CN112852244A - 一种纳米级纺织品涂料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于精细化工领域，公开了一种纳米级纺织品涂料的制备方法。将纳米级二氧化钛、硫酸钡粉末、γ‑氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、有机溶剂反应，得到纳米级粉末。将聚丙烯酸酯、丙酮混合形成乳化液。将微晶石蜡、上述乳化液、上述纳米级粉末、三乙醇胺混合，最后加入壳聚糖‑六氢‑β‑酸，搅拌，得到稳定的乳液。本发明所述方法制备得到的涂料，用其刷涂或者浸渍后的纺织品具备优异的抗菌性能。对于纺织品，可以使得纺织品实现防水透气性。并且，可以有效解决常见抑菌性能强的情况下，对于纺织品会产生黄变的问题。

Description

一种纳米级纺织品涂料的制备方法

技术领域

本发明属于精细化工技术领域，具体涉及一种纳米级纺织品涂料的制备方法。

背景技术

纺织品，即经纺织加工而成的产品。包括纱线、机织物、针织物、编织物等。纺织品涂料是一种均匀涂布于织物表面的高分子类化合物。

纺织品涂料可以通过粘合作用在织物表面形成一层或多层薄膜，不仅能改善织物的外观和风格，而且能增加织物的功能，使织物具有防水，耐水压，通气透湿，阻燃防污以及遮光反射等特殊功能。

现有技术中，已有一些性能优越的多种合成聚合物类涂料。最初的产品主要是增加纺织品的防水性能，然而，对于用于穿着的纺织品来说，使用时有闷热感，舒适性差。为了改善涂层胶的通气透湿性，科研人员通过对其化学结构的改性和变换涂层加工方法等手段研制出了一系列防水透湿型织物涂料。如今，涂料的防水透湿作用已经相对成熟，不是现在技术的研究热点。

随着消费者需求的改变，随着人们对于健康的要求。对于人们用于穿着的纺织品，则希望能让人们的生活更加的安全，尽量避免细菌、病菌的在纺织品表面的残留或存活。因此，现阶段，相关纺织品涂料的研究点在于，能否通过涂料对纺织品的作用，使得纺织品能够增加抑菌的效果，同时不减弱纺织品原有的性能。

发明内容

发明目的：针对现有技术中的不足之处，本发明提供了一种纳米级纺织品涂料的制备方法。

技术方案：本发明提供了一种纳米级纺织品涂料的制备方法，按如下步骤进行

步骤1，将纳米级二氧化钛、硫酸钡粉末、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、有机溶剂加入到反应釜中，于60～80℃下反应2～3h，待反应产物冷却后，减压过滤产物并于室温下干燥，所得产物使用气流粉碎机进行研磨，然后筛分，选取纳米级粉末备用；

步骤2，将聚丙烯酸酯20～30份、丙酮90～100份置于混合器中，开动搅拌装置，以1000～1500rpm的转速，搅拌20～30min，形成乳化液；

步骤3，将微晶石蜡10～20份在35～40℃下加热，缓慢热熔，直至其成为液体后，将其缓慢加入步骤2所制备得到的乳化液中，同时保持温度不变，持续搅拌；然后再将步骤1所得到的纳米级粉末8～10份加入其中，再加入三乙醇胺5～8份，调节转速为持续2000～2500rpm，搅拌20～30分钟；

步骤4，最后将壳聚糖-六氢-β-酸4～5份，加入其中，以1000～1500rpm的转速，搅拌20～30min，得到稳定的乳液，即为所述的涂料。

具体的，步骤1中所述的有机溶剂为乙醇、甲醇、丙酮等。

具体的，所述的反应原料，按质量份数计，配比为：纳米级二氧化钛8～10份、硫酸钡粉末0.1～0.6份、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷3～4份、有机溶剂900～1000份。

