CN111021044B - 一种吸热遮光防水防油防污窗帘布料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种吸热遮光防水防油防污窗帘布料及其制备方法。本发明先制备ZrO2‑TiO2溶胶；将ZrO2‑TiO2溶胶制得丝线；然后将丝线制得ZrO2‑TiO2凝胶纤维，将凝胶纤维在高温下烧结制得ZrO2‑TiO2玻璃纤维；将ZrO2‑TiO2玻璃纤维制得ZrO2‑TiO2玻璃纤维布；其次，将ZrO2‑TiO2玻璃纤维布喷涂太阳能吸热涂料，将喷涂处理的ZrO2‑TiO2玻璃纤维布浸润三防整理剂，制得吸热遮光防水防油防污窗帘布料。本发明中吸热遮光防水防油防污窗帘布料的隔热性能优和防水防油防污性能佳；其原料来源广泛，制备工艺简单，具有很好的应用推广前景。

Description

一种吸热遮光防水防油防污窗帘布料及其制备方法
技术领域
本发明属于窗帘布料的制备技术领域，具体涉及一种吸热遮光防水防油防污窗帘布料及其制备方法。
背景技术
随着人们生活水平的提高，人们对居住环境提出了更高要求，窗帘是室内最普通的一种生活必需品，其除了具有装饰功能外，其还具有遮光、吸热等功能。因此，合适的窗帘能明显提升室内的居住环境，窗帘布料的材质与性能在这方面扮演着重要角色，发明一种好的窗帘布料是十分必要且具有重要意义。
窗帘作为人民生活的必需品，为了使人们的生活更加美好，其研究也一直受到广泛关注。中国发明专利申请号201510410120.3公布了一种阻燃防尘抗菌抗静电降噪窗帘面料，该面料由双层结构组成，表组织为鸟眼组织，里组织为夹花斜纹组织，该面料是采用编织与混纺技术来赋予其阻燃和抑菌功能，但该面料在吸热方面性能较差。中国发明专利申请号201910195444.8公布了一种隔热窗帘布料，该布料由布料基层和涂覆在布料基层表面的功能层组成，该窗帘布料虽然在隔热性能方面较佳，但是其存在阻燃性能差，易脏等特点，很难满足人们对优异窗帘布料的要求。
当前，市场上的窗帘种类繁多，其性能也相差较大。市场上的大部分窗帘的吸热功能较差，而具有吸热功能的窗帘更受消费者的欢迎；此外，窗帘一旦被安装在窗户上，其清洗也不方便；窗帘的阻燃性能也是需考虑的重要因素，文献和市场调研表明，同时具有吸热、遮光、自清洁和阻燃功能的窗帘比较少见，本发明在该领域提出了解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种吸热遮光防水防油防污窗帘布料，以解决现有技术中存在的不足，该窗帘布料隔热性能好和防水防油防污性能佳。
本发明的目的在于提供一种吸热遮光防水防油防污窗帘布料，该窗帘布料可由下述制备方法制得：以五水硝酸锆、钛酸四丁酯等为原料，先制备ZrO2-TiO2溶胶；将ZrO2-TiO2溶胶进行纺丝，经过水洗、上油、烘干制得丝线；然后将丝线干燥制得ZrO2-TiO2凝胶纤维，将凝胶纤维在高温下烧结制得ZrO2-TiO2玻璃纤维；将ZrO2-TiO2玻璃纤维通过退解、并捻、整经、穿综、织布工艺制备ZrO2-TiO2玻璃纤维布；其次，将ZrO2-TiO2玻璃纤维布喷涂太阳能吸热涂料，将喷涂处理的ZrO2-TiO2玻璃纤维布浸润三防整理剂，制得吸热遮光防水防油防污窗帘布料。
本发明的另一目的在于提供上述所述一种吸热遮光防水防油防污窗帘布料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)ZrO2-TiO2溶胶的制备：称取适量的五水硝酸锆，将其溶于无水乙醇，制得混合溶液a；称取适量钛酸四丁酯，将其溶于无水乙醇，制得混合溶液b；将混合溶液a与混合溶液b均匀混合制得混合溶液c；将去离子水、10％盐酸水溶液溶于无水乙醇，制得混合溶液d；将混合溶液d滴加到搅拌的混合溶液c，滴加时间为1～3小时，滴加结束后继续搅拌2～4小时，制得初始ZrO2-TiO2溶胶；将其于20℃～40℃下放置陈化4～8小时，不断测定混合溶胶的黏度，即用玻璃棒浸入溶胶中并缓慢提起，观察细长丝线的形成状态，待溶胶符合纺丝的黏度，其黏度达到30～70Pa·s时，制得待纺丝的ZrO2-TiO2溶胶。
