CN110295495A - 一种多功能服装材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种多功能服装材料及其制备方法，属于服装材料技术领域，多功能服装材料由如下步骤获得：将棉纤维基布置于含有纳米抗菌剂、磷酸胍和硫酸锂的N‑甲基吗啉‑N‑氧化物水溶液中进行加热处理，结束后依次经固化和自清洁整理，即得多功能服装材料。本发明多功能服装材料的制备方法能够将棉纤维转化为再生纤维素纤维，再生纤维素形成后更趋于存在于面料的表面且分布更加均匀，增强抗菌剂和基布的纤维素分子间的结合牢固性，制得的纳米自清洁剂的作用持久，获得的多功能服装材料具有较佳的力学性能、柔软性、透气性、抗菌稳定性和持久性、自清洁稳定性和持久性。

Description

一种多功能服装材料及其制备方法
技术领域
本发明属于服装材料技术领域，具体涉及一种多功能服装材料及其制备方法。
背景技术
随着生活节奏的加快，以及追求高质量生活的要求，人们日益增长的穿着高标准、多要求对针织服装提出了更多更新的服装要求，功能性针织面料的开发及应用是当前针织工业的一个研究热点。如冬季针织保暖内衣大多厚重、清洗困难，多次清洗又会造成服用性能的损失且内衣在贴身穿着时极易滋生细菌，引起织物的降解和色变，危害人体健康。因此选用复合功能性整理剂同时赋予织物抗菌、自清洁功能，又能保持其原有服用性能，成为一个重要的研究方向。对付纺织品上存在的微生物，早期的方法是彻底地清洗或沸煮。随着科技不断发展，对织物进行抗菌整理主要有纤维改性法和后整理法两种。前者通过将化学纤维的高分子结构改性和共混改性的方法，将抗菌剂添加到聚醋中制得抗菌纤维。但该方法只能应用于化纤纺织品上，且生产工艺复杂，生产难度高，成品率低，成本较高。后整理法即将具有抗菌功能的化学助剂通过不同方法固结于纤维或织物上，使之具有杀灭细菌的功效。其优点是无论合成还是天然纤维都可以选用此法，通过浸轧、涂覆等方法即可达到抗菌目的。现有的纺织品抗菌整理范围很广，抗菌剂与微生物的作用方式有纳米抗菌剂与织物结合后，与细胞膜作用、在新陈代谢的过程中作用或在芯材中作用。同时具有拒水防油和易去污功能的织物具有“自清洁”功能，即具有既不沾污、沾上污物后用水冲洗即可。拒水防油功能性的评判主要基于水油接触角以及水油对织物的润湿性。润湿性是决定材料应用的一个重要性质，即固体界面由固一气界面转变为固一液界面的现象。经过纳米自清洁功能整理后的织物，在纤维表面产生了纳米级的界面结构，其自清洁的原理就是模拟荷叶表面结构，在织物表面形成了犹如荷叶表面的疏水疏油功能。
专利“一种自清洁面料的制备方法，(授权公告号CN 105568426 B)”，公开一种自清洁面料的制备方法，将聚氯乙烯、聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物、环氧树脂、纳米二氧化钛、丝瓜汁、纳米云母粉、聚苯乙烯磺酸酯混匀，加热成熔融状态，加入邻苯二甲酸丁基苄基酯、纤维素酯、纳米甲壳素及其余组分混匀得改性的纺丝熔体，纺丝及后处理即得超细旦纤维，将纺丝纤维纺织成自清洁面料。通过该组合原料共混纺丝使其表面产生微米结构与纳米结构相结合的阶层结构，提高织物表面的粗糙度，使织物的自清洁性和拒水拒油性能大幅度提高。专利“一种具有持久良好光催化自清洁以及表面超疏水效果的双重自清洁面料的制备方法，(授权公告号CN 105671934 B)”，公开一种双重自清洁面料的制备方法，其中，该方法包括以下步骤：1.将改性纳米二氧化钛加入水中；2.将面料进行辐照处理；3.将步骤处理过的面料浸入步骤1制得的改性纳米二氧化钛水溶液中，取出后任选进行干燥，得到自清洁面料。该制备方法工艺简单、成本低、容易实现工业化生产，该方法制得的面料具有光催化自清洁与超疏水自清洁的双重自清洁效果并具有持久光催化活性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够将棉纤维转化为再生纤维素纤维，再生纤维素形成后更趋于存在于面料的表面且分布更加均匀，增强抗菌剂和基布的纤维素分子间的结合牢固性，制得的纳米自清洁剂的作用持久的多功能服装材料的制备方法，获得的多功能服装材料具有较佳的力学性能、柔软性、透气性、抗菌稳定性和持久性、自清洁稳定性和持久性。
