CN109763355A - 一种智能汗液酸碱变色衣物 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能汗液酸碱变色衣物，属于纺织品染整工艺领域。本发明提供了一种用于制备pH快速响应纱线或者织物的方法，具体是将纱线或者织布浸于含天然原料浓缩液的染料中，其中天然原料包括底栖藻、茜素红S、杨梅中的一种或多种。利用本发明方法制备的智能汗液变色织物随汗液pH变化时产生的变色明显并可逆，当达到某一颜色即向服用者警示该及时保持衣物清洁，而且从出汗到面料颜色变化不超过80s，大可满足快速性、可逆pH变色性及耐久性，实现智能实时监控人体服用衣物汗液量。

Description

一种智能汗液酸碱变色衣物
技术领域
本发明属于纺织品染整工艺领域，具体涉及一种智能汗液酸碱变色衣物。
背景技术
变色纺织品是可以根据外界刺激，如温度、光、电等改变颜色，进而通过视觉信号传递外界变化，起到示警、侦测、追踪等作用。目前关于变色纺织品的研究主要集中于热致及光致变色，但酸碱变色同样不容忽视，它可以应用于许多领域进行pH值的监控，同时兼具纺织品质量轻、覆盖面积大、可透气、可洗涤、强度大等优点。研究者对利用天然染料染色的纺织品表现出极大的兴趣，而在利用天然染料染色的同时赋予织物新颖的功能也越来越受到研究者的关注。其中，具有酸碱指示功能的织物(织物颜色随环境酸碱度变化而发生显著的可逆性变化)可以替代传感器测定法、比色法判断溶液的酸碱性，还可以制作成医用纱布、绷带以便于观察伤口愈合或感染状况。但是目前的pH变色纺织品大多是利用酸碱敏感的合成染料通过染色、印花或涂层制备的。刚果红、甲基橙、甲基红、溴甲酚绿等pH指示剂。pH敏感的合成染料通常具有毒性、致敏等危害，不能直接应用在纺织品上进行服用。同时存在部分酸碱变色指示剂不能反复使用、酸碱指示范围小等缺点，使其应用范围受到极大限制。
因此，制备一种低敏无毒、适用于纺织品的变色染料是有迫切的市场需求的。
发明内容
天然染料中的动植物染料是从生物体中提取的、与环境相容性好，可生物降解。另外，天然植物染料染出的织物具有自然的香味，令合成染料望而却步，染出的织物具有自然、朴素、雅致的效果。特别是茜草、靛蓝、郁金、红花等染出的织物，还具有防虫、杀菌的功效。很多植物染料作为中药，其舒筋活血、祛病保健的功效为过敏体质的人群也带来了极大的福音。人体汗液pH范围是4.2-7.5，本发明染料能够在人体汗液pH变化范围内变色，可通过颜色变化智能监测人体衣物汗液量，具有很好的应用前景。
本发明的第一个目的是提供一种pH快速响应的纱线或织物的制备方法，其特征在于，所述方法是将纱线或织物浸于含天然原料浓缩液的染料中；所述天然原料包括底栖藻、茜素红S、杨梅中的一种或多种。
在本发明的一种实施方式中，所述染料中天然原料浓缩液的质量份数为不低于2％。
在本发明的一种实施方式中，所述的纱线或织物与染料的浴比为1:20-1:40。
在本发明的一种实施方式中，所述染料还包括水和DMSO，其中DMSO与水的质量比为1：(1-2)。
在本发明的一种实施方式中，纱线或织物浸于染料中是在超声环境下进行的。
在本发明的一种实施方式中，超声波相对输出功率100％，300W，26KHZ。
在本发明的一种实施方式中，所述天然原料的浓缩液的制备方法包括：按照1kg/(1-5)L的质量体积比，将天然染料加入到酸-醇混合液中进行提取，除去醇，得到浓缩液。
在本发明的一种实施方式中，所述天然原料的浓缩液的制备方法具体包括：
将天然原料切碎，加入到的盐酸-乙醇混合液中，55℃-65℃提取1h-2h，充分过滤并将溶液中的乙醇全部蒸馏，即得浓缩液。
