CN109778529A

CN109778529A - 一种基于纳米氧化锌的单向导湿纯棉织物的制备方法

Info

Publication number: CN109778529A
Application number: CN201910049096.3A
Authority: CN
Inventors: 蔡再生; 贾常林; 范追追; 方捷; 朱琳
Original assignee: Shanghai Jingxuan Garment Co Ltd; Donghua University
Current assignee: Shanghai Jingxuan Garment Co Ltd; Donghua University; National Dong Hwa University
Priority date: 2019-01-18
Filing date: 2019-01-18
Publication date: 2019-05-21

Abstract

本发明涉及一种基于纳米氧化锌的单向导湿纯棉织物的制备方法，包括：(1)将纳米ZnO粉体与酞酸酯偶联剂混合，再加入Tween‑80，分散得到改性纳米ZnO整理液；(2)将棉织物浸渍在改性纳米ZnO整理液中，二浸二轧，然后预烘、烘焙，得到纳米ZnO整理的棉织物；(3)将印花网放于纳米ZnO整理的棉织物上，放浆料，匀速刮浆，随后对织物预烘，焙烘，皂洗，烘干，即得。本发明通过复合功能整理使织物具备了优异的吸湿凉爽效果，满足了人们在炎热的天气以及剧烈运动时的热湿舒适性要求。

Description

一种基于纳米氧化锌的单向导湿纯棉织物的制备方法

技术领域

本发明属于纺织功能性整理技术领域，特别涉及一种基于纳米氧化锌的单向导湿纯棉织物的制备方法。

背景技术

随着生活水平的不断提高，人们己不单一满足衣食住行的简单需求而是向健康、舒适等更高追求迈进。从穿衣角度讲己不再单一追求衣料的好看、耐用，而是希望衣服具有一些特殊的功能性。夏日既是阳光暴晒的日子，也是人们大汗淋漓的季节，人们在防护自身免受紫外线侵袭的同时，又迫切需要穿着凉爽、舒适的服装。这就对我们现有传统的纺织织物提出了挑战，因此具有吸湿凉爽性的纤维织物受到了越来越多的人们的追捧。

在合成纤维市场迅速发展的同时，人们更崇尚天然纤维如棉纤维制成的织物，其舒适与健康、自然与美相结合的品质尤其适应人们的需求，天然纤维中的棉纤维具有良好的亲水性和自然形态结构，染色性能好，细而柔软，光泽柔和，有自然美感，透气吸湿性好，穿着舒适健康，价格低廉，经常用于各季度的内外衣。纯棉织物穿着舒适是由于其吸水性好，当汗量不大时，棉织物能提供较满意的舒适性，但在夏季高温高湿气候条件下、或是在较长时间的剧烈活动或运动当中持续出汗时，棉纤维的高吸湿能力会带来诸如服装吸收汗液后变湿变重、由于水的重量而松弛下垂、需要花费较长的时间干燥、粘附皮肤表面等弊端。

当人们大量出汗时，需要人体表面汗液迅速导出至外界环境中，否则积蓄在皮肤表面将带走人体表面大量体温，导致人体热平衡被破坏，皮肤表面会产生冷感；同样在炎热夏季，即便无剧烈运动依旧会有闷热的感觉，需要快速导出人体排出的汗液，同时，为了将皮肤表面温度调节到人体更舒适的温度，单单通过汗液排出吸收的热量是远远不够的，更为理想的方法是通过对织物进行特殊整理使其具有凉感。

单向导湿整理作为实现织物吸湿快干性能的重要手段，通过后整理降低织物一面的热阻和湿阻，使这一面的热湿传递性增强，有利于排汗导湿。织物单向导湿功能主要是通过织物内外两层不同的吸湿性能来实现的，即内层织物疏水、外层织物亲水，汗液在差动毛细效应的作用下，被吸附到织物外表层并迅速蒸发。整理后的织物与皮肤接触的一面能保持相对干爽，汗液在背面迅速扩散蒸发，从而带走热量，使人体具有凉爽舒适的感觉。