本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：
一种多功能服装材料的制备方法，将棉纤维基布置于含有纳米抗菌剂、磷酸胍和硫酸锂的N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液中进行加热处理，结束后依次经固化和自清洁整理，即得多功能服装材料。本发明将N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液先在面料上制成膜形后，被放入纯去离子水的凝固浴中，膜表面的NMMO分子与水分子形成氢键，两者相互作用，产生相互扩散，膜液中的NMMO溶剂浓度降低，失去溶解纤维的能力，纤维塑膜即凝固成型，此种相转化逐步深入到纤维膜的内部，最终完成完全转化，形成膜。该磷酸胍和硫酸锂能够与NMMO发挥增益作用，可削弱纤维素分子间作用力，降低纤维素分子的键能，使其更易与水合氢离子结合，即使处理的棉纤维基布中生纤维素纤维的聚合度过高时，也不会出现NMMO水溶液流延性变差的现象，从而最终提高多功能服装材料的力学性能和柔软性；此外，该NMMO水溶液中磷酸胍和硫酸锂的共同作用，可以通过化学键增强抗菌剂和基布的纤维素分子间的结合牢固性，在随后的固化处理过程中将抗菌剂固定在所形成的膜内，抗菌剂不会轻易受到外力作用而脱落，提高多功能服装材料的抗菌稳定性和持久性，且不影响多功能服装材料的力学性能、柔软性和透气性。
作为优选，N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液中含有2～5％纳米抗菌剂、2.0～2.4‰磷酸胍和1.2～1.5‰硫酸锂。
作为优选，N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液的质量分数为80～85％，棉纤维基布和N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液的浴比为1:15～20。
作为优选，加热处理温度为90～100℃，时间为10～20min。
作为优选，纳米抗菌剂的制备方法为：将浓度为1.5～1.8％的壳聚糖溶液中加入8～10mM硝酸银溶液，搅拌均匀后以1～3滴/秒的速度往混合液中滴加0.10～0.12M硼氢化钠，即得纳米抗菌剂。该抗菌剂具有极大的比表面积，面布满了阶梯状结构，具有许多高表面能的不安定原子，极易与外来原子通过化学键结合，能够吸附细菌、病毒及有机物，化学反应活性也大大增强，不会引起病原体产生抗体或发生突变，不会干扰人体的正常免疫功能。
更为优选，壳聚糖溶液和硝酸银溶液的体积比为1:1.2～1.5。
作为优选，自清洁整理用纳米自清洁剂的制备方法为：将钛酸正四丁酯缓慢滴加到剧烈搅拌的醋酸溶液中，搅拌至澄清后加入甜菜碱溶液，混合均匀后滴加到剧烈搅拌的pH为1～3去离子水中，去离子水与混合液体积比为1～2:1，搅拌至澄清，密封放置20～24h得到纳米自清洁剂。在溶液中形成稳定的透明溶胶体系，溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合，形成三维空间网络结构的凝胶凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂形成凝胶，而在TiO2溶胶制备过程中加入甜菜碱，甜菜碱的分子链上的正负电荷位于同一侧基上并且数目相等，对外呈电中性，在水溶液中，受正负电荷静电引力的作用，甜菜碱聚合物的分子内或分子链之间通过正负电荷之间的静电作用力彼此缔合形成交联网络，TiO2能渗透进入甜菜碱离子交联网络，通过静电引力与甜菜碱分子链上的电荷发生作用，继而破坏甜菜碱内部的离子交联，促使其溶解，进而更促进甜菜碱在TiO2颗粒间的运动，阻碍TiO2颗粒间的相互接触，使得钛离子重排运动受到限制，促进了TiO2的结晶度，使其晶粒尺寸增大，增大了比表面积，同时，TiO2晶型的转化也受到了抑制，使得TiO2的形态更加稳定，进而提高该纳米自清洁剂的作用持久性。该纳米自清洁剂在光照条件下能够吸收波长释放出电子，空气中氧气会捕获电子，而产生强有力的自由基和活性氧，将污垢氧化成更小的粒子，例如CO2与H2O，从而赋予纺织品自清洁性能，使针织物可在可见光照射下降解污渍，而自由基和活性氧可杀死细胞，使织物具有杀菌效果，且不影响纤维的其他性能，而且该纳米自清洁剂和经N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液处理的棉纤维基布的结合力较强，整理得到的多功能服装材料重复利用12次后依然保持着较好的光降解效果。
