CN108893990B - 一种多功能含真丝面料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多功能含真丝面料的制备方法，首先采用多巴胺水溶液浸渍整理含真丝面料，再使用还原剂对其进行浸渍处理，最后采用金属化合物溶液对经还原剂处理的面料进行浸渍整理制得多功能含真丝面料，最终制得的多功能含真丝面料的LOI值≥29.1％，经15次水洗后LOI值≥26.3％，其UPF值≥10.79，其接触角≥128.5°。本发明的一种多功能含真丝面料的制备方法，通过将含真丝面料先经多巴胺改性后添加还原剂还原的方法，使得最终制得的多功能含真丝面料具有优良的阻燃、耐水洗、抗紫外及疏水性能，且制备原料环保易得，对设备要求低，具有极好的推广价值。

Description

一种多功能含真丝面料的制备方法
技术领域
本发明属于纺织品功能整理领域，涉及一种多功能含真丝面料的制备方法。
背景技术
真丝面料作为一种天然纤维，具有优异的舒适性、柔和的光泽和柔软的手感，并且具有吸湿透气和保健性等，享有“纤维皇后”的美称，被广泛用于如窗帘、灯饰等室内装饰用品。装饰材料通常要求具有阻燃、抗紫外及拒水的功能，因此，为了满足该领域对于多功能的需求，也需要对真丝面料进行阻燃、抗紫外或疏水等处理，以提高其附加值。
关于阻燃真丝面料、抗紫外真丝面料以及拒水真丝面料等这种仅具有单一功能真丝面料的制备技术的报导很多，但制备多功能真丝面料时，阻燃剂和拒水剂在复配时通常会产生作用的相消(董瑛,刘伟,李传梅,刘爱保.卫生防护服面料生产工艺[J].印染,2004(11):23-24.)造成化学品浪费，因此开发新技术，通过较少的化学改性步骤便可获得多功能真丝面料尤为重要。
专利CN102828408A公开了一种真丝面料的阻燃改性方法，通过含磷与含硅乙烯基单体复配接枝改性真丝织物，可获得同时具有阻燃拒水的真丝面料，极限氧指数达28.7％以上，接触角为106°(未处理真丝织物为0°)。
专利CN10332104A公开了一种以生物质来源的化学品为原料通过静电层层自组装技术制得阻燃抗菌真丝面料的方法，正负离子完成10个交替沉积循环后，极限氧指数可达30.9％，该方法整理的真丝同时具有一定的抗菌性能，但其并不具有拒水性能(沈家力,刘天尧,高扬,董永生,关晋平,孙道权,陈忠立.静电自组装法制备阻燃抗菌染色蚕丝织物[J].印染,2015,41(06):1-5.)。
专利CN106567255A公开了一种有色阻燃拒水真丝织物的制备方法，采用氟锆酸钾处理多巴胺改性的真丝织物，制备的真丝织物极限氧指数值达到28.2％，接触角为138°，具有一定拒水性能。
虽然上述方法制得产品的极限氧指数、拒水性能单一性能表现尚可，但其难以兼顾各项性能，同时其制得的织物的耐洗性能差，且不具有抗紫外能力。
因此，开发一种耐洗性能优良且兼具阻燃、抗紫外、拒水等多功能的含真丝面料极具现实意义。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述现有技术中存在难以兼顾阻燃、抗紫外、拒水等多种性能且耐水洗性能差的问题，提供一种同时具有优良阻燃性能、耐水洗性能、抗紫外性能和疏水性能的多功能含真丝面料。本发明通过将含真丝面料先经多巴胺改性后添加还原剂还原的方法，使得最终制得的多功能含真丝面料的阻燃性能进一步提高，并使其具有抗紫外性能及一定的拒水功能。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种多功能含真丝面料的制备方法，首先采用多巴胺水溶液浸渍整理含真丝面料，再使用还原剂对其进行浸渍处理，最后采用金属化合物溶液对经还原剂处理的面料进行浸渍整理制得多功能含真丝面料；多巴胺的特点就是可以粘附于任何基材。