在本发明的一种实施方式中，所述的盐酸pH为3，乙醇的体积浓度为80％。
在本发明的一种实施方式中，所述制备方法具体包括：
取染料、DMSO、水形成混合液，纱线或织物与染料按照浴比1：20-1:40，温度在40℃-50℃，结合超声波对其染色，加入NaHCO3/Na2CO3缓冲溶液，pH控制在7-8，固色，即得pH快速响应的纱线或织物。
本发明的第二个目的是提供一种pH快速响应的印花织物的制备方法，其特征在于，所述方法是利用含天然原料浓缩液的染料对织物进行印花；所述天然原料包括底栖藻、茜素红S、杨梅中的一种或多种。
在本发明的一种实施方式中，所述印花是利用上述染料对织物进行印花，然后60℃-70℃烘干，100-110℃汽蒸10min-15min完成印花。
在本发明的一种实施方式中，所述染料中天然原料浓缩液的质量份数为2％-5％。
在本发明的一种实施方式中，所述染料还可以包括盐和/或媒染剂。
在本发明的一种实施方式中，所述媒染剂包括稀土、明矾。
在本发明的一种实施方式中，所述稀土包括Pr2O3、Nd2O3、NdCl3、CeCl3。
在本发明的一种实施方式中，所述染料还可以包括功能性助剂。
在本发明的一种实施方式中，所述功能性助剂还可以为尿素和/或硫酸铵。
在本发明的一种实施方式中，所述尿素的质量分数为3％-6％。
在本发明的一种实施方式中，所述硫酸铵的质量分数为1％-3％。
在本发明的一种实施方式中，所述染料还可以包括糊料；所述糊料包括海藻酸钠、合成龙胶中的一种或两种。
在本发明的一种实施方式中，所述糊料的质量份数为30％-50％。
在本发明的一种实施方式中，所述糊料中的海藻酸钠与合成龙胶的质量比为1：(0.5-2)。
在本发明的一种实施方式中，所述方法还包括如下后处理：染后排液→冷水冲洗洗去未上染的染料→皂洗洗去浮色增加光泽→水洗→烘干。
本发明的第三个目的是提供一种智能汗液变色衣物，所述衣物是利用上述方法制备得到的。
本发明利用染料的pH快速响应变色，实现在人体汗液pH范围内变色，通过颜色变化智能监测人体衣物汗液量。
本发明的显著优点在于：
本发明染料制备得到的织物变色快速，不超过80s，可实现实时监测。同时，在不同pH可呈现不同颜色效果，提供肉眼可见的指示信号，且变色可逆。
此外，利用本发明染料染色的织物干摩擦牢度4-5级，湿摩擦牢度4级，皂洗牢度4级，摩擦及皂洗牢度优良，耐久性强。
可以用染色后的棉纱线对衣物进行缝纫，可达到监测全身排汗量的效果；也可以在排汗量大的部位用染色纱线缝制特色花样，或缝上染色后的织物，即美观时尚又可监测指定部位排汗量，通过颜色提醒此衣物需及时保持清洁；还可以对排汗量大的部位印花，在满足智能监控排汗量的同时增加时尚感。多种方式满足设计以及智能监控要求，完成智能汗液酸碱变色衣物的制作过程。
本发明制备的智能汗液变色织物随汗液pH变化时产生的变色明显并可逆，当达到某一颜色即向服用者警示该及时保持衣物清洁，而且从出汗到面料颜色变化仅仅不到80s，大可满足快速性、可逆pH变色性及耐久性，实现智能监控人体服用织物汗液量。
具体实施方式
为了使本发明所述的内容更加便于理解,下面结合具体实施方式对本发明所述的
技术方案做进一步的说明,但本发明不仅限于此。
天然原料浓缩液的制备：按照每千克2升的质量体积比，将天然原料切碎，加入盐酸-乙醇混合液中，盐酸pH为3，乙醇的体积浓度为80％，55℃-65℃提取1h-2h，充分过滤并将溶液中的乙醇全部蒸馏，即得浓缩液。
实施例1
一种智能汗液酸碱变色衣物染色方法,其包括以下步骤：