具体的，步骤2中所述的有机溶剂为丙酮、乙酸乙酯、苯、二氯乙烷。

具体的，步骤2中所述的原料，按质量份数计，配比为：聚丙烯酸酯20～30份、丙酮90～100份。

具体的，所述的微晶石蜡，由正构烷烃、带个别支链的烷烃和带长侧链的环烷烃组成；所述的微晶石蜡的烃类分子的碳原子数约为18～30，平均分子量为250～450。

进一步的，对本发明的进一步改进方案为：于步骤1中，所述的原料，还含有二环己基碳二亚胺。

具体的，按质量分数计，所述的二环己基碳二亚胺为0.5～1份。优选的，所述的二环己基碳二亚胺为1份。

更具体的，本发明改进的方案，按如下步骤进行：

步骤1，将纳米级二氧化钛、硫酸钡粉末、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、二环己基碳二亚胺、有机溶剂加入到反应釜中，于60～80℃下反应2～3h，待反应产物冷却后，减压过滤产物并于室温下干燥，所得产物使用气流粉碎机进行研磨，然后筛分，选取纳米级粉末备用；

步骤2，将聚丙烯酸酯20～30份、丙酮90～100份置于混合器中，开动搅拌装置，以1000～1500rpm的转速，搅拌20～30min，形成乳化液；

步骤3，将微晶石蜡10～20份在35～40℃下加热，缓慢热熔，直至其成为液体后，将其缓慢加入步骤2所制备得到的乳化液中，同时保持温度不变，持续搅拌；然后再将步骤1所得到的纳米级粉末8～10份加入其中，再加入三乙醇胺5～8份，调节转速为持续2000～2500rpm，搅拌20～30分钟；

步骤4，最后将壳聚糖-六氢-β-酸4～5份，加入其中，以1000～1500rpm的转速，搅拌20～30min，得到稳定的乳液，即为所述的涂料。

有益效果：本发明所提供的制备方法可以得到纳米级的涂料，具有高附着力，并且非常适用于纺织品，并且还可反复刷涂或浸渍。

本发明所述方法制备得到的涂料，用其刷涂或者浸渍后的纺织品具备优异的抗菌性能。本发明所述方法制备得到的涂料，对于纺织品，可以使得纺织品实现防水透气性。

本发明所述的改进后的方法制备得到的涂料，可以有效解决常见抑菌性能强的情况下，对于纺织品会产生黄变的问题。

具体实施方式：

实施例1

1，将纳米级二氧化钛8份、硫酸钡粉末0.1份、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷3份、乙醇900份加入到反应釜中，于60℃下反应2h，待反应产物冷却后，减压过滤产物并于室温下干燥，所得产物使用气流粉碎机进行研磨，然后筛分，并选取纳米级粉末，备用；

2，将聚丙烯酸酯20份、丙酮90份置于混合器中，开动搅拌装置，以1000rpm的转速，搅拌20min，形成乳化液；

3，将微晶石蜡10份在35℃下加热，缓慢热熔，直至其成为液体后，将其缓慢加入步骤2所制备得到的乳化液中，同时保持温度不变，持续搅拌；然后再将步骤1所得到的纳米级粉末8份加入其中，再加入三乙醇胺5份，调节转速为持续2000rpm,搅拌20～30分钟；

4，最后将壳聚糖-六氢-β-酸4份，加入其中，以1000rpm的转速，搅拌20min，得到稳定的乳液，即为所述的涂料。

对上述涂料进行抗菌性能测试，抗菌性能按照GB/T21966-2008抗菌性能测定方法进行测试，选用大肠杆菌ATYCC25922、金黄色葡萄球菌ATCC6538，检测结果如下：大肠杆菌杀菌率96.6％，金黄色葡萄球菌杀菌率96.3％。

实施例2

1，将纳米级二氧化钛10份、硫酸钡粉末0.6份、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷4份、乙醇1000份加入到反应釜中，于80℃下反应2～3h，待反应产物冷却后，减压过滤产物并于室温下干燥，所得产物使用气流粉碎机进行研磨，然后筛分，并选取纳米级粉末，备用；

