯、2份丙烯酸羟丙酯、4份甲基丙烯酸甲酯、5份甲基丙烯酸丙酯和步骤(1)中的纳米二氧化钛分散液，升温至55～58℃，高速搅拌30分钟，形成乳化液；
(3)、向乳化釜中加入120份去离子水、5份磺基琥珀酸二辛酯钠盐、4份脂肪醇聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯二钠、3份聚环氧乙烷山梨糖醇单脂肪酸酯、4份脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-7、8份丙烯酸乙酯、6份丙烯酸丙酯、18份丙烯酸丁酯、6份丙烯酸十八酯、4份丙烯酸羟丙酯、10份甲基丙烯酸甲酯、6份甲基丙烯酸丙酯，高速搅拌30分钟，形成预乳化液；
(4)、将0.6份引发剂过硫酸铵溶于20份去离子水中，制成引发剂溶液；
(5)、待反应釜温度升至65～68℃后，加入5份引发剂水溶液，保温反应1小时；
(6)、在2小时内滴加步骤(3)预乳化液、8份1，6己二醇二丙烯酸酯和剩余的引发剂水溶液，待滴加完后，在80℃再保温反应1小时，降温、过滤即得抗紫外线剂。
实施例2
抗紫外线剂的制备方法，包括以下步骤(各原料以重量份计)：
(1)、先将10份铝锆偶联剂和7份纳米二氧化钛加入到60份去离子水中，于58～62℃搅拌、回流反应30分钟，制成经铝锆偶联剂改性的纳米二氧化钛分散液；
(2)、向反应釜中加入50份去离子水、5份磺基琥珀酸二辛酯钠盐、3份脂肪醇聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯二钠、2份聚环氧乙烷山梨糖醇单脂肪酸酯、3份脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-7、4份丙烯酸乙酯、4份丙烯酸丙酯、12份丙烯酸丁酯、3份丙烯酸十八酯、2份丙烯酸羟丙酯、4份甲基丙烯酸甲酯、5份甲基丙烯酸丙酯和步骤(1)中的纳米二氧化钛分散液，升温至55～58℃，高速搅拌30分钟，形成乳化液；
(3)、向乳化釜中加入120份去离子水、6份磺基琥珀酸二辛酯钠盐、4份脂肪醇聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯二钠、4份聚环氧乙烷山梨糖醇单脂肪酸酯、4份脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-7、8份丙烯酸乙酯、4份丙烯酸丙酯、22份丙烯酸丁酯、6份丙烯酸十八酯、5份丙烯酸羟丙酯、15份甲基丙烯酸甲酯、6份甲基丙烯酸丙酯，高速搅拌30分钟，形成预乳化液；
(4)、将1.1份引发剂过硫酸钠溶于20份去离子水中，制成引发剂溶液；
(5)、待反应釜温度升至65～68℃后，加入5份引发剂水溶液，保温反应1小时；
(6)、在2小时内滴加步骤(3)预乳化液、11份1，6己二醇二丙烯酸酯和剩余的引发剂水溶液，待滴加完后，在80℃再保温反应1小时，降温、过滤即得抗紫外线剂。
实施例3
抗紫外线剂的制备方法，包括以下步骤(各原料以重量份计)：
(1)、先将12份铝锆偶联剂和8份纳米二氧化钛加入到60份去离子水中，于58～62℃搅拌、回流反应30分钟，制成经铝锆偶联剂改性的纳米二氧化钛分散液；
(2)、向反应釜中加入50份去离子水、6份磺基琥珀酸二辛酯钠盐、4份脂肪醇聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯二钠、3份聚环氧乙烷山梨糖醇单脂肪酸酯、4份脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-7、4份丙烯酸乙酯、3份丙烯酸丙酯、16份丙烯酸丁酯、4份丙烯酸羟丙酯、9份甲基丙烯酸甲酯、6份甲基丙烯酸丙酯和步骤(1)中的纳米二氧化钛分散液，升温至55～58℃，高速搅拌30分钟，形成乳化液；
(3)、向乳化釜中加入120份去离子水、6份磺基琥珀酸二辛酯钠盐、6份脂肪醇聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯二钠、5份聚环氧乙烷山梨糖醇单脂肪酸酯、3份脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-7、5份丙烯酸乙酯、8份丙烯酸丙酯、26份丙烯酸丁酯、6份丙烯酸十八酯、8份丙烯酸羟丙酯、17份甲基丙烯酸甲酯、7份甲基丙烯酸丙酯，高速搅拌30分钟，形成预乳化液；
(4)、将1.5份引发剂过硫酸钾溶于20份去离子水中，制成引发剂溶液；
(5)、待反应釜温度升至65～68℃后，加入5份引发剂水溶液，保温反应1小时；
(6)、在2小时内滴加步骤(3)预乳化液、13份甲基丙烯酸缩水甘油酯和剩余的引发剂水溶液，待滴加完后，在80℃再保温反应1小时，降温、过滤即得抗紫外线剂。
实施例4
抗紫外线涂层面料的制备
a、在基材面料表面涂覆抗紫外线剂，涂覆量140-180g/m2；
b、于150℃烘3分钟、180℃焙烘1分钟。

Claims (5)

1.一种抗紫外线涂层面料，包括面料基材和涂覆在基材上的抗紫外线涂层剂，所述的抗紫外线涂层剂的制备方法，包括以下步骤，各原料以重量份计：
(1)、先将9～12份铝锆偶联剂和5～8份纳米二氧化钛加入到60份去离子水中，于58～62℃搅拌、回流反应30分钟，制成经铝锆偶联剂改性的纳米二氧化钛分散液；
(2)、向反应釜中加入50份去离子水、9～17份乳化剂、26～42份丙烯酸酯单体和步骤(1)中的纳米二氧化钛分散液，升温至55～58℃，高速搅拌30分钟，形成乳化液；
(3)、向乳化釜中加入120份去离子水、58～77份丙烯酸酯单体、16～20份乳化剂，高速搅拌30分钟，形成预乳化液；
(4)、将0.6～1.5份引发剂溶于20份去离子水中，制成引发剂溶液；
(5)、待反应釜温度升至65～68℃后，加入5份引发剂水溶液，保温反应1小时；
(6)、在2小时内滴加步骤(3)预乳化液、8～13份交联单体和剩余的引发剂水溶液，待滴加完后，在80℃再保温反应1小时，降温、过滤即得核壳结构纳米二氧化钛改性聚丙烯酸酯涂饰剂。
2.如权利要求1所述的一种抗紫外线涂层面料，其特征在于：所述的丙烯酸酯单体包括丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸十八酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丙酯中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的一种抗紫外线涂层面料，其特征在于：所述的乳化剂由磺基琥珀酸二辛酯钠盐、脂肪醇聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯二钠、聚环氧乙烷山梨糖醇单脂肪酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-7复配成。
4.如权利要求1所述的一种抗紫外线涂层面料，其特征在于：所述的引发剂包括过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的一种。
5.如权利要求1所述的一种抗紫外线涂层面料，其特征在于：所述的交联单体包括1，6己二醇二丙烯酸酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种。
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