所述多功能含真丝面料的LOI值≥29.1％，根据AATCC 124-2006中样品手洗标准，经15次水洗后LOI值≥26.3％，具有一定的耐水洗性，其UPF值≥10.79，其接触角≥128.5°，具有一定的疏水性能和抗紫外性能。本发明一方面实现了阻燃性能、抗紫外性能和疏水性能的良好兼顾，另一方面还赋予了面料一定耐水洗性能。本发明取得的技术效果突出。
如上所述的制备方法，所述含真丝面料为真丝面料或者真丝与羊毛、棉或粘胶的混织面料，其真丝含量大于50％。
如上所述的制备方法，所述多巴胺水溶液的浓度为1.5～5g/L，pH为8.0～9.0，浸渍温度为35～55℃，浸渍时间为18～24h。多巴胺水溶液过低，会导致面料表面聚多巴胺量过少，从而螯合能力不强；由于织物与聚多巴胺之间的结合程度有限，故多巴胺水溶液浓度过高，会造成浪费。
如上所述的制备方法，所述多巴胺水溶液的pH值通过添加三羟甲基氨基甲烷溶液(Tris)和三羟甲基氨基甲烷盐酸溶液(Tris-HCl)进行调节。通过Tris和Tris-HCl调节多巴胺水溶液的pH，所生成的聚多巴胺的性能最佳。
如上所述的制备方法，所述还原剂为亚硫酸钠溶液，浓度为2～3g/L，浸渍温度为85～90℃，浸渍时间为1～2h。
如上所述的制备方法，所述金属化合物为氯化铁、硫酸亚铁、氯化铜或硫酸铜。
如上所述的制备方法，所述金属化合物溶液的浓度为20～30g/L，浸渍温度为90℃，浸渍时间为1～2h。
发明机理：
现有技术对真丝面料进行多功能改性时，阻燃剂和拒水剂在复配时会产生作用的相消，这极大的浪费化学品，针对这一问题，本发明并未采取阻燃剂和拒水剂复配的手段，而是选用多巴胺作为整理剂，在多巴胺整理后对含真丝面料进行还原处理，最后再进行多功能改性浸渍，规避了这一问题。
贻贝粘附蛋白衍生物多巴胺作为一种小分子复合物，含有两种功能性结构(即多巴中的儿茶酚结构和赖氨酸中的氨基结构)，其简单的结构几乎能够在任何材料表面引发一系列的沉积，形成薄膜，这种膜又能够作为一种多功能的二次平台，发生一系列的后续反应。其聚合物中含有儿茶酚结构，能够螯合金属离子。对材料进行金属盐化合物或金属氧化物整理，整理后物质具有一定的防臭、抗菌、抗静电、导电或阻燃性能等。
金属无机盐和真丝织物之间基本无反应性，因为其表面裸露的羟基、羧基和氨基官能团比较少，能有效与金属离子进行络合的比较少，金属离子主要是通过吸附作用进入纤维内部，这就导致了金属离子与面料结合不紧密，制得面料耐洗性能不佳。本发明首先选用多巴胺在弱碱性的水溶液中改性真丝面料，多巴胺能在真丝面料表面形成聚多巴胺层，其结构中含有部分儿茶酚结构、氨基和醌基，然后加入还原剂进行处理，将织物表面的聚多巴胺分子中的部分醌基还原成羟基，从而能够为其表面提供更多的羟基以螯合更多的金属离子，提高织物与金属离子之间的牢度，提升织物的性能，最后将面料浸泡在金属化合物溶液中负载金属离子制得多功能真丝面料。本发明采用的原料环保易得，制备方法工艺简单，操作方便。
有益效果：
(1)本发明的一种多功能含真丝面料的制备方法，赋予真丝面料多功能，同时不破坏其手感，极大地提升了面料的阻燃、耐水洗、抗紫外及疏水性能；
(2)本发明的一种多功能含真丝面料的制备方法，采用还原剂处理改性织物，能为其表面提供更多的反应基团；
(3)本发明的一种多功能含真丝面料的制备方法，原料环保易得，制备方法简便易行，对设备要求低，具有极好的推广价值。