更为优选，甜菜碱溶液的浓度为2.5～3.5％，钛酸正四丁酯、醋酸和甜菜碱溶液的体积比为1:7～10:0.03-0.05。
作为优选，自清洁整理按如下步骤进行：将固化处理后的基布放入纳米自清洁剂中，超声波震荡20～30min，织物二浸二轧，压力为1～3kg/cm2，带液率为80～90％，在75～85℃条件下预烘4～9min，然后汽蒸处理3～5h，即得多功能服装材料。该步骤可使纳米颗粒均匀地负载到针织物表面，纳米粒子与织物之间的结合比较牢固，达到自清洁效果。
本发明还公开一种上述多功能服装材料的制备方法制得的多功能服装材料。该多功能服装材料不仅具有较佳的力学性能、柔软性、透气性、抗菌稳定性和持久性、自清洁稳定性和持久性。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明多功能服装材料的制备方法可削弱纤维素分子间作用力，降低纤维素分子的键能，使其更易与水合氢离子结合，从而最终提高多功能服装材料的力学性能和柔软性；本发明多功能服装材料的制备方法通过化学键增强抗菌剂和基布的纤维素分子间的结合牢固性，在随后的固化处理过程中将抗菌剂固定在所形成的膜内，抗菌剂不会轻易受到外力作用而脱落，提高多功能服装材料的抗菌稳定性和持久性；本发明多功能服装材料的制备方法能促进了TiO2的结晶度，使其晶粒尺寸增大，增大了比表面积，抑制TiO2晶型的转化，使得TiO2的形态更加稳定，进而提高该纳米自清洁剂的作用持久性；本发明制备方法获得的多功能服装材料不仅具有较佳的力学性能、柔软性、透气性、抗菌稳定性和持久性、自清洁稳定性和持久性。
本发明采用了上述技术方案提供一种多功能服装材料及其制备方法，弥补了现有技术的不足，设计合理，操作方便。
具体实施方式
下面，结合具体实施例对本发明实施方式作进一步说明。
实施例1：
一种多功能服装材料的制备方法，将棉纤维基布置于含有纳米抗菌剂、磷酸胍和硫酸锂的N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液中进行加热处理，结束后依次经固化和自清洁整理，即得多功能服装材料。将N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液先在面料上制成膜形后，被放入纯去离子水的凝固浴中，膜表面的NMMO分子与水分子形成氢键，两者相互作用，产生相互扩散，膜液中的NMMO溶剂浓度降低，失去溶解纤维的能力，纤维塑膜即凝固成型，此种相转化逐步深入到纤维膜的内部，最终完成完全转化，形成膜。该磷酸胍和硫酸锂能够与NMMO发挥增益作用，可削弱纤维素分子间作用力，降低纤维素分子的键能，使其更易与水合氢离子结合，即使处理的棉纤维基布中生纤维素纤维的聚合度过高时，也不会出现NMMO水溶液流延性变差的现象，从而最终提高多功能服装材料的力学性能和柔软性；此外，该NMMO水溶液中磷酸胍和硫酸锂的共同作用，可以通过化学键增强抗菌剂和基布的纤维素分子间的结合牢固性，在随后的固化处理过程中将抗菌剂固定在所形成的膜内，抗菌剂不会轻易受到外力作用而脱落，提高多功能服装材料的抗菌稳定性和持久性，且不影响多功能服装材料的力学性能、柔软性和透气性。
上述N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液中含有2％纳米抗菌剂、2.0‰磷酸胍和1.2‰硫酸锂；N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液的质量分数为80％，棉纤维基布和N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液的浴比为1:15；加热处理温度为90℃，时间为10min。
上述纳米抗菌剂的制备方法为：将浓度为1.5％的壳聚糖溶液中加入8mM硝酸银溶液，搅拌均匀后以1滴/秒的速度往混合液中滴加0.10M硼氢化钠，即得纳米抗菌剂。该抗菌剂具有极大的比表面积，面布满了阶梯状结构，具有许多高表面能的不安定原子，极易与外来原子通过化学键结合，能够吸附细菌、病毒及有机物，化学反应活性也大大增强，不会引起病原体产生抗体或发生突变，不会干扰人体的正常免疫功能。其中，壳聚糖溶液和硝酸银溶液的体积比为1:1.2。