2，将聚丙烯酸酯30份、丙酮100份置于混合器中，开动搅拌装置，以1500rpm的转速，搅拌30min，形成乳化液；

3，将微晶石蜡20份在40℃下加热，缓慢热熔，直至其成为液体后，将其缓慢加入步骤2所制备得到的乳化液中，同时保持温度不变，持续搅拌；然后再将步骤1所得到的纳米级粉末10份加入其中，再加入三乙醇胺8份，调节转速为持续2500rpm,搅拌20～30分钟；

4，最后将壳聚糖-六氢-β-酸5份，加入其中，以1500rpm的转速，搅拌30min，得到稳定的乳液，即为所述的涂料。

测定方法同上，检测结果如下：大肠杆菌杀菌率96.1％，金黄色葡萄球菌杀菌率95.5％。

实施例3

1，将纳米级二氧化钛10份、硫酸钡粉末0.2份、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷3份、乙醇1000份加入到反应釜中，于80℃下反应3h，待反应产物冷却后，减压过滤产物并于室温下干燥，所得产物使用气流粉碎机进行研磨，然后筛分，并选取纳米级粉末，备用；

2，将聚丙烯酸酯20份、丙酮100份置于混合器中，开动搅拌装置，以1500rpm的转速，搅拌20min，形成乳化液；

3，将微晶石蜡10份在40℃下加热，缓慢热熔，直至其成为液体后，将其缓慢加入步骤2所制备得到的乳化液中，同时保持温度不变，持续搅拌；然后再将步骤1所得到的纳米级粉末8份加入其中，再加入三乙醇胺5份，调节转速为持续2500rpm，搅拌30分钟；

4，最后将壳聚糖-六氢-β-酸4份，加入其中，以1500rpm的转速，搅拌30min，得到稳定的乳液，即为所述的涂料。

测定方法同上，检测结果如下：大肠杆菌杀菌率99.7％，金黄色葡萄球菌杀菌率99.4％。

从实施例1～实施例3可以看出，本发明所提供的方法，制备得到的涂料，可以有效的抗菌。

实施例4(对比例)

具体步骤与实施例3大致相同，不同之处在于，不加入γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷。

测定方法同上，检测结果如下：大肠杆菌杀菌率90.7％，金黄色葡萄球菌杀菌率89.9％。

本发明通过γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷对纳米级粉末进行表面改性处理，使得其表面接枝了-OH、-NH3等活性官能团，这些改性材料的加入增强了纳米级粉末与基材的结合力，可以保证更多的有效成分与纺织品的结合，从而保证了抑菌效果。从对比试验也可以看出，在未改性的情况下，抑菌能力有所降低。

实施例5(对比例)

具体步骤与实施例3大致相同，不同之处在于，不加入壳聚糖-六氢-β-酸。

测定方法同上，检测结果如下：大肠杆菌杀菌率86.4％，金黄色葡萄球菌杀菌率85.1％。

可以看出，如果不加入壳聚糖-六氢-β-酸，抑菌效果大幅降低，因此，对于本发明来说，壳聚糖-六氢-β-酸对抑菌效果起到极大的影响。

实施例6(对比例)

具体步骤与实施例3大致相同，不同之处在于，不加入硫酸钡粉末。

测定方法同上，检测结果如下：大肠杆菌杀菌率93.1％，金黄色葡萄球菌杀菌率89.8％。

在不加入硫酸钡粉末的情况下，抑菌效果有所降低。对其进行进一步的研究试验。

实施例7(对比例)

具体步骤与实施例6大致相同，不同之处在于，反应时长延长至8～10小时。(抑菌能力)

测定方法同上，检测结果如下：大肠杆菌杀菌率99.5％，金黄色葡萄球菌杀菌率99.0％。

从实施7可以看出，硫酸钡是否使用，对抑菌效果影响并不大。但是缺缩短了反应的时长。这与实施例6的结论是冲突的。综合实施例6和实施例7的现象，我们推论硫酸钡除了具有做为活性成分载体的作用以外，还兼具了催化的作用，减少了反应时长。

实施例8(对比例)