附图说明
图1为未处理真丝面料的扫描电镜图；
图2为本发明实施例1制得的多功能真丝面料的扫描电镜图；
图3为未处理真丝面料(图中a)与本发明制得的多功能真丝面料(图中b)的抗紫外性能对比图；
图4a为未处理真丝面料的接触角示意图；
图4b为本发明制得的多功能真丝面料的接触角示意图；
图5为本发明实施例2制得的多功能真丝面料的扫描电镜图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
一种多功能真丝面料的制备方法，具体步骤如下：
(1)采用多巴胺水溶液浸渍整理真丝面料得到改性真丝面料，其中多巴胺水溶液的浓度为2g/L，pH为8.5，浸渍温度为45℃，浸渍时间为24h，多巴胺水溶液的pH值是通过添加三羟甲基氨基甲烷溶液和三羟甲基氨基甲烷盐酸溶液进行调节得到的；
(2)使用亚硫酸钠溶液对改性真丝面料进行浸渍处理得到还原的改性真丝面料，其中亚硫酸钠溶液的浓度为3g/L，浸渍温度为90℃，浸渍时间为1h；
(3)采用氯化铁溶液对还原的改性真丝面料进行浸渍整理制得多功能真丝面料，其中氯化铁溶液的浓度为20g/L，浸渍温度为90℃，浸渍时间为1h。
最终制得的多功能真丝面料与未经处理的真丝面料相比，颜色发生了变化，说明后整理过程中，多功能真丝面料的表面存在聚多巴胺层，并络合了一定量的金属离子，图1和图2分别为未经处理的真丝面料和经上述制备方法处理后的真丝面料的扫描电镜图，由图1和图2可知，未经处理的真丝面料表面光滑，根根纤维清晰可见，采用本发明实施例1的方法制得的真丝面料表面涂覆有一层物质，可以说明整理剂成功粘附于织物表面。
对处理前后的真丝面料进行燃烧测试：按照GB/T 5454-1997纺织品燃烧性能试验氧指数法和GB/T 5455-2014纺织品燃烧性能对垂直方向损毁长度、阴燃和续燃时间的测定测得未经处理的真丝面料的LOI值为23.7％，少量成炭，经垂直燃烧测试，试样全部烧毁，而由实施例1制备出的真丝面料的LOI值为29.1％，大量成炭，且炭层较轻，经垂直燃烧测试，试样的损毁长度为11cm，制得的多功能真丝面料经15次水洗后LOI值为26.3％，耐水洗性能好。
对处理前后的真丝面料进行抗紫外性能测试：图3为未处理真丝面料(图中a)与本发明制得的多功能真丝面料(图中b)的抗紫外性能对比图，从图3中可看出，未经处理的真丝面料(图中a)的UPF值只有2.77，而经本发明方法处理后的多功能真丝面料(图中b)UPF值达到了10.79，抗紫外性能优异。
对处理前后的真丝面料的接触角进行测试：图4a和4b分别为未处理真丝面料和本发明制得的多功能真丝面料的接触角示意图，从图中可以看出，未经后整理的真丝面料为亲水性，经后整理的真丝面料的接触角为128.5o，具有一定的疏水性能。
对比例1
一种后整理真丝面料的制备方法，其制备方法与实施例1基本相同，不同之处于，该方法不包括步骤(2)，其是将经多巴胺水溶液处理后的改性真丝面料直接利用20g/L氯化铁溶液浸渍处理制得后整理真丝面料，对最终制得的后整理真丝面料进行测试，测得后整理真丝面料的阻燃性能较差，其LOI值为26.4％，成炭，炭层较轻，经垂直燃烧测试，试样的损毁长度为12.1cm，UPF值为9.15，具有一定抗紫外性能，接触角为92.4°，疏水性能一般，经15次水洗后LOI值为24.8％，耐水洗性能差。说明经过还原剂处理的改性真丝面料能够络合更多的金属离子，从而有效提高面料的相关性能。
实施例2
一种多功能真丝面料的制备方法，具体步骤如下：