上述自清洁整理用纳米自清洁剂的制备方法为：将钛酸正四丁酯缓慢滴加到剧烈搅拌的醋酸溶液中，搅拌至澄清后加入甜菜碱溶液，混合均匀后滴加到剧烈搅拌的pH为1去离子水中，去离子水与混合液体积比为1:1，搅拌至澄清，密封放置20h得到纳米自清洁剂。在溶液中形成稳定的透明溶胶体系，溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合，形成三维空间网络结构的凝胶凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂形成凝胶，而在TiO2溶胶制备过程中加入甜菜碱，甜菜碱的分子链上的正负电荷位于同一侧基上并且数目相等，对外呈电中性，在水溶液中，受正负电荷静电引力的作用，甜菜碱聚合物的分子内或分子链之间通过正负电荷之间的静电作用力彼此缔合形成交联网络，TiO2能渗透进入甜菜碱离子交联网络，通过静电引力与甜菜碱分子链上的电荷发生作用，继而破坏甜菜碱内部的离子交联，促使其溶解，进而更促进甜菜碱在TiO2颗粒间的运动，阻碍TiO2颗粒间的相互接触，使得钛离子重排运动受到限制，促进了TiO2的结晶度，使其晶粒尺寸增大，增大了比表面积，提高自清洁效果，同时，TiO2晶型的转化也受到了抑制，使得TiO2的形态更加稳定，进而提高该纳米自清洁剂的作用持久性。该纳米自清洁剂在光照条件下能够吸收波长释放出电子，空气中氧气会捕获电子，而产生强有力的自由基和活性氧，将污垢氧化成更小的粒子，例如CO2与H2O，从而赋予纺织品自清洁性能，使针织物可在可见光照射下降解污渍，而自由基和活性氧可杀死细胞，使织物具有杀菌效果，且不影响纤维的其他性能，而且该纳米自清洁剂和经N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液处理的棉纤维基布的结合力较强，整理得到的多功能服装材料重复利用12次后依然保持着较好的光降解效果。其中，甜菜碱溶液的浓度为2.5％，钛酸正四丁酯、醋酸和甜菜碱溶液的体积比为1:7～10:0.03。
上述自清洁整理按如下步骤进行：将固化处理后的基布放入纳米自清洁剂中，超声波震荡20min，织物二浸二轧，压力为1kg/cm2，带液率为80％，在75℃条件下预烘4min，然后汽蒸处理3h，即得多功能服装材料。该步骤可使纳米颗粒均匀地负载到针织物表面，纳米粒子与织物之间的结合比较牢固，达到自清洁效果。
一种上述多功能服装材料的制备方法制得的多功能服装材料。该多功能服装材料不仅具有较佳的力学性能、柔软性、透气性、抗菌稳定性和持久性、自清洁稳定性和持久性。
实施例2：
一种多功能服装材料的制备方法，包括如下步骤：
1)纳米抗菌剂的制备：按体积比为1:1.4将浓度为1.6％的壳聚糖溶液中加入9mM硝酸银溶液，搅拌均匀后以2滴/秒的速度往混合液中滴加0.11M硼氢化钠，即得纳米抗菌剂；
2)纳米自清洁剂的制备方法为：将钛酸正四丁酯缓慢滴加到剧烈搅拌的醋酸溶液中，搅拌至澄清后加入浓度为3.0％的甜菜碱溶液，其中钛酸正四丁酯、醋酸和甜菜碱溶液的体积比为1:8:0.04，混合均匀后滴加到剧烈搅拌的pH为2去离子水中，去离子水与混合液体积比为1.5:1，搅拌至澄清，密封放置22h得到纳米自清洁剂；
3)按浴比为1:18将棉纤维基布置于含有3.5％纳米抗菌剂、2.2‰磷酸胍和1.3‰硫酸锂的N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液中，其中N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液的质量分数为82％，在温度为95℃下进行加热处理15min；
4)将加热处理后的棉纤维基面料浸入水浴中，在温度为20℃下进行固化处理；
5)将固化处理后的棉纤维基面料放入纳米自清洁剂中，超声波震荡25min，织物二浸二轧，压力为2kg/cm2，带液率为85％，在80℃条件下预烘6min，然后汽蒸处理4h，即得多功能服装材料。
实施例3：
一种多功能服装材料的制备方法，包括如下步骤：
1)纳米抗菌剂的制备：按体积比为1:1.5将浓度为1.8％的壳聚糖溶液中加入10mM硝酸银溶液，搅拌均匀后以3滴/秒的速度往混合液中滴加0.12M硼氢化钠，即得纳米抗菌剂；
