CN110004703A - 一种多功能有色真丝或羊毛面料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多功能有色真丝或羊毛面料的制备方法，采用含Fe3+的溶液整理真丝或羊毛面料制得多功能有色真丝或羊毛面料，其中整理采用浸渍的方式，整理的温度为70～80℃。制得的多功能有色真丝面料的超疏水接触角≥163.5°，LOI≥36.6％，UPF值≥17.56，UVA值≤6.70％，UVB值≤6.80％；多功能有色羊毛面料的超疏水接触角≥159.4°，多功能有色羊毛面料的LOI≥32.5％，UPF值≥236.16，UVA值≤0.70％，UVB值≤0.74％。本发明方法通过在真丝或羊毛面料沉积大量Fe3+，显著提高了其阻燃性能、疏水性能及抗紫外线性能，功能整理效果好。
Description
技术领域
本发明属于纺织品功能整理技术领域，涉及一种多功能有色真丝或羊毛面料的制备方法。
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，并且具有优良的吸湿透气性能和保健性能等，被广泛用于制备窗帘、灯饰等室内装饰用品。羊毛是含有蛋白质的天然高聚物，由于它具有较好的吸湿性、保温性和舒适性等，而被广泛应用于服用、建筑和家纺等领域。
真丝及羊毛的含氮量较高，这赋予了其一定的阻燃性，但随着真丝及羊毛在各领域的广泛应用，其天然的阻燃性能已经越来越难以满足人们的需求，特别是对于儿童服装、公用装饰用品和防护服装等对织物阻燃性能要求较高的应用方向，因此，提高真丝及羊毛的阻燃性能是非常必要的。
另外，户外服装已逐渐成为市场的消费热点，由于其特殊的应用场景，户外服装对面料的保暖、舒适、拒水及抗紫外线性能的要求较高。真丝及羊毛的舒适性及保暖性能较好，是一种理想的户外服装用面料，但其拒水及抗紫外线性能不佳，因此需对其进行功能整理。现有技术公开了一种有色阻燃拒水真丝织物及其制备方法，包括以下步骤：(1)将真丝织物浸于多巴胺水溶液中振荡处理，然后取出水洗并烘干，得到含有聚多巴胺的有色真丝织物；(2)将步骤(1)中得到的有色真丝织物浸渍于氟锆酸盐水溶液中，使有色真丝织物上的聚多巴胺与氟锆酸盐反应，然后取出冷水冲洗并干燥，得到有色阻燃拒水真丝织物；现有技术还公开了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％，其UPF值≥10.79，其接触角≥128.5°，其方法相比较而言，较为繁琐，且所获的真丝拒水阻燃性能相对较低，功能整理效果差。
因此，研究一种整理效果好的多功能有色真丝或羊毛面料的制备方法具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述现有技术中存在的问题，提供一种整理效果好的多功能有色真丝或羊毛面料的制备方法。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种多功能有色真丝或羊毛面料的制备方法，采用含Fe3+的溶液整理真丝或羊毛面料制得多功能有色真丝或羊毛面料。
本发明利用含Fe3+的溶液整理真丝或羊毛面料，Fe3+在整理过程中会直接或间接与真丝或羊毛面料结合，直接即Fe3+与真丝/羊毛织物形成络合，沉积在织物表面，间接即Fe3+先被氨基酸基团还原形成羊毛/真丝-氨基酸基团-Fe2+，然后再被空气氧化形成羊毛/真丝-氨基酸基团-Fe3+，羊毛/真丝-氨基酸基团-Fe3+大量沉积在面料表面，形成了类似荷叶效应，赋予真丝/羊毛面料一定的疏水性能，同时Fe3+附着在真丝或羊毛面料上，能够赋予真丝或羊毛面料抗紫外性能和优良的阻燃性能。
作为优选的技术方案：
如上所述的一种多功能有色真丝或羊毛面料的制备方法，多功能有色真丝面料的超疏水接触角≥163.5°；多功能有色羊毛面料的超疏水接触角≥159.4°。未经功能整理的真丝/羊毛面料的超疏水接触角均为0°，本发明显著提高了真丝/羊毛面料的疏水性能。