(1)采用多巴胺水溶液浸渍整理真丝面料得到改性真丝面料，其中多巴胺水溶液的浓度为2g/L，pH为8.5，浸渍温度为45℃，浸渍时间为24h，多巴胺水溶液的pH值是通过添加三羟甲基氨基甲烷溶液和三羟甲基氨基甲烷盐酸溶液进行调节得到的；
(2)使用亚硫酸钠溶液对改性真丝面料进行浸渍处理得到还原的改性真丝面料，其中亚硫酸钠溶液的浓度为3g/L，浸渍温度为90℃，浸渍时间为1h；
(3)采用硫酸亚铁溶液对还原的改性真丝面料进行浸渍整理制得多功能真丝面料，其中硫酸亚铁溶液的浓度为20g/L，浸渍温度为90℃，浸渍时间为1h。
最终制得的多功能真丝面料的扫描电镜图如图5所示，从图中可以看出，最终制得的真丝面料表面涂覆有一层密集的小颗粒，说明整理剂成功粘附于织物表面。对最终制得的多功能真丝面料进行测试，制备出的多功能真丝面料的LOI为29.4％，生成致密的炭层，试样的损毁长度为15.3cm，UPF值达到了14.55，抗紫外性能优良，疏水性能较佳，接触角为135.9°，经15次水洗后LOI值为26.6％，耐水洗性能好。
实施例3
一种多功能含真丝面料的制备方法，具体步骤如下：
(1)采用多巴胺水溶液浸渍整理含真丝面料得到改性真丝面料，其中含真丝面料为真丝与羊毛的混织面料，其真丝含量为51％，多巴胺水溶液的浓度为1.5g/L，pH为8.0，浸渍温度为35℃，浸渍时间为18h，多巴胺水溶液的pH值是通过添加三羟甲基氨基甲烷溶液和三羟甲基氨基甲烷盐酸溶液进行调节得到的；
(2)使用亚硫酸钠溶液对改性真丝面料进行浸渍处理得到还原的改性真丝面料，其中亚硫酸钠溶液的浓度为2g/L，浸渍温度为85℃，浸渍时间为1h；
(3)采用氯化铜溶液对还原的改性真丝面料进行浸渍整理制得多功能含真丝面料，其中氯化铜溶液的浓度为20g/L，浸渍温度为90℃，浸渍时间为1h。
最终制得的多功能含真丝面料的LOI值为29.3％，经15次水洗后LOI值为26.8％，其UPF值为11.53，其接触角为130.5°。
实施例4
一种多功能含真丝面料的制备方法，具体步骤如下：
(1)采用多巴胺水溶液浸渍整理含真丝面料得到改性真丝面料，其中含真丝面料为真丝与棉的混织面料，其真丝含量为60％，多巴胺水溶液的浓度为5g/L，pH为9.0，浸渍温度为55℃，浸渍时间为24h，多巴胺水溶液的pH值是通过添加三羟甲基氨基甲烷溶液和三羟甲基氨基甲烷盐酸溶液进行调节得到的；
(2)使用亚硫酸钠溶液对改性真丝面料进行浸渍处理得到还原的改性真丝面料，其中亚硫酸钠溶液的浓度为3g/L，浸渍温度为90℃，浸渍时间为2h；
(3)采用硫酸铜溶液对还原的改性真丝面料进行浸渍整理制得多功能含真丝面料，其中硫酸铜溶液的浓度为30g/L，浸渍温度为90℃，浸渍时间为2h。
最终制得的多功能含真丝面料的LOI值为29.5％，经15次水洗后LOI值为27.3％，其UPF值为15.37，其接触角为130°。
实施例5
一种多功能含真丝面料的制备方法，具体步骤如下：
(1)采用多巴胺水溶液浸渍整理含真丝面料得到改性真丝面料，其中含真丝面料为真丝与粘胶的混织面料，其真丝含量为65％，多巴胺水溶液的浓度为2g/L，pH为8.4，浸渍温度为40℃，浸渍时间为20h，多巴胺水溶液的pH值是通过添加三羟甲基氨基甲烷溶液和三羟甲基氨基甲烷盐酸溶液进行调节得到的；
(2)使用亚硫酸钠溶液对改性真丝面料进行浸渍处理得到还原的改性真丝面料，其中亚硫酸钠溶液的浓度为2.4g/L，浸渍温度为88℃，浸渍时间为1.5h；
(3)采用氯化铁溶液对还原的改性真丝面料进行浸渍整理制得多功能含真丝面料，其中氯化铁溶液的浓度为24g/L，浸渍温度为90℃，浸渍时间为1.5h。