2)纳米自清洁剂的制备方法为：将钛酸正四丁酯缓慢滴加到剧烈搅拌的醋酸溶液中，搅拌至澄清后加入浓度为3.5％的甜菜碱溶液，其中钛酸正四丁酯、醋酸和甜菜碱溶液的体积比为1:10:0.05，混合均匀后滴加到剧烈搅拌的pH为3去离子水中，去离子水与混合液体积比为2:1，搅拌至澄清，密封放置24h得到纳米自清洁剂；
3)按浴比为1:20将棉纤维基布置于含有5％纳米抗菌剂、2.4‰磷酸胍和1.5‰硫酸锂的N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液中，其中N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液的质量分数为85％，在温度为100℃下进行加热处理20min；
4)将加热处理后的棉纤维基面料浸入水浴中，在温度为35℃下进行固化处理；
5)将固化处理后的棉纤维基面料放入纳米自清洁剂中，超声波震荡30min，织物二浸二轧，压力为3kg/cm2，带液率为90％，在85℃条件下预烘9min，然后汽蒸处理5h，即得多功能服装材料。
实施例4：
为了进一步提高多功能服装材料的力学性能、柔软性和透气性，进一步优化的技术方案为：
棉纤维基面料的加热处理是在频率为1.6-1.9KHz，占空比为36.8-38.7％的脉冲电场作用下，NMMO水溶液和脉冲电场力之间发挥增益作用，一方面面料中的分子链受到电场力的作用而被拉伸张紧，削弱纤维素分子间作用力，降低纤维素分子的键能，提高NMMO与面料中的分子链的接触机率，即使在NMMO水溶液浓度较低的情况下，NMMO分子也可深入到结晶区内，与结晶区纤维素分子结合破坏纤维素分子间作用力，使纤维素溶解，棉纤维转化为再生纤维素纤维，具有更好的机械性能、透气透水性和尺寸稳定性等优点，同时在电场力的作用下，再生纤维素形成后更趋于存在于面料的表面且分布更加均匀，进一步改善面料的力学性能，同时增强面料的透气性。为了达到最佳的效果，脉冲电场的频率为1.7KHz，占空比为37.2％。
对比例1：
本实施例与实施例2的技术方案的区别在于：本对比例N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液中仅含有2.0-2.4‰磷酸胍。
对比例2：
本实施例与实施例2的技术方案的区别在于：本对比例N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液中仅含有1.2-1.5‰硫酸锂。
对比例3：
本实施例与实施例2的技术方案的区别在于：本对比例N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液中不含2.0-2.4‰磷酸胍和1.2-1.5‰硫酸锂。
对比例4：
本实施例与实施例2的技术方案的区别在于：本对比例N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液中不含纳米抗菌剂，抗菌处理采取的方法为：将固化处理后基布置于纳米抗菌剂溶液中，浴比1:46，在振荡水浴锅中，62℃水浴处理48min，取出水洗后晾干，然后继续进行自清洁整理。
对比例5：
本实施例与实施例2的技术方案的区别在于：本对比例自清洁整理用纳米自清洁剂的制备方法中未加甜菜碱溶液。
试验例1：
多功能服装材料的性能测试
1.力学性能：在制得的多功能服装材料切取120mm×15mm条形试样5条。将切取的试样条在相对湿度为65(±2)％RH、温度为20(±1)℃的恒温恒湿室中平衡48h后，在YG065H织物强力仪上进行拉伸断裂测试，夹持距离为80mm，拉伸速度为100mm/min。
计算方法：
拉伸强度以F(N/5cm)表示，按照下式进行计算：
F＝p/b×D；
式中：p表示断裂强力，N；b表示试样宽度，mm；d＝50mm。
断裂伸长率以εr(％)表示，按照下式进行计算：
εr＝(G-G0)/G0×100；
式中：G0表示试样原始标线间距离，mm；G表示试样断裂时标线间距离，mm。结果如表1所示。
2.透气性：将试样在相对湿度为65(±2)％RH、温度为20(±1)℃的恒温恒湿室中平衡48h后，根据国家标准GB-T5453：1997，在YG461E透气性测试仪上进行透气性测试。测试面积为20cm2，测试压强为100Pa，每个样品不同部位重复测量10次，求平均值。结果如表1所示。