近年来，东华大学Yang采用印花方式在织物上进行单面导湿整理，并控制整理剂在织物上的渗透深度，使织物的一侧为亲水性，一侧为大部分疏水性，构成亲疏水双侧结构。Lin课题组使用棉织物作为基材，以电喷淋技术在织物的一侧上施加疏水涂层。在电喷淋之前，在纤维表面上浸渍纳米BN整理液。Lin课题组用电喷淋技术对三种不同孔径的平纹编织棉织物进行处理制备了单向导湿织物。发现孔径是影响单向导湿性能的关键参数。它决定了在织物上可以实现的最大单向导湿能力。

用无机纳米材料对织物进行整理，可以提高其对紫外线、可见光、红外线等的遮蔽能力，从而提高织物的导热系数，增加其凉爽性，最终可得到遮热、散热好的多功能凉爽织物。

纳米ZnO的特殊性质为其广泛的应用奠定了基础，由于具有抗菌、吸收紫外线等性能，利用它的这种性能对织物进行处理，就可得到抗菌、除臭、抗紫外线功能的纺织品。采用纳米级ZnO进行纳米整理的优点在于：(1)ZnO为无机超细粉末，具有耐紫外线照射、耐热、无毒、稳定性强等特点；(2)能够将紫外线屏蔽、反射至织物以外；(3)不影响纺织品的色牢度、白度和强度等；(4)相较于棉织物具有优异的导热性能。

斯坦福大学Cui教授课题组制备的纳米ZnO聚乙烯织物可“智能”辐射降温，穿在身上让人超级“凉爽”。使一种纳米ZnO颗粒嵌入到纳米多孔聚乙烯中，通过反射太阳光和传递人体热辐射来使人感觉到凉爽。Soumya使用硅烷处理的纳米ZnO杂化PMMA胶体制备成多功能涂层，增强了织物对紫外线吸收，近红外线反射能力和抗真菌性能，制得了一款抗菌凉爽纺织品。周璐瑛、王浩、李群、毛志平用过纳米后整理纯棉织物，经纳米材料整理的棉织物，对金黄葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌有很强的抑制作用；经纳米ZnO材料整理后的织物的抗紫外线能力大大提升，并且经多次洗涤后仍具有良好的抗紫外效果。

传统的单向导湿织物具有吸湿快干的能力，但并不是直接给予人体一种凉爽的感觉，而是通过优异的导湿排汗性使人体感觉到凉爽舒适。而纳米氧化锌对织物的整理赋予了织物良好的导热性以及优异的抗紫外线功能。虽然其它的纳米金属氧化物氮化硼、氮化铝、石墨烯等物质可以替代氧化锌。但它们的价格昂贵，整理工艺不成熟，远不如纳米氧化锌在纺织领域的应用广泛、廉价易得。

目前来说，以往的纳米氧化锌整理往往用在抗紫外以及抗菌整理。很少有人把它与织物的导热性以及凉感联系在一起。将纳米整理与单向导湿的复合整理鲜有报道，以此种复合整理方法对织物进行功能整理，以及对其吸湿快干与凉爽性能的研究目前尚未见报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于纳米氧化锌的单向导湿纯棉织物的制备方法，克服了现有纳米氧化锌整理只能用于抗紫外以及抗菌整理而未用于单向导湿整理的缺陷，同时解决了普通单向导湿织物不具备凉爽效果的问题。

本发明的一种基于纳米氧化锌的单向导湿纯棉织物的制备方法，包括：

(1)将纳米ZnO粉体与酞酸酯偶联剂混合，磁力搅拌，再加入Tween-80，继续磁力搅拌，然后超声分散，得到改性纳米ZnO整理液；其中，纳米ZnO粉体、酞酸酯偶联剂和Tween-80的质量浓度比为1～3％:0.75～1.25％:1～2％；