最终制得的多功能含真丝面料的LOI值为29.6％，经15次水洗后LOI值为26.4％，其UPF值为10.88，其接触角为131.5°。
实施例6
一种多功能含真丝面料的制备方法，具体步骤如下：
(1)采用多巴胺水溶液浸渍整理含真丝面料得到改性真丝面料，其中含真丝面料为真丝与羊毛的混织面料，其真丝含量为80％，多巴胺水溶液的浓度为2.5g/L，pH为8.5，浸渍温度为45℃，浸渍时间为22h，多巴胺水溶液的pH值是通过添加三羟甲基氨基甲烷溶液和三羟甲基氨基甲烷盐酸溶液进行调节得到的；
(2)使用亚硫酸钠溶液对改性真丝面料进行浸渍处理得到还原的改性真丝面料，其中亚硫酸钠溶液的浓度为2.5g/L，浸渍温度为90℃，浸渍时间为2h；
(3)采用硫酸亚铁溶液对还原的改性真丝面料进行浸渍整理制得多功能含真丝面料，其中硫酸亚铁溶液的浓度为25g/L，浸渍温度为90℃，浸渍时间为2h。
最终制得的多功能含真丝面料的LOI值为31.4％，经15次水洗后LOI值为27.1％，其UPF值为15.8，其接触角为132.5°。
实施例7
一种多功能含真丝面料的制备方法，具体步骤如下：
(1)采用多巴胺水溶液浸渍整理含真丝面料得到改性真丝面料，其中含真丝面料为真丝与棉的混织面料，其真丝含量为85％，多巴胺水溶液的浓度为4.5g/L，pH为8.7，浸渍温度为50℃，浸渍时间为24h，多巴胺水溶液的pH值是通过添加三羟甲基氨基甲烷溶液和三羟甲基氨基甲烷盐酸溶液进行调节得到的；
(2)使用亚硫酸钠溶液对改性真丝面料进行浸渍处理得到还原的改性真丝面料，其中亚硫酸钠溶液的浓度为3g/L，浸渍温度为90℃，浸渍时间为2h；
(3)采用氯化铜溶液对还原的改性真丝面料进行浸渍整理制得多功能含真丝面料，其中氯化铜溶液的浓度为28g/L，浸渍温度为90℃，浸渍时间为2h。
最终制得的多功能含真丝面料的LOI值为29.6％，经15次水洗后LOI值为27.0％，其UPF值为14.55，其接触角为133.5°。

Claims (5)

1.一种多功能含真丝面料的制备方法，其特征是：首先采用多巴胺水溶液浸渍整理含真丝面料，浸渍温度为35～55℃，浸渍时间为18～24h，再使用还原剂对其进行浸渍处理，浸渍温度为85～90℃，浸渍时间为1～2h，最后采用金属化合物溶液对经还原剂处理的面料进行浸渍整理制得多功能含真丝面料，浸渍温度为90℃，浸渍时间为1～2h；
所述还原剂为亚硫酸钠溶液，浓度为2～3g/L；
所述金属化合物溶液的浓度为20～30g/L；
所述多功能含真丝面料的LOI值≥29.1％，经15次水洗后LOI值≥26.3％，其UPF值≥10.79，其接触角≥128.5°。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含真丝面料为真丝面料或者真丝与羊毛、棉或粘胶的混织面料，其真丝含量大于50％。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述多巴胺水溶液的浓度为1.5～5g/L，pH为8.0～9.0。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述多巴胺水溶液的pH值通过添加三羟甲基氨基甲烷溶液和三羟甲基氨基甲烷盐酸溶液进行调节。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属化合物为氯化铁、硫酸亚铁、氯化铜或硫酸铜。
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