3.硬挺度：在试样上切取250mm×25mm条形试样6条，并将试样在相对湿度为65(±2)％RH、温度为20(±1)℃的恒温恒湿室中平衡48h后，在LLY-01型织物硬挺度仪上进行硬挺度测量，压板推进速度为4mm/s，压板宽度为25mm，仪器的测试角度为41.5°。
计算方法：
取伸出长度的一半作为弯曲长度，抗弯长度以C(cm)表示，按照下式计算，
C＝0.5L(cm)；
式中：C为抗弯长度，cm；L为伸出长度，cm。
抗弯刚度以G(mN·cm)表示，按照下式进行计算，保留三位有效数字。
G＝m×C3×10-3；
式中：B表示单位宽度的抗弯刚度，mN·cm；m表示试样的单位面积质量，g/m2；C表示试样的平均弯曲长度，cm。结果如表1所示。
4.抗菌性及耐洗涤性：根据振荡法(GB/T20944.3-2008《纺织品抗菌性能的评价》第3部分)来进行测定，测试的目标微生物包括大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌和黑曲霉。抗菌性能测试选择原基布作为对照织物。抗菌率按照下式进行计算：
R＝(B-A)/B×100％；
其中，R为多功能服装材料的抗菌率；B为原基布固体培养基上的菌落数；A为多功能服装材料固体培养基上的菌落数。防霉级别通过下面的标准来进行评判：0级-固体培养基上不生长黑曲霉；1级-固体培养基上黑曲霉的生长面积小于10％；2级-固体培养基上黒曲霉的生长面积大于10％。
根据GB/T8629-2001《纺织品一纺织试验用家庭洗涤和干燥程序》来测定耐洗涤性能。首先向洗衣机中依次加入待测织物(0.2kg，40cm×40cm)、WOB标准洗涤剂(AATCC1993,2g/L)和足量的水(50℃，硬度为20mg/kg CaCO3)。然后启动洗衣机，洗涤15min后甩干6min。按照上述过程洗涤30次和50次后，将织物样品放置在60℃的干燥箱中进行充分干燥。最后，根据织物抗菌性能测试的振荡法(GB/T20944.3-2008《纺织品抗菌性能的评价》第3部分)，对洗涤30次和50次的织物样品进行抗菌性能测试。
原基布固体培养基上的菌落数相当多，与空白无差异，实施例2和对比例4获得多功能服装材料对大肠杆菌的抗菌率分别达到99.23％和86.23％；对金黄色葡萄球菌的抗菌率分别达到99.35％和85.12％；对白色念珠菌的抗菌率分别达到99.11％和83.42％。此外，实施例2和对比例4多功能服装材料固体培养基上黑曲霉的生长面积分别为0％和5.8％，实施例2和对比例4多功能服装材料的防霉级别分别达到0级和1级。随着洗涤次数从0增加到30次和50次，实施例2多功能服装材料的大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌存活数量均有增多，但黑曲霉生长面积不变，依旧为0％，对大肠杆菌的抗菌率从99.23％降低到98.35％和97.56％，对金黄色葡萄球菌的抗菌率从99.35％降低到98.47％和98.02％，对白色念珠菌的抗菌率从99.11％降低到98.32％和97.11％。对织物防霉级别未造成降低，仍为1级；实施例2多功能服装材料的大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌存活数量均有增多，但黑曲霉生长面积不变，依旧为0％，对大肠杆菌的抗菌率从86.23％降低到80.12％和73.46％，对金黄色葡萄球菌的抗菌率从85.12％降低到78.17％和70.54％，对白色念珠菌的抗菌率从83.42％降低到77.38％和67.93％。对织物防霉级别未造成降低，仍为1级。以上结果表明，原基布本身不具备抗菌性能，实施例2获得的多功能服装材料的抗菌效果和耐洗涤效果均好于对比例4，这表明，N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液中纳米抗菌剂的存在增强抗菌剂和基布的纤维素分子间的结合牢固性，在随后的固化处理过程中将抗菌剂固定在所形成的膜内，抗菌剂不会轻易受到外力作用而脱落，提高多功能服装材料的抗菌稳定性和持久性。