具体步骤与实施例3大致相同，不同之处在于，不加入三乙醇胺。

当不加入三乙醇胺的情况下，产物会出现小团聚集，无法得到合格的产品。

实施例9(对比例)

具体步骤与实施例3大致相同，不同之处在于，不加入微晶石蜡。

测定方法同上，检测结果如下：大肠杆菌杀菌率99.2％，金黄色葡萄球菌杀菌率99.1％。

本发明中微晶石蜡是否加入，对于抑菌效果影响并不大。将未处理的纺织品、实施例3和实施例9进行防水透气对比试验。

	漏水	水蒸气透过率
			未处理的纺织品	漏	93％
实施例3	不漏	89％
			实施例9	有渗透	91％

本发明中微晶石蜡的加入使得涂料在纺织品表面涂覆后形成的薄膜，可有效阻隔水分通过，同时可以让空气通过。使得被涂覆的纺织品具有不透水透气性。

本发明由于改性剂的加入，不仅抑菌效果优异，而且保持了防水透气的特点。但是，由于改性剂引入了含N的基团，会使得织物略有黄变。因此，针对这一问题，又进一步进行了改进研究。

实施例10

1，将纳米级二氧化钛10份、硫酸钡粉末0.2份、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷3份、二环己基碳二亚胺0.5份、乙醇1000份加入到反应釜中，于80℃下反应3h，待反应产物冷却后，减压过滤产物并于室温下干燥，所得产物使用气流粉碎机进行研磨，然后筛分，并选取纳米级粉末，备用；

2，将聚丙烯酸酯20份、丙酮100份置于混合器中，开动搅拌装置，以1500rpm的转速，搅拌20min，形成乳化液；

3，将微晶石蜡10份在40℃下加热，缓慢热熔，直至其成为液体后，将其缓慢加入步骤2所制备得到的乳化液中，同时保持温度不变，持续搅拌；然后再将步骤1所得到的纳米级粉末8份加入其中，再加入三乙醇胺5份，调节转速为持续2500rpm，搅拌30分钟；

4，最后将壳聚糖-六氢-β-酸4份，加入其中，以1500rpm的转速，搅拌30min，得到稳定的乳液，即为所述的涂料。

测定方法同上，检测结果如下：大肠杆菌杀菌率99.5％，金黄色葡萄球菌杀菌率99.3％。

实施例11

1，将纳米级二氧化钛10份、硫酸钡粉末0.2份、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷3份、二环己基碳二亚胺1份、乙醇1000份加入到反应釜中，于80℃下反应3h，待反应产物冷却后，减压过滤产物并于室温下干燥，所得产物使用气流粉碎机进行研磨，然后筛分，并选取纳米级粉末，备用；

2，将聚丙烯酸酯20份、丙酮100份置于混合器中，开动搅拌装置，以1500rpm的转速，搅拌20min，形成乳化液；

3，将微晶石蜡10份在40℃下加热，缓慢热熔，直至其成为液体后，将其缓慢加入步骤2所制备得到的乳化液中，同时保持温度不变，持续搅拌；然后再将步骤1所得到的纳米级粉末8份加入其中，再加入三乙醇胺5份，调节转速为持续2500rpm，搅拌30分钟；

4，最后将壳聚糖-六氢-β-酸4份，加入其中，以1500rpm的转速，搅拌30min，得到稳定的乳液，即为所述的涂料。

测定方法同上，检测结果如下：大肠杆菌杀菌率99.6％，金黄色葡萄球菌杀菌率99.3％。

取本实施例3、实施例4、实施例11、实施例12配比制备的涂料，分别处理同款白色棉质毛巾，晒干6小时，用Datacolor测色仪测试增白织物与基准样布的黄度变化情况，正值越大表明黄变越大。具体试验结果如下：

	黄变值
		实施例3	0.11
实施例4	0.02
		实施例10	0.05
实施例11	0.04

从试验结果可以看出，γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷的使用导致黄变的增加。如果不使用，黄变减小，但是抗菌效果降低。

实施例10～实施例11，作为进一步的改进，加入了少量的二环己基碳二亚胺，从结果可以看出，对于黄变的改善，有显著提高，同时未降低抗菌效果。

Claims (10)