(2)将棉织物浸渍在步骤(1)得到的改性纳米ZnO整理液中，二浸二轧，然后进行预烘、烘焙整理，得到纳米ZnO整理的棉织物；

(3)将印花网放于步骤(2)得到的纳米ZnO整理的棉织物上，然后放浆料，匀速刮浆，随后对织物进行预烘，焙烘，皂洗，烘干，得到基于纳米氧化锌的单向导湿纯棉织物。

所述步骤(1)中磁力搅拌的时间为5～30min。

所述步骤(1)中继续磁力搅拌的时间为20～50min。

所述步骤(1)中超声分散的时间为30～60min。

所述步骤(2)中织物的组织结构为24～32支单股全棉普纱单纱棉毛布或21～48支单股精梳棉纱单纱汗布。

所述步骤(2)中浸渍的工艺参数为：置于恒温振荡水浴锅中，浸渍温度为为20～25℃，浸渍时间为5～20min。

所述步骤(2)中二浸二轧的轧余率为70～90％。

所述步骤(2)中预烘的工艺参数为：预烘温度为80～100℃，预烘时间为1～3min。

所述步骤(2)中烘焙的工艺参数为：焙烘温度为150～170℃，焙烘时间为2～4min。

所述步骤(3)中的浆料包括质量浓度为5％的海藻酸钠、质量浓度为6％的疏水整理剂和水。

所述步骤(3)中的印花网的亲疏水面积比为32～67％。

所述步骤(3)中预烘的工艺参数为：预烘温度为80～100℃，预烘时间为1～5min。

所述步骤(3)中烘焙的工艺参数为：焙烘温度为130～170℃，焙烘时间为1～3min。

所述步骤(3)中皂洗的工艺参数为：皂洗温度为85～100℃，皂洗时间为2.5～5min。

所述步骤(3)中烘干的工艺参数为：烘干温度为80～100℃，烘干时间为1～5min。

本发明采用棉织物作为基材，以印花方式将疏水整理剂印在棉织物的一侧，在整理之前通过浸轧的方式将纳米ZnO整理到棉织物上。制备出一种具有吸湿速干且具有较好的凉爽性的功能性棉织物，以满足服装在炎热的夏天以及剧烈运动时的热湿舒适性问题，提供给皮肤干爽舒适感觉，同时也能带给服用者一定的凉爽感觉。

有益效果

本发明制备的运动面料具有优异的单向导湿性能，并提高了织物的凉感性能，并且还有一定抗紫外线功能。通过复合功能整理使织物具备了优异的吸湿凉爽效果，满足了人们在炎热的天气以及剧烈运动时的热湿舒适性要求。

具体实施方式

下面结合具体实施例，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。

本发明实施例中采用的测试标准：

(1)吸湿速干性能测试：根据GB/T21655.2-2009标准，采用液态水分管理测试仪进行测试。

(2)最大瞬态热流量Q-MAX(w/cm²)测试：根据GB/T 35263-2017标准，采用接触冷暖感测试仪进行测试。

(3)防紫外线性能测试：根据GB/T18830-2009标准，采用织物防晒指数分析仪进行测试。

本发明所用的棉织物(上海嘉麟杰纺织品股份有限公司)的门幅为30cm，克重为236g/m²，所用的ZnO(上海阿拉丁生化科技股份有限公司)纯度为99％，所用的钛酸酯偶联剂为新型螯合磷酸酯钛偶联剂季胺盐(广州市聚成兆业有机硅原料有限公司)，所用的分散剂为Tween-80(江苏省海安石油化工厂)。

实施例1

(1)将质量浓度为1％纳米ZnO粉体与质量浓度为1.25％酞酸酯偶联剂混合在一起，磁力搅拌10min，此时再加入质量浓度为1％的分散剂Tween-80继续磁力搅拌30min，分散均匀后对其进行超声分散1h，得到改性的纳米ZnO整理液。

(2)将24支单股全棉普纱单纱棉毛布浸渍在步骤(1)得到的改性的纳米ZnO整理液中，在25℃恒温振荡水浴锅中处理20min，采用二浸二轧，轧液率为90％，然后进行预烘(80℃，3min)，焙烘(150℃，2min)的整理工艺，使棉织物与氧化锌形成牢固的结合，得到纳米ZnO整理的棉织物。