5.自清洁性：釆用上海比朗BL-GHX-V型光化学反应仪对织物进行测试，使用1000W的氙灯作为模拟日光灯，光距8cm，RhB作为模型污染物测试织物的自清洁性能，观察光照一定时间后多功能服装材料对的自清洁效果。自清洁性的可重复利用性能测试方法类似于自清洁性能测试，只是在光降解后，在多功能服装材料中心位置继续滴加等量的RhB，光照4h后观察其降解效果，观察多功能服装材料重复若干次后自清洁效果，评价其可重复利用性能。结果如表1所示。
表1多功能服装材料的性能测试结果
由表1可知，本发明实施例2制得的多功能服装材料的力学性能、透气性和柔软性远远好于对比例1、对比例2、对比例3，说明本发明磷酸胍和硫酸锂能够与NMMO发挥增益作用，可削弱纤维素分子间作用力，降低纤维素分子的键能，使其更易与水合氢离子结合，提高多功能服装材料的力学性能和柔软性。对比实施例2和实施例4的试验结果，可以发现在脉冲电场作用下进行加热处理，可以将棉纤维转化为再生纤维素纤维，再生纤维素形成后更趋于存在于面料的表面且分布更加均匀，增加面料力学性能的同时增强面料的透气性。对比实施例2和对比例5的试验结果，可以发现甜菜碱能促进了TiO2的结晶度，使其晶粒尺寸增大，增大了比表面积，提高自清洁效果，同时，TiO2晶型的转化也受到了抑制，使得TiO2的形态更加稳定，进而提高该纳米自清洁剂的作用持久性。
上述实施例中的常规技术为本领域技术人员所知晓的现有技术，故在此不再详细赘述。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此，所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种多功能服装材料的制备方法，其特征在于：将棉纤维基布置于含有纳米抗菌剂、磷酸胍和硫酸锂的N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液中进行加热处理，结束后依次经固化和自清洁整理，即得多功能服装材料。
2.根据权利要求1所述的一种多功能服装材料的制备方法，其特征在于：所述的N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液中含有2～5％纳米抗菌剂、2.0～2.4‰磷酸胍和1.2～1.5‰硫酸锂。
3.根据权利要求1或2所述的一种多功能服装材料的制备方法，其特征在于：所述的N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液的质量分数为80～85％，所述的棉纤维基布和N-甲基吗啉-N-氧化物水溶液的浴比为1:15～20。
4.根据权利要求1所述的一种多功能服装材料的制备方法，其特征在于：所述的加热处理温度为90～100℃，时间为10～20min。
5.根据权利要求1所述的一种多功能服装材料的制备方法，其特征在于：所述的纳米抗菌剂的制备方法为：将浓度为1.5～1.8％的壳聚糖溶液中加入8～10mM硝酸银溶液，搅拌均匀后以1～3滴/秒的速度往混合液中滴加0.10～0.12M硼氢化钠，即得纳米抗菌剂。
6.根据权利要求5所述的一种多功能服装材料的制备方法，其特征在于：所述的壳聚糖溶液和硝酸银溶液的体积比为1:1.2～1.5。
7.根据权利要求1所述的一种多功能服装材料的制备方法，其特征在于：所述的自清洁整理用纳米自清洁剂的制备方法为：将钛酸正四丁酯缓慢滴加到剧烈搅拌的醋酸溶液中，搅拌至澄清后加入甜菜碱溶液，混合均匀后滴加到剧烈搅拌的pH为1～3去离子水中，去离子水与混合液体积比为1～2:1，搅拌至澄清，密封放置20～24h得到纳米自清洁剂。
8.根据权利要求7所述的一种多功能服装材料的制备方法，其特征在于：所述的甜菜碱溶液的浓度为2.5～3.5％，所述的钛酸正四丁酯、醋酸和甜菜碱溶液的体积比为1:7～10:0.03～0.05。
9.根据权利要求1或7或8所述的一种多功能服装材料的制备方法，其特征在于：所述的自清洁整理按如下步骤进行：将固化处理后的基布放入纳米自清洁剂中，超声波震荡20～30min，织物二浸二轧，压力为1～3kg/cm2，带液率为80～90％，在75～85℃条件下预烘4～9min，然后汽蒸处理3～5h，即得多功能服装材料。
10.一种权利要求1-9任一项所述的多功能服装材料的制备方法制得的多功能服装材料。
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