如上所述的一种多功能有色真丝或羊毛面料的制备方法，多功能有色真丝面料的LOI≥36.6％，UPF值≥17.56，UVA值≤6.70％，UVB值≤6.80％；多功能有色羊毛面料的LOI≥32.5％，UPF值≥236.16，UVA值≤0.70％，UVB值≤0.74％。未经功能整理的真丝面料的LOI值为23.6％，UPF值为2.11，UVA值为44.35％，UVB值为43.67％；未经功能整理的羊毛面料的LOI值为24.3％，UPF值为79.43，UVA值为2.34，UVB值为2.55，本发明方法显著提高了真丝/羊毛面料的阻燃和疏水性能。
如上所述的一种多功能有色真丝或羊毛面料的制备方法，真丝或羊毛面料为清洗烘干后的真丝或羊毛面料；清洗是指先使用温度为30～40℃且浓度为2～4g/L的皂液清洗30～40min，再使用清水洗涤4～5次，本发明清洗的具体过程并不仅限于此，此处仅列举一种可行的具体清洗方案；烘干的温度为80～90℃，时间为12～24h，本发明清洗后烘干的方式包括但不限于此，保证真丝或羊毛面料充分干燥即可。
如上所述的一种多功能有色真丝或羊毛面料的制备方法，含Fe3+的溶液由六水合氯化铁和水组成；含Fe3+的溶液中Fe3+的浓度为0.030～0.035mol/g，Fe3+的浓度可适当调整，但是不宜过高或过低，过高，面料的性能变化不明显，造成浪费，过低，面料的性能相对较差。
如上所述的一种多功能有色真丝或羊毛面料的制备方法，整理采用浸渍的方式，浴比为1:50～100，浴比为织物重量与整理液体积之比，织物重量的单位为g，整理液体积的单位为mL，整理的方式不限于此，还可采用涂层或浸轧等方式，效果比浸渍要差的多，主要原因是涂层需要配置涂层粘合剂，附着在面料表面的大部分是粘合剂，而不是Fe3+，浸轧温度和时间都远低于浸渍，不利于整理剂与面料结合，此外，还可采用层层自组装的方式，只是会比较耗时耗力，浪费资源。
如上所述的一种多功能有色真丝或羊毛面料的制备方法，整理的温度为70～80℃，时间为1～2h，整理的温度可适当调整，但是不宜过低，否则会导致织物上Fe3+的吸附量较少，阻燃拒水性能降低，整理的温度设置在70～80℃能够改变真丝或羊毛等蛋白质纤维内部的结构，在其表面产生沟槽，沟槽有利于Fe3+的大量沉积，进而有利于提升面料的性能。
如上所述的一种多功能有色真丝或羊毛面料的制备方法，整理后取出真丝或羊毛面料并烘干，烘干的温度为80～90℃，时间为12～24h。
发明机理：
本发明采用含Fe3+的溶液整理真丝或羊毛面料赋予了真丝或羊毛面料阻燃、疏水及抗紫外性能，具体机理如下：
阻燃性能：整理过程中Fe3+会附着在真丝或羊毛面料表面，Fe3+在一定程度上能够起到催化降解作用，能够减慢面料的热裂解历程，减少可燃气体的生成，同时其在燃烧过程中能生成金属氧化物沉淀覆盖在纤维表面，起到隔绝氧气的作用，提高了真丝或羊毛面料的阻燃效果；此外，Fe3+在70～80℃的水溶液中会生成氢氧化铁，沉积在真丝或羊毛面料表面，氢氧化铁在高温下受热分解成三氧化二铁和水，一方面分解反应为吸热反应，会带走部分热量，同时分解得到的水受热蒸发形成水蒸气也将带走部分热量；另一方面，三氧化三铁可以形成保护层，产生隔热的效果，进一步提高面料的阻燃性能；
疏水性能：Fe3+在浸渍过程中会与真丝/羊毛织物形成络合，沉积在织物表面，同时由于羊毛与真丝均是蛋白质纤维，其均含有胱氨酸、酪氨酸等氨基酸，而Fe3+会被羊毛或真丝上的胱氨酸、酪氨酸等氨基酸还原形成Fe2+，同时其将与羊毛/真丝-氨基酸基团结合形成羊毛/真丝-氨基酸基团-Fe2+，经空气氧化后形羊毛/真丝-氨基酸基团-Fe3+，羊毛/真丝-氨基酸基团-Fe3+大量沉积在面料表面，能够大大的提高了面料的表面的粗糙度，形成了类似荷叶效应，赋予真丝/羊毛面料一定的疏水性能；
抗紫外性能：由于真丝或羊毛面料上沉积了大量的Fe3+，沉积的Fe3+将赋予真丝或羊毛面料一定的颜色，而织物颜色与紫外线防护性能有关，一般而言颜色越深其抗紫外性能越好，因此真丝或羊毛面料能够获得抗紫外性能。