(3)制备印制浆料，其中包括质量浓度为5％的海藻酸钠、质量浓度为6％的疏水整理剂，加水的质量为100％。将步骤(2)得到的纳米ZnO整理的棉织物平整放在试验台上，上面放待刮浆的印花网(亲疏水面积比为32％)，放上上述印制浆料，匀速刮浆，然后对织物进行预烘(2.5min，90℃)，焙烘(2min，130℃)的整理工艺，皂洗织物(98℃，5min)，烘干(100℃，1.5min)，得到基于纳米氧化锌的单向导湿纯棉织物。

实施例2

(1)将质量浓度为1.5％纳米ZnO粉体与质量浓度为1.25％酞酸酯偶联剂混合在一起，磁力搅拌10min，此时再加入质量浓度为1％的分散剂Tween-80同时磁力搅拌30min，分散均匀后对其进行超声分散1h，得到改性的纳米ZnO整理液。

(2)将32支单股全棉普纱单纱棉毛布浸渍在在步骤(1)得到的改性后的纳米ZnO整理液中，在25℃恒温振荡水浴锅中处理20min，采用二浸二轧，轧液率为90％，然后进行预烘(80℃，3min)，焙烘(150℃，2min)的整理工艺，使棉织物与氧化锌形成牢固的结合，得到纳米ZnO整理的棉织物。

实施例3

(1)将质量浓度为2％纳米ZnO粉体与质量浓度为1.25％酞酸酯偶联剂混合在一起，磁力搅拌10min，此时再加入质量浓度为1％的分散剂Tween-80同时磁力搅拌30min，分散均匀后对其进行超声分散1h，得到改性的纳米ZnO整理液。

(2)将24支单股全棉普纱单纱棉毛布浸渍在步骤(1)得到的改性后的纳米ZnO整理液中，在25℃恒温振荡水浴锅中处理20min，采用二浸二轧，轧液率为90％，然后进行预烘(80℃，3min)，焙烘(150℃，2min)的整理工艺，使棉织物与氧化锌形成牢固的结合，得到纳米ZnO整理的棉织物。

实施例4

(2)将32支单股全棉普纱单纱棉毛布浸渍在步骤(1)得到的改性后的纳米ZnO整理液中，在25℃恒温振荡水浴锅中处理20min，采用二浸二轧，轧液率为90％，然后进行预烘(80℃，3min)，焙烘(150℃，2min)的整理工艺，使棉织物与氧化锌形成牢固的结合，得到纳米ZnO整理的棉织物。

(3)制备印制浆料，其中包括质量浓度为5％的海藻酸钠、质量浓度为6％的疏水整理剂，加水的质量为100％。将步骤(2)得到的纳米ZnO整理的棉织物平整放在试验台上，上面放待刮浆的印花网(亲疏水面积比为67％)，放上上述印制浆料，匀速刮浆，然后对织物进行预烘(2.5min，90℃)，焙烘(2min，130℃)的整理工艺，皂洗织物(98℃，5min)，烘干(100℃，1.5min)，得到基于纳米氧化锌的单向导湿纯棉织物。

实施例5

对实施例1、2、3(纳米ZnO的质量浓度不同)制得的棉织物进行最大瞬态热流量Qmax测试，结果见表1。

表1原布与整理后织物的Q-MAX值

Q-MAX值(w/cm2)	1	2	3	平均值
					原布	0.095	0.093	0.097	0.095
实施例1	0.113	0.114	0.115	0.114
					实施例2	0.122	0.123	0.119	0.121
实施例3	0.126	0.127	0.131	0.128

在实施例1、2、3中改变了纳米ZnO的质量分数，通过表1的Qmax测试结果可以得出，随着纳米ZnO的质量浓度的增加，整理后织物的最大瞬态热流量的数值也随之增加。这是因为纳米ZnO整理到织物上的附载量变多，从而提高了棉织物的导热系数。