优选地，所述混合溶液a中五水硝酸锆(g)与无水乙醇(mL)的质量体积比为：1∶20～40；所述混合溶液b中钛酸四丁酯(mL)与无水乙醇(mL)的体积比为：1∶10～20；所述混合溶液c中混合溶液a与混合溶液b的体积比为：1∶10～20；混合溶液d中去离子水(mL)、10％盐酸水溶液(mL)与无水乙醇(mL)的体积比为：10～20∶2～4∶20～40。
(2)ZrO2-TiO2玻璃纤维布的制备：将ZrO2-TiO2溶胶进入纺丝系统进行纺丝，纺出的丝线经过水洗、上油、烘干处理制得丝线；将丝线于80℃～90℃下干燥5～8小时制得凝胶纤维；然后，凝胶纤维于500℃～700℃下烧结8～12小时制得ZrO2-TiO2玻璃纤维；将ZrO2-TiO2玻璃纤维通过退解、并捻、整经、穿综、织布工艺制备ZrO2-TiO2玻璃纤维布。
优选地，所述水洗的温度为：30℃～50℃；所述上油的油浴温度为80～85℃；所述烘干温度为50～70℃。
优选地，所述ZrO2-TiO2玻璃纤维布的组织结构为：2/3斜纹，织物克重为600～800g·m-2，经纬密度为：(20±1)×(20±1)/根·cm-1。
(3)吸热材料的涂覆：将ZrO2-TiO2纤维布的其中一面喷涂太阳能吸热涂料(型号：RLHY-2337，北京荣力恒业科技有限公司生产)。涂层厚度应在0.2mm～0.3mm之间；吸热涂料的喷涂次数为2～3次，每一次涂层的厚度应小于0.2mm，涂层施工时，必须等前一层完全干燥后方可进行后续施工，逐层施工直至需要的厚度。
(4)三防整理剂的浸润：将步骤(4)整理的ZrO2-TiO2纤维布在浸润设备中涂覆三防整理剂，然后烘干，即可制得吸热遮光防水防油防污窗帘布料。
优选地，所述三防整理剂的浓度为：20～40g/L；所述烘干温度为：180～200℃。
本发明具有如下显著优点：
(1)本发明制备的吸热遮光防水防油防污窗帘布料表现了较低的反射系数下降率，说明其耐沾污性很强；没有喷涂太阳能吸热涂料和涂覆三防整理剂的窗帘布料表现了较大的反射系数下降率，说明其耐沾污性很差。
(2)本发明制备的吸热遮光防水防油防污窗帘布料对水滴的表观接触角范围分别在163°～170°之间，而没有喷涂太阳能吸热涂料和涂覆三防整理剂的窗帘布料对水滴的表观接触角只有35.4°。通常情况下，当表观接触角大于150°时，说明窗帘布料防水性能好。
(3)本发明制备的吸热遮光防水防油防污窗帘布料的导热系数分布为0.041～0.047W/(m·℃)之间，说明窗帘布料的隔热效果很好。
(4)本发明制备的吸热遮光防水防油防污窗帘布料中含有ZrO2纤维材料，ZrO2纤维材料具有很好的吸热功能；此外，窗帘布料喷涂太阳能吸热涂料，因此，窗帘布料能有效地吸收太阳光。
(5)本发明制备的吸热遮光防水防油防污窗帘布料经过三防整理剂整理，其防水防油防污性能也较好。
(6)本发明制备的吸热遮光防水防油防污窗帘布料原料来源广泛，制备工艺简单，具有很好的应用推广前景。
附图说明
图1本发明实施例1～3中纺丝工艺示意图(1.纺丝液容器；2.计量泵；3.气体入口；4.分丝盘；5.纺丝条；6.上油装置；7.导丝辊；8.水洗装置；9.上油装置；10.烘干装置)；
图2本发明实施例1中制备的ZrO2-TiO2玻璃纤维电镜图；