1)染色前处理：在染色前把棉织物或者棉标签布样放入二甲基亚砜(DMSO)溶液室温条件下浸泡1h。
2)染色：
染色配方：底栖藻天然原料浓缩液相对织物重2％；二甲基亚砜；pH＝8的NaHCO3/Na2CO3缓冲溶液；
染色时，选取相对织物重2％底栖藻天然原料浓缩液，将浸泡液(DMSO)与水一比一混合作为染色溶液，控制浴比在1:30，并结合超声波(300W，26KHZ)作用实现无媒染色，温度在45℃，染色30min。之后以2℃/min升温到65℃，分两次加入NaHCO3/Na2CO3缓冲溶液，pH控制在为8，固色35min即可完成固色。
3)后处理：①染后排液→②冷水冲洗洗去未上染的染料→③皂洗(85℃×20min，皂片2g/L)洗去浮色增加光泽→④水洗→⑤60℃烘干。
4)将所得染色后的Ag棉布或者标签缝制到衣物上。
所得衣物的变色效果见表1。
表1底栖藻天然染料染色所得衣物的变色效果
实施例2
一种智能汗液酸碱变色衣物染色方法,其包括以下步骤：
1)染色前处理：染色前将棉纱线按照0.33g/cm3密度络筒后，由于纱线之间压力较织物紧密，将纱线放入二甲基亚砜(DMSO)溶液中充分浸泡一到两个小时，并在期间用超声波振动促进纱线膨胀。
2)染色：
染色配方：底栖藻天然原料浓缩液相对织物重2％；pH＝8的NaHCO3/Na2CO3缓冲溶液；
染色时取相对织物重2％底栖藻天然原料浓缩液，将浸泡液(DMSO)与水一比一混合作为染色溶液，浴比1：30。常温下放入筒子纱染色机染色，调节筒子纱染色机染色从正循环开始，正反相对流量为70％、80％，时间比2:3，将温度升到45℃后保温30min，之后以2℃/min升温到65℃，分两次加入NaHCO3/Na2CO3缓冲溶液，pH控制在8左右，固色35min即可完成固色。
3)后处理：①染后排液→②冷水冲洗洗去未上染的染料→③皂洗(85℃×20min，皂片2g/L)洗去浮色增加光泽→④水洗→⑤60℃烘干。
4)将所得染色后的Ag棉纱线对衣物进行缝纫或者绣制花样。
所得衣物的变色效果见表2。
表2底栖藻天然染料染色所得衣物的变色效果
实施例3
1)印花：
染料配方：底栖藻天然原料浓缩液相对织物重2％、媒染剂5％、尿素4％、硫酸铵2％与水混合，搅拌使其充分溶解，再加入糊料(海藻酸钠与合成龙胶1:1混合40％固含量糊料)在烧杯中充分搅拌两小时备用。
对衣物进行印花，60℃烘干，10min，105℃汽蒸，15min。
2)后处理：①染后排液→②冷水冲洗洗去未上染的染料→③皂洗(85℃×20min，皂片2g/L)洗去浮色增加光泽→④水洗→⑤60℃烘干。
所得印花衣物的变色效果见表3。
表3底栖藻天然染料印花所得衣物的变色效果
实施例4
参照实施例1或实施例2或实施例3，将染料配方中天然原料分别替换为茜素红S或者杨梅色素，其他条件不变，进行染色或印花，制备得到相应织物。
所得衣物的变色效果见表4。
表4不同天然原料染色所得衣物的变色效果
实施例5
一种智能汗液酸碱变色衬衫染色方法,其包括以下步骤：
1)染色前处理：在染色前把棉织物或者棉标签布样放入二甲基亚砜(DMSO)溶液室温条件下浸泡1h。
2)染色：
染料配方：茜素红S与杨梅色素(质量比1：1)相对织物重2％，二甲基亚砜，pH＝8的NaHCO3/Na2CO3缓冲溶液；
染色时，选取相对织物重2％的茜素红S天然染料和杨梅色素染料混合物，两种染料进行拼色；将浸泡液(DMSO)与水一比一混合作为染色溶液，控制浴比在1:30，并结合超声波(300W，26KHZ)作用实现无媒染色，温度在45℃，染色30min。之后以2℃/min升温到65℃，分两次加入NaHCO3/Na2CO3缓冲溶液，pH控制在为8，固色35min即可完成固色。