有益效果：
(1)本发明的一种多功能有色真丝或羊毛面料的制备方法，使用含Fe3+的溶液作为整理剂，其具有无毒、低烟和无腐蚀性等特点，符合绿色环保理念；
(2)本发明的一种多功能有色真丝或羊毛面料的制备方法，赋予真丝/羊毛面料良好的阻燃性能、疏水性能及抗紫外线性能，同时并未破坏真丝/羊毛面料柔软的手感；
(3)本发明的一种多功能有色真丝或羊毛面料的制备方法，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和2分别为功能整理前的真丝面料和羊毛面料的超疏水接触角示意图；
图3和4为本发明实施例1功能整理后的真丝面料的超疏水接触角示意图和SEM图；
图5为本发明实施例2功能整理后的羊毛面料的超疏水接触角示意图。
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。
下述实施例中，功能整理前的真丝面料和羊毛面料的超疏水接触角如图1和2所示，从图中可以看出二者的超疏水接触角为0°，疏水性能非常差，功能整理前的真丝/羊毛面料的参数如下表所示：
实施例1
一种多功能有色真丝面料的制备方法，步骤如下：
(1)清洗并烘干真丝面料：先使用温度为40℃且浓度为4g/L的皂液清洗30min，再使用清水洗涤4次，最后在80℃的温度下烘干20h制得清洗烘干后的真丝面料；
(2)功能整理：称取六水合氯化铁加入三口烧瓶中，加入去离子水，使其溶解，放入清洗烘干后的真丝面料浸渍，浸渍温度为75℃，浸渍时间为1h，浴比为1:50，浸渍液中Fe3+的浓度为0.03mol/g；
(3)整理后取出真丝面料并烘干，烘干的温度为80℃，时间为12h。
如图3和4所示，多功能有色真丝面料的超疏水接触角为163.5°，远高于功能整理前的真丝面料，通过整理显著提高了真丝面料的疏水性能。
多功能有色真丝面料的LOI为36.6％，损毁长度为10.2cm，续燃时间为0s，阴燃时间40.1s，UPF值为17.56，UVA值为6.54％，UVB值为6.57％。
对比例1
一种多功能有色棉面料的制备方法，步骤与实施例1基本相同，不同之处在于，功能真理的原布为棉面料，功能整理前棉面料的超疏水接触角为0°，LOI值为18.4％，UPF值为4.9，UVA值为46.67％，UVB值为44.42％。最终制得的棉面料的超疏水接触角为0°，LOI值为19.0％，UPF值为5.3，UVA值为46.35％，UVB值为44.01％。
将对比例1与实施例1相对比，可以看出采用含Fe3+的溶液整理棉织物并没有提升棉织物的疏水性能，其他性能变化也不明显，主要是由于棉织物上没相应的氨基酸和Fe3+发生反应，Fe3+很难吸附在棉织物上，因此性能提升不明显，改性效果较差。
对比例2
一种多功能有色真丝面料的制备方法，步骤与实施例1基本相同，不同之处在于，步骤(2)功能整理的方式为二浸二轧处理，整理的温度为25℃。最终制得的多功能有色真丝面料的超疏水接触角为0°，多功能有色真丝面料的LOI为18.7％，UPF值为5.0，UVA值为46.34％，UVB值为44.10％。
将对比例2与实施例1相对比，可以看出整理的方式对整理的效果影响较大，浸轧整理的效果远低于浸渍整理，主要原因是浸轧整理的温度较低，且整理剂与面料接触的时间较短，不利于Fe3+吸附在面料表面，而浸渍整理可以给予整理剂和面料一定的温度、时间和浓度，使得二者之间发生一定的化学键的结合，整理剂能够吸附在面料上，进而起到较好的改性效果。
对比例3
一种多功能有色真丝面料的制备方法，步骤与实施例1基本相同，不同之处在于，步骤(2)浸渍处理的温度为40℃。最终制得的多功能有色真丝面料的超疏水接触角为100.2°，多功能有色真丝面料的LOI为26.3％，UPF值为6.2，UVA值为45.38％，UVB值为45.24％。
将对比例3与实施例1相对比可以看出，本发明的浸渍处理温度可以有效提高功能整理的整理效果，这主要是由于在此温度范围内，含Fe3+的溶液会改变蛋白质纤维内部结构，在其纤维表面产生沟槽，有助于整理剂的沉积，温度过低，会导致真丝面料上Fe3+的吸附量较少，阻燃拒水性能降低。