图3本发明实施例1中制备的ZrO2-TiO2玻璃纤维布的电镜图；
图4本发明实施例1～3中浸润工艺示意图(1.浸渍槽；2.冷却固化装置；3.牵引装置；4.烘干装置；5.支架)。
具体实施方式
以下所述实施例详细说明了本发明。
实施例1
在本实施例中，一种吸热遮光防水防油防污窗帘布料的制备方法，包括如下步骤：
(1)ZrO2-TiO2溶胶的制备：称取10g五水硝酸锆，将其溶于300mL无水乙醇，制得混合溶液a；称取20mL钛酸四丁酯，将其溶于300mL无水乙醇，制得混合溶液b；将20mL混合溶液a与300mL混合溶液b均匀混合制得混合溶液c；将150mL去离子水、30mL10％盐酸水溶液溶于300mL无水乙醇，制得混合溶液d；将混合溶液d滴加到搅拌的混合溶液c，滴加时间为2小时，滴加结束后继续搅拌3小时，制得初始ZrO2-TiO2溶胶；将其于30℃下放置陈化6小时，其黏度达到55.6Pa·s时，制得待纺丝的ZrO2-TiO2溶胶。
(2)ZrO2-TiO2玻璃纤维布的制备：将ZrO2-TiO2溶胶进入纺丝系统进行纺丝，纺出的丝线经过水洗、上油、烘干处理制得丝线，纺丝工艺示意图如图1所示；将丝线于85℃下干燥6小时制得凝胶纤维；然后，凝胶纤维于600℃下烧结10小时制得ZrO2-TiO2玻璃纤维，ZrO2-TiO2玻璃纤维电镜图如图2所示；将ZrO2-TiO2玻璃纤维通过退解、并捻、整经、穿综、织布工艺制备ZrO2-TiO2玻璃纤维布，ZrO2-TiO2玻璃纤维布电镜图如图3所示。所述水洗的温度为：40℃；上油的油浴温度为82℃；烘干温度为60℃。所述ZrO2-TiO2玻璃纤维布的组织结构为：2/3斜纹；织物克重为725.6g·m-2；经纬密度为：(20±1)×(20±1)/根·cm-1。
(3)吸热材料的涂覆：将ZrO2-TiO2纤维布的其中一面喷涂太阳能吸热涂料(型号：RLHY-2337，北京荣力恒业科技有限公司生产)。所述涂层厚度为0.2mm～0.3mm之间；吸热涂料的喷涂次数为2次。
(4)三防整理剂的浸润：将步骤(4)整理的ZrO2-TiO2纤维布在浸润设备中涂覆30g/L的三防整理剂(东莞市太洋纺织用品有限公司生产)，浸润工艺示意图如图4所示，然后在190℃烘干，即可制得吸热遮光防水防油防污窗帘布料a。
实施例2
在本实施例中，一种吸热遮光防水防油防污窗帘布料的制备方法，包括如下步骤：
(1)ZrO2-TiO2溶胶的制备：称取10g五水硝酸锆，将其溶于200mL无水乙醇，制得混合溶液a；称取20mL钛酸四丁酯，将其溶于200mL无水乙醇，制得混合溶液b；将20mL混合溶液a与200mL混合溶液b均匀混合制得混合溶液c；将100mL去离子水、20mL10％盐酸水溶液溶于200mL无水乙醇，制得混合溶液d；将混合溶液d滴加到搅拌的混合溶液c，滴加时间为2小时，滴加结束后继续搅拌3小时，制得初始ZrO2-TiO2溶胶；将其于20℃下放置陈化4小时，其黏度达到38.9Pa·s时，制得待纺丝的ZrO2-TiO2溶胶。
(2)ZrO2-TiO2玻璃纤维布的制备：将ZrO2-TiO2溶胶进入纺丝系统进行纺丝，纺出的丝线经过水洗、上油、烘干处理制得丝线，纺丝工艺示意图如图1所示；将丝线于80℃下干燥5小时制得凝胶纤维；然后，凝胶纤维于500℃下烧结8小时制得ZrO2-TiO2玻璃纤维；将ZrO2-TiO2玻璃纤维通过退解、并捻、整经、穿综、织布工艺制备ZrO2-TiO2玻璃纤维布。所述水洗的温度为：30℃；上油的油浴温度为80℃；烘干温度为50℃。所述ZrO2-TiO2玻璃纤维布的组织结构为：2/3斜纹；织物克重为784.4g·m-2；经纬密度为：(20±1)×(20±1)/根·cm-1。