对实施例3和实施例4制得的棉织物进行测试，芯吸高度测试结果见表2，MMT测试结果见表3。

表2原布与整理后织物的芯吸高度数值

芯吸高度(cm)	1	2	3	平均值
					原布	16.7	16.9	16.8	16.8
实施例3	11.7	11.6	11.9	11.73
					实施例4	11.5	11.8	11.6	11.63

表3原布与整理后织物的MMT测试

在实施例3和实施例4中改变了印花制版的亲疏水面积比，通过表2的芯吸高度结果可以得出，经过整理后的织物芯吸高度有所下降，但仍然具有良好的吸湿性。通过表3的MMT测试，随着印花亲疏水比例的增加，即织物单面的疏水面积越大，织物所具有的单向导湿性能越好。根据GB/T21655.2-2009标准，与原布比较整理后的织物具有优异的单向导湿性能。

对实施例1、2制得的棉织物进行防紫外线性能测试，结果如表4所示。

表4原布与整理后织物的抗紫外线测试

紫外线防护系数	1	2	3	平均值
					原布	35.22	35.40	37.32	35.98
实施例1	280.36	277.56	284.33	282.75
					实施例2	290.47	288.69	295.73	287.83

在实施例1和实施例2中改变了纳米ZnO的质量分数，通过表4的抗紫外线测试结果可以得出，经过整理后的织物的抗紫外线防护系数远大于原布的抗紫外线系数，根据GB/T18830-2009标准，整理后的棉织物为“防紫外线产品”，防护等级为最高等级标为UPF50+，且随着纳米ZnO质量浓度的增加，抗紫外效果也随之增加。

对比例1

本对比例选自中国专利(CN106012538A)，其提供了一种吸湿快干单向导湿双层面料的制作方法，该制作方法采用阳离子涤纶纱和涤纶长丝编织制成双层面料坯布，然后采用改性精炼剂LS01对双层面料坯布进行处理，再加入冰醋酸，再水洗，最后进行染色及还原清洗等后处理，使制成的双层面料具备吸湿快干功能和单向导湿功能。同时本发明与其进行对比，加工简便，对染整机械设备的要求不高，生产成本较低，赋予了织物更好的凉爽性，且具有一定的抗紫外效果，更符合人们对多功能织物的要求。

对比例2

本对比例选自文献《纳米氧化锌在棉织物数码印花整理上的研究》，其提供了一种二浸二轧于纳米氧化锌整理工艺，研究了纳米氧化锌在棉织物数码印花整理过程中对织物抑菌性、抗紫外线及其他性能的影响。同时本发明与其进行对比，同样具备良好的抗紫外线效果，并且具有优异的单向导湿性能，可以提供较好的吸湿性和速干性，生产简便，对染整机械设备的要求不高，同时可以给人们在夏天剧烈运动时提供良好的热湿舒适性。

Claims

1.一种基于纳米氧化锌的单向导湿纯棉织物的制备方法，包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中磁力搅拌的时间为5～30min；继续磁力搅拌的时间为20～50min；超声分散的时间为30～60min。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中织物的组织结构为24～32支单股全棉普纱单纱棉毛布或21～48支单股精梳棉纱单纱汗布。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中浸渍的工艺参数为：置于恒温振荡水浴锅中，浸渍温度为为20～25℃，浸渍时间为5～20min。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中二浸二轧的轧余率为70～90％。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中预烘的工艺参数为：预烘温度为80～100℃，预烘时间为1～3min；烘焙的工艺参数为：焙烘温度为150～170℃，焙烘时间为2～4min。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的浆料包括质量浓度为5％的海藻酸钠、质量浓度为6％的疏水整理剂和水。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的印花网的亲疏水面积比为30～67％。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中预烘的工艺参数为：预烘温度为80～100℃，预烘时间为1～5min；烘焙的工艺参数为：焙烘温度为130～170℃，焙烘时间为1～3min。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中皂洗的工艺参数为：皂洗温度为85～100℃，皂洗时间为2.5～5min；烘干的工艺参数为：烘干温度为80～100℃，烘干时间为1～5min。