实施例2
一种多功能有色羊毛面料的制备方法，步骤如下：
(1)清洗并烘干羊毛面料：先使用温度为40℃且浓度为4g/L的皂液清洗30min，再使用清水洗涤4次，最后在80℃的温度下烘干20h制得清洗烘干后的羊毛面料；
(2)功能整理：称取六水合氯化铁加入三口烧瓶中，加入去离子水，使其溶解，放入清洗烘干后的羊毛面料浸渍，浸渍温度为75℃，浸渍时间为1h，浴比为1:50，浸渍液中Fe3+的浓度为0.03mol/g；
(3)整理后取出羊毛面料并烘干，烘干的温度为80℃，时间为12h。
如图5所示，多功能有色羊毛面料的超疏水接触角为159.4°，羊毛面料经整理后，疏水效果相对于未整理之前显著提升。
多功能有色羊毛面料的LOI为32.5％，损毁长度为9.7cm，续燃时间为0s，阴燃时间0s，UPF值为268.27，UVA值为0.66％，UVB值为0.54％。
实施例3
一种多功能有色真丝面料的制备方法，步骤如下：
(1)清洗并烘干真丝面料：先使用温度为30℃且浓度为2g/L的皂液清洗40min，再使用清水洗涤5次，最后在80℃的温度下烘干24h制得清洗烘干后的真丝面料；
(2)功能整理：称取六水合氯化铁加入三口烧瓶中，加入去离子水，使其溶解，放入清洗烘干后的真丝面料浸渍，浸渍温度为70℃，浸渍时间为2h，浴比为1:50，浸渍液中Fe3+的浓度为0.032mol/g；
(3)整理后取出真丝面料并烘干，烘干的温度为80℃，时间为24h。
多功能有色真丝面料的超疏水接触角为163.7°，多功能有色真丝面料的LOI为36.8％，UPF值为17.56，UVA值为6.64％，UVB值为6.6％。
实施例4
一种多功能有色真丝面料的制备方法，步骤如下：
(1)清洗并烘干真丝面料：先使用温度为40℃且浓度为4g/L的皂液清洗30min，再使用清水洗涤5次，最后在90℃的温度下烘干12h制得清洗烘干后的真丝面料；
(2)功能整理：称取六水合氯化铁加入三口烧瓶中，加入去离子水，使其溶解，放入清洗烘干后的真丝面料浸渍，浸渍温度为80℃，浸渍时间为1h，浴比为1:100，浸渍液中Fe3+的浓度为0.034mol/g；
(3)整理后取出真丝面料并烘干，烘干的温度为90℃，时间为124h。
多功能有色真丝面料的超疏水接触角为163.9°，多功能有色真丝面料的LOI为37％，UPF值为17.75，UVA值为6.6％，UVB值为6.77％。
实施例5
一种多功能有色真丝面料的制备方法，步骤如下：
(1)清洗并烘干真丝面料：先使用温度为35℃且浓度为4g/L的皂液清洗35min，再使用清水洗涤4次，最后在80℃的温度下烘干24h制得清洗烘干后的真丝面料；
(2)功能整理：称取六水合氯化铁加入三口烧瓶中，加入去离子水，使其溶解，放入清洗烘干后的真丝面料浸渍，浸渍温度为75℃，浸渍时间为1.5h，浴比为1:80，浸渍液中Fe3+的浓度为0.035mol/g；
(3)整理后取出真丝面料并烘干，烘干的温度为85℃，时间为20h。
多功能有色真丝面料的超疏水接触角为164.5°，多功能有色真丝面料的LOI为37.4％，UPF值为18.56，UVA值为6.7％，UVB值为6.8％。
实施例6
一种多功能有色羊毛面料的制备方法，步骤如下：
(1)清洗并烘干羊毛面料：先使用温度为30℃且浓度为4g/L的皂液清洗30min，再使用清水洗涤5次，最后在85℃的温度下烘干20h制得清洗烘干后的羊毛面料；
(2)功能整理：称取六水合氯化铁加入三口烧瓶中，加入去离子水，使其溶解，放入清洗烘干后的羊毛面料浸渍，浸渍温度为70℃，浸渍时间为2h，浴比为1:70，浸渍液中Fe3+的浓度为0.032mol/g；
(3)整理后取出羊毛面料并烘干，烘干的温度为85℃，时间为18h。
多功能有色羊毛面料的超疏水接触角为159.7°，多功能有色羊毛面料的LOI为33％，UPF值为236.16，UVA值为0.68％，UVB值为0.58％。
实施例7