(3)吸热材料的涂覆：将ZrO2-TiO2纤维布的其中一面喷涂太阳能吸热涂料(型号：RLHY-2337，北京荣力恒业科技有限公司生产)。所述涂层厚度为0.2mm～0.3mm之间；吸热涂料的喷涂次数为3次。
(4)三防整理剂的浸润：将步骤(4)整理的ZrO2-TiO2纤维布在浸润设备中涂覆20g/L的三防整理剂(东莞市太洋纺织用品有限公司生产)，浸润工艺示意图如图4所示，然后在180℃烘干，即可制得吸热遮光防水防油防污窗帘布料b。
实施例3
在本实施例中，一种吸热遮光防水防油防污窗帘布料的制备方法，包括如下步骤：
(1)ZrO2-TiO2溶胶的制备：称取10g五水硝酸锆，将其溶于400mL无水乙醇，制得混合溶液a；称取20mL钛酸四丁酯，将其溶于400mL无水乙醇，制得混合溶液b；将20mL混合溶液a与400mL混合溶液b均匀混合制得混合溶液c；将200mL去离子水、40mL10％盐酸水溶液溶于400mL无水乙醇，制得混合溶液d；将混合溶液d滴加到搅拌的混合溶液c，滴加时间为3小时，滴加结束后继续搅拌4小时，制得初始ZrO2-TiO2溶胶；将其于40℃下放置陈化8小时，其黏度达到66.8Pa·s时，制得待纺丝的ZrO2-TiO2溶胶。
(2)ZrO2-TiO2玻璃纤维布的制备：将ZrO2-TiO2溶胶进入纺丝系统进行纺丝，纺出的丝线经过水洗、上油、烘干处理制得丝线，纺丝工艺示意图如图1所示；将丝线于90℃下干燥8小时制得凝胶纤维；然后，凝胶纤维于700℃下烧结12小时制得ZrO2-TiO2玻璃纤维；将ZrO2-TiO2玻璃纤维通过退解、并捻、整经、穿综、织布工艺制备ZrO2-TiO2玻璃纤维布。所述水洗的温度为：50℃；上油的油浴温度为85℃；烘干温度为70℃。所述ZrO2-TiO2玻璃纤维布的组织结构为：2/3斜纹；织物克重为687.3g·m-2；经纬密度为：(20±1)×(20±1)/根·cm-1。
(3)吸热材料的涂覆：将ZrO2-TiO2纤维布的其中一面喷涂太阳能吸热涂料(型号：RLHY-2337，北京荣力恒业科技有限公司生产)。所述涂层厚度为0.2mm～0.3mm之间；吸热涂料的喷涂次数为2次。
(4)三防整理剂的浸润：将步骤(4)整理的ZrO2-TiO2纤维布在浸润设备中涂覆40g/L的三防整理剂(东莞市太洋纺织用品有限公司生产)，浸润工艺示意图如图4所示，然后在200℃烘干，即可制得吸热遮光防水防油防污窗帘布料c。
对比实施例4
本实施例为对比实施例，本实施例中的窗帘布料不喷涂太阳能吸热涂料，也不涂覆三防整理剂。在本实施例中，其制备方法与实施例3的步骤(1)、(2)完全相同，制得窗帘布料d。
应用性能评价实施例：
将本发明中上述具体实施例1～4制备得到的窗帘布料a、b、c和d进行测试其耐沾污性能，测试方法参考GB/T 9755—2001的具体测试方法，计算其反射系数下降率，测试试样不少于10个，取测试平均值。
将本发明中上述具体实施例1～4制备得到的窗帘布料a、b、c和d进行测试其疏水性能，采用XG-CAMA1基本型接触角测试仪测定水滴在窗帘布料表面的表观接触角，测试试样不少于30个，取测试平均值。
将本发明中上述具体实施例1～4制备得到的窗帘布料a、b、c和d进行测试其隔热性能，测试方法参考GB/T 10294—2008的具体测试方法，测试试样不少于5个，取测试平均值。测试结果如表1所示。
表1窗帘布料a、b、c和d的性能评价
项目 窗帘布料a 窗帘布料b 窗帘布料c 窗帘布料d
反射系数下降率(％) 1.63 1.98 1.83 26.9
表观接触角(°) 165.3 169.6 163.8 35.4
导热系数(W/(m·℃) 0.041 0.043 0.047 0.26