3)后处理：①染后排液→②冷水冲洗洗去未上染的染料→③皂洗(85℃×20min，皂片2g/L)洗去浮色增加光泽→④水洗→⑤60℃烘干。
4)将所得染色后的Ag棉布或者标签缝制到衣物上。
所得衣物的变色效果见表5。
表5多种染料拼色染色布样及所得衣物的变色效果
实施例6
参照实施例1，将底栖藻天然染料相对织物用量分别替换为0.5％、10％，其他条件不变，制备得到变色衣物。所得衣物的变色效果见表6。过低的用量会导致K/S值发生明显降低，氮变色规律没有随用量发生变化，较小的pH范围内还是呈现明显的pH响应。
表6不同染料用量对衣物变色效果的影响
实施例7
参照实施例5，将染料中的天然原料分别替换为天然染料茜素红S 0.5％和杨梅色素相对织物重10％，或者单纯天然染料茜素红S 0.5％，其他条件不变，制备得到变色衣物。所得衣物的变色效果见表7。
表7茜素红和杨梅色素两种天然染料拼色染色布样及所得衣物的变色效果
对照例1
参照实施例1，将染料配方中天然原料分别替换为桃子皮或李子皮，其他条件不变，制备变色衣物。所得衣物的变化见表8。
表8几种天然染料染色布样及所得衣物的变色效果
不同天然染料 变色效果(pH变色规律)
桃子皮 在pH＝4.2-7.4区间不变色
李子皮 在pH＝4.2-7.4区间不变色

Claims (10)

1.一种pH快速响应的纱线或织物的制备方法，其特征在于，所述方法是将纱线或织物浸于含天然原料浓缩液的染料中；所述天然原料包括底栖藻、茜素红S、杨梅中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述染料中天然原料浓缩液的质量份数为不低于2％。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的纱线或织物与染料的浴比为1:20-1:40。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述染料还包括水和DMSO，其中DMSO与水的质量比为1：(1-2)。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，纱线或织物浸于染料中可以在超声环境下进行。
6.根据权利要求1-5任一所述的方法，其特征在于，所述天然原料浓缩液的制备方法包括：将天然染料加入到酸-醇混合液中进行提取，除去醇，得到浓缩液。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述天然原浓缩液的制备方法具体包括：
将天然原料切碎，加入到的盐酸-乙醇混合液中，55℃-65℃提取1h-2h，充分过滤并将溶液中的乙醇全部蒸馏，即得浓缩液。
8.根据权利要求1-7任一所述的方法，其特征在于，所述方法具体包括：
取染料、DMSO、水形成混合液，纱线或织物与染料按照浴比1：20-1:40，温度在40℃-50℃，结合超声波对其染色，加入NaHCO3/Na2CO3缓冲溶液，pH控制在7-8，固色，即得pH快速响应的纱线或织物。
9.一种pH快速响应的印花织物的制备方法，其特征在于，所述方法利用含天然原料浓缩液的染料对织物进行印花；所述天然原料包括底栖藻、茜素红S、杨梅中的一种或多种。
10.一种智能汗液变色衣物，其特征在于，所述衣物是利用权利要求1-9任一所述方法制备得到的。
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