1.一种纳米级纺织品涂料的制备方法，其特征在于，按如下步骤进行：

步骤1，将纳米级二氧化钛、硫酸钡粉末、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、有机溶剂加入到反应釜中，于60～80℃下反应2～3h，待反应产物冷却后，减压过滤产物并于室温下干燥，所得产物使用气流粉碎机进行研磨，然后筛分，选取纳米级粉末备用；

步骤2，将聚丙烯酸酯20～30份、丙酮90～100份置于混合器中，开动搅拌装置，以1000～1500rpm的转速，搅拌20～30min，形成乳化液；

步骤3，将微晶石蜡10～20份在35～40℃下加热，缓慢热熔，直至其成为液体后，将其缓慢加入步骤2所制备得到的乳化液中，同时保持温度不变，持续搅拌；然后再将步骤1所得到的纳米级粉末8～10份加入其中，再加入三乙醇胺5～8份，调节转速为持续2000～2500rpm，搅拌20～30分钟；

步骤4，最后将壳聚糖-六氢-β-酸4～5份，加入其中，以1000～1500rpm的转速，搅拌20～30min，得到稳定的乳液，即为所述的涂料。

2.根据权利要求1所述的纳米级纺织品涂料的制备方法，其特征在于，步骤1中所述的有机溶剂为乙醇、甲醇、丙酮等。

3.根据权利要求1所述的纳米级纺织品涂料的制备方法，其特征在于所述的反应原料，按质量份数计，配比为：纳米级二氧化钛8～10份、硫酸钡粉末0.1～0.6份、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷3～4份、有机溶剂900～1000份。

4.根据权利要求1所述的纳米级纺织品涂料的制备方法，其特征在于，步骤2中所述的有机溶剂为丙酮、乙酸乙酯、苯、二氯乙烷。

5.根据权利要求1所述的纳米级纺织品涂料的制备方法，其特征在于，步骤2中所述的原料，按质量份数计，配比为：聚丙烯酸酯20～30份、丙酮90～100份。

6.根据权利要求1所述的纳米级纺织品涂料的制备方法，其特征在于，所述的微晶石蜡，由正构烷烃、带个别支链的烷烃和带长侧链的环烷烃组成；所述的微晶石蜡的烃类分子的碳原子数约为18～30，平均分子量为250～450。

7.根据权利要求1所述的纳米级纺织品涂料的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述的原料，还含有二环己基碳二亚胺。

8.根据权利要求7所述的纳米级纺织品涂料的制备方法，其特征在于，按质量分数计，所述的二环己基碳二亚胺为0.5～1份。

9.根据权利要求7所述的纳米级纺织品涂料的制备方法，其特征在于，按质量分数计，所述的二环己基碳二亚胺为1份。

10.根据权利要求7所述的纳米级纺织品涂料的制备方法，其特征在于，按如下步骤进行：

步骤1，将纳米级二氧化钛、硫酸钡粉末、γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、二环己基碳二亚胺、有机溶剂加入到反应釜中，于60～80℃下反应2～3h，待反应产物冷却后，减压过滤产物并于室温下干燥，所得产物使用气流粉碎机进行研磨，然后筛分，选取纳米级粉末备用；

步骤2，将聚丙烯酸酯20～30份、丙酮90～100份置于混合器中，开动搅拌装置，以1000～1500rpm的转速，搅拌20～30min，形成乳化液；

步骤3，将微晶石蜡10～20份在35～40℃下加热，缓慢热熔，直至其成为液体后，将其缓慢加入步骤2所制备得到的乳化液中，同时保持温度不变，持续搅拌；然后再将步骤1所得到的纳米级粉末8～10份加入其中，再加入三乙醇胺5～8份，调节转速为持续2000～2500rpm，搅拌20～30分钟；

步骤4，最后将壳聚糖-六氢-β-酸4～5份，加入其中，以1000～1500rpm的转速，搅拌20～30min，得到稳定的乳液，即为所述的涂料。