耐沾污性由反射系数下降率表示，反射系数下降率越小，耐沾污性越好。由表1可见，窗帘布料a、b、c表现了较低的反射系数下降率，说明其耐沾污性很强；没有喷涂太阳能吸热涂料和涂覆三防整理剂的窗帘布料d表现了较大的反射系数下降率，说明其耐沾污性很差。
从表1可见，水滴在窗帘布料a、b、c的表观接触角范围分别在163°～170°之间，而窗帘布料d的表观接触角只有35.4°。通常情况下，当表观接触角大于150°时，说明窗帘布料具有超疏水性。
从表1可见，窗帘布料a、b、c的导热系数分布为0.041～0.047W/(m·℃)之间，而窗帘布料d的导热系数为0.26W/(m·℃)；说明窗帘布料的隔热效果很好。

Claims (5)

1.一种吸热遮光防水防油防污窗帘布料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)吸热材料的涂覆：将ZrO2-TiO2纤维布的其中一面喷涂太阳能吸热涂料；涂层厚度应在0.2mm～0.3mm之间；吸热涂料的喷涂次数为2～3次，每一次涂层的厚度应小于0.2mm；
(2)三防整理剂的浸润：将步骤(1)整理的ZrO2-TiO2纤维布在浸润设备中涂覆三防整理剂，然后烘干，制得吸热遮光防水防油防污窗帘布料
所述步骤(1)中ZrO2-TiO2玻璃纤维布的制备方法为：将ZrO2-TiO2溶胶进入纺丝系统进行纺丝，纺出的丝线经过水洗、上油、烘干处理制得丝线；将丝线于80℃～90℃下干燥5～8小时制得凝胶纤维；然后，凝胶纤维于500℃～700℃下烧结8～12小时制得ZrO2-TiO2玻璃纤维；将ZrO2-TiO2玻璃纤维通过退解、并捻、整经、穿综、织布工艺制备ZrO2-TiO2玻璃纤维布；所述水洗的温度为：30℃～50℃；所述上油的油浴温度为80～85℃；所述烘干温度为50～70℃；所述ZrO2-TiO2玻璃纤维布的组织结构为：2/3斜纹，织物克重为600～800g·m-2，经纬密度为：(20±1)×(20±1)/根·cm-1。
2.根据权利要求1所述的一种吸热遮光防水防油防污窗帘布料的制备方法，其特征在于，所述ZrO2-TiO2溶胶的制备方法为：称取五水硝酸锆，将其溶于无水乙醇，制得混合溶液a；称取钛酸四丁酯，将其溶于无水乙醇，制得混合溶液b；将混合溶液a与混合溶液b均匀混合制得混合溶液c；将去离子水、10％盐酸水溶液溶于无水乙醇，制得混合溶液d；将混合溶液d滴加到搅拌的混合溶液c，滴加时间为1～3小时，滴加结束后继续搅拌2～4小时，制得初始ZrO2-TiO2溶胶；将其于20℃～40℃下放置陈化4～8小时，制得待纺丝的ZrO2-TiO2溶胶。
3.根据权利要求2所述的一种吸热遮光防水防油防污窗帘布料的制备方法，其特征在于，所述混合溶液a中五水硝酸锆与无水乙醇的质量体积比为：1g∶(20～40)mL；所述混合溶液b中钛酸四丁酯与无水乙醇的体积比为：1mL∶(10～20)mL；所述混合溶液c中混合溶液a与混合溶液b的体积比为：1∶(10～20)；所述混合溶液d中去离子水、10％盐酸水溶液与无水乙醇的体积比为：(10～20)mL∶(2～4)mL∶(20～40)mL。
4.根据权利要求1所述的一种吸热遮光防水防油防污窗帘布料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中三防整理剂的浓度为：20～40g/L；所述烘干的温度为：180～200℃。
5.一种吸热遮光防水防油防污窗帘布料，其特征在于，采用权利要求1～4中任一项所述的一种吸热遮光防水防油防污窗帘布料的制备方法制备而成。
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