一种多功能有色羊毛面料的制备方法，步骤如下：
(1)清洗并烘干羊毛面料：先使用温度为40℃且浓度为2g/L的皂液清洗35min，再使用清水洗涤5次，最后在80℃的温度下烘干24h制得清洗烘干后的羊毛面料；
(2)功能整理：称取六水合氯化铁加入三口烧瓶中，加入去离子水，使其溶解，放入清洗烘干后的羊毛面料浸渍，浸渍温度为78℃，浸渍时间为2h，浴比为1:80，浸渍液中Fe3+的浓度为0.034mol/g；
(3)整理后取出羊毛面料并烘干，烘干的温度为85℃，时间为18h。
多功能有色羊毛面料的超疏水接触角为159.9°，多功能有色羊毛面料的LOI为33.2％，UPF值为240.16，UVA值为0.69％，UVB值为0.60％。
实施例8
一种多功能有色羊毛面料的制备方法，步骤如下：
(1)清洗并烘干羊毛面料：先使用温度为35℃且浓度为3g/L的皂液清洗30min，再使用清水洗涤5次，最后在85℃的温度下烘干20h制得清洗烘干后的羊毛面料；
(2)功能整理：称取六水合氯化铁加入三口烧瓶中，加入去离子水，使其溶解，放入清洗烘干后的羊毛面料浸渍，浸渍温度为79℃，浸渍时间为2h，浴比为1:100，浸渍液中Fe3+的浓度为0.035mol/g；
(3)整理后取出羊毛面料并烘干，烘干的温度为90℃，时间为20h。
多功能有色羊毛面料的超疏水接触角为160.4°，多功能有色羊毛面料的LOI为33.5％，UPF值为246.35，UVA值为0.7％，UVB值为0.74％。
Claims (8)
1.一种多功能有色真丝或羊毛面料的制备方法，其特征是：采用含Fe3+的溶液整理真丝或羊毛面料制得多功能有色真丝或羊毛面料。
2.根据权利要求1所述的一种多功能有色真丝或羊毛面料的制备方法，其特征在于，多功能有色真丝面料的超疏水接触角≥163.5°；多功能有色羊毛面料的超疏水接触角≥159.4°。
3.根据权利要求1所述的一种多功能有色真丝或羊毛面料的制备方法，其特征在于，多功能有色真丝面料的LOI≥36.6％，UPF值≥17.56，UVA值≤6.70％，UVB值≤6.80％；多功能有色羊毛面料的LOI≥32.5％，UPF值≥236.16，UVA值≤0.70％，UVB值≤0.74％。
4.根据权利要求1所述的一种多功能有色真丝或羊毛面料的制备方法，其特征在于，真丝或羊毛面料为清洗烘干后的真丝或羊毛面料；清洗是指先使用温度为30～40℃且浓度为2～4g/L的皂液清洗30～40min，再使用清水洗涤4～5次；烘干的温度为80～90℃，时间为12～24h。
5.根据权利要求1所述的一种多功能有色真丝或羊毛面料的制备方法，其特征在于，含Fe3+的溶液由六水合氯化铁和水组成；含Fe3+的溶液中Fe3+的浓度为0.030～0.035mol/g。
6.根据权利要求1所述的一种多功能有色真丝或羊毛面料的制备方法，其特征在于，整理采用浸渍的方式，浴比为1:50～100。
7.根据权利要求1所述的一种多功能有色真丝或羊毛面料的制备方法，其特征在于，整理的温度为70～80℃，时间为1～2h。
8.根据权利要求1所述的一种多功能有色真丝或羊毛面料的制备方法，其特征在于，整理后取出真丝或羊毛面料并烘干，烘干的温度为80～90℃，时间为12～24h。
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| CN106087404A (zh) * | 2016-06-03 | 2016-11-09 | 武汉纺织大学 | 一种多酚改性制备超疏水织物的方法 |
| CN108505319A (zh) * | 2018-05-04 | 2018-09-07 | 辽宁大学 | 一种环保型超疏水材料及其制备方法和应用 |
| CN108893990A (zh) * | 2018-04-19 | 2018-11-27 | 苏州大学 | 一种多功能含真丝面料的制备方法 |
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