CN113802367B - 一种提高汉麻织物抗紫外线性能的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高汉麻织物抗紫外线性能的方法，包括有机‑无机复合溶胶液的制备、汉麻织物巯基偶联剂改性以及汉麻织物阳光下照射处理3个步骤。钛酸四正丁酯水解后会生产高紫外线屏蔽性能的纳米二氧化钛溶胶，邻羟基苯甲酸会催化钛酸四正丁酯和乙烯基三甲氧基硅烷的水解和缩合，同时还具有紫外线吸收性能。处理后的汉麻织物在紫外光的照射下，引起有机‑无机复合溶胶液中的乙烯基与处理后汉麻织物中的巯基发生点击反应，使得汉麻织物具备良好的抗紫外线性能同时兼备可靠的耐洗性。
Description
技术领域
本发明涉及一种提高汉麻织物抗紫外线性能的方法，属于织物后整理技术领域。
背景技术
近年来，开发差别化整理技术，赋予汉麻织物以某种特殊功能或多种功能性，受到越来越多人的关注。汉麻纤维凭借其优异的服用性能的广泛应用于服装面料制造，但由于其在使用过程中存在不耐光照等缺点，一定程度上限制了产品的穿着使用。因此，汉麻织物的抗紫外线性能的提升具有至关重要的意义。本发明以纳米二氧化钛溶胶作为抗紫外线整理剂对汉麻织物进行改性以提高汉麻织物的抗紫外线性能。同时，本发明还采用吸收紫外线性能良好的邻羟基苯甲酸，在本身具备良好抗紫外线性能的同时，对钛酸四正丁酯和乙烯基三甲氧基硅烷的水解也具备催化效果，有利于具有抗紫外线性能的纳米二氧化钛溶胶的合成。在其他专利技术与传统整理剂应用中其自身在织物上的耐洗性也是一个亟待解决的问题，本发明借助巯基与乙烯基在紫外光下产生的点击反应，对汉麻织物进行巯基改性，借助织物经过处理后在阳光照射下会引起有机-无机复合溶胶液中的乙烯基与汉麻织物中的巯基发生点击反应，使得汉麻织物具备良好的抗紫外线性能同时兼备可靠的耐洗性，耐洗问题得以解决。同时阳光还会机-无机复合溶胶液中的邻羟基苯甲酸起到锚固作用，也即在织物上生成的TiO2以及锚固的邻羟基苯甲酸共同作用赋予了织物高抗紫外线性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高汉麻织物抗紫外线性能的方法，该方法包括有机-无机复合溶胶液的制备，汉麻织物巯基偶联剂改性以及汉麻织物阳光照射处理3个步骤，可以实现汉麻织物高抗紫外线性和耐水性。
为实现上述目的，本发明技术方案如下：
(1)有机-无机复合溶胶液的制备：具体按照以下步骤实施：
步骤1，分别量取15-25mL有机溶剂、50-70mL去离子水和20-30mL分散剂进行混合，配制水解液；量取25-35mL有机溶剂，10-12mL钛酸四正丁酯，8-12mL乙烯基三甲氧基硅烷以及6-8mL邻羟基苯甲酸，混合均匀成淡黄色液体，称为前驱体溶液；
步骤2，将步骤1水解液与前驱体溶液混合，并通过恒温磁力搅拌器进行搅拌10-15h，邻羟基苯甲酸催化反应进行，直到出现带有蓝色透明光的溶胶液为止；减压蒸馏浓缩至原体积的40％，即得有机-无机复合溶胶液。
(2)汉麻织物巯基偶联剂改性：汉麻织物在巯基偶联剂溶液中浸渍30-80min，浸渍温度30-45℃,然后轧液处理；
(3)汉麻织物光照射处理：将1％的光引发剂安息香双甲醚加入到(1)中所制备的有机-无机复合溶胶液中，搅拌均匀，然后将(2)中制备的巯基偶联剂改性的汉麻织物置于(1)中所制备的有机-无机复合溶胶液中，浸渍10-18min；然后取出在阳光下自然晾干，然后在紫外灯下照射处理，即制备得到高紫外线抵抗性能的汉麻织物。
进一步地，一种提高汉麻织物抗紫外线性能的方法，所述的分散剂为十二烷基苯磺酸钠、吐温80中的一种。
进一步地，一种提高汉麻织物抗紫外线性能的方法，所述的有机溶剂为丙三醇、乙二醇中的一种。
进一步地，一种提高汉麻织物抗紫外线性能的方法，所述的磁力搅拌的转速为500-700转/min中的一种。
进一步地，一种提高汉麻织物抗紫外线性能的方法，所述巯基偶联剂改性为γ-巯丙基三乙氧基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
进一步地，一种提高汉麻织物抗紫外线性能的方法，所述巯基偶联剂溶液组成为：巯基偶联剂用量20-32wt％，乙醇用量25-35wt％，水用量15-41wt％，质量浓度10％HCl溶液用量2-4wt％。
进一步地，一种提高汉麻织物抗紫外线性能的方法，轧液处理具体按照以下步骤实施：将浸渍后的汉麻织物，一浸两轧，轧余率为90％，然后60℃烘干。
进一步地，一种提高汉麻织物抗紫外线性能的方法，所述在紫外灯下照射处理，紫外灯紫外主波长为360-365nm，紫外光强度为50-100mW cm-2，照射时间为30-60s。
有益效果：
本发明制备的前驱体溶液中钛酸四正丁酯水解后会生产高紫外线屏蔽性能的纳米二氧化钛溶胶，邻羟基苯甲酸会催化钛酸四正丁酯和乙烯基三甲氧基硅烷的水解，而且邻羟基苯甲酸本身还具体较强紫外线吸收性能。因此该发明方法制备的汉麻织物对紫外线有两层作用，一是TiO2的紫外线屏蔽作用，另外还有邻羟基苯甲酸的紫外线吸收作用。
本发明有机-无机复合溶胶液中的TiO2等无机组分以及含巯基的链、邻羟基苯甲酸有机组分使得交联物既具有一定力学强度又具有优异的柔韧性。巯基反应所生成的膜会把邻羟基苯甲酸材料进一步锚固，提升了邻羟基苯甲酸在纤维表面的耐久性。
处理后的汉麻织物在阳光下照射，除了除去水分，太阳光中的紫外线会引起有机-无机复合溶胶液中的乙烯基与汉麻织物中的巯基发生点击反应；而为了进一步提升反应率，用紫外灯继续照射，可使得有机-无机复合溶胶液中的乙烯基与汉麻织物中的巯基最大化的发生点击反应，从而使得汉麻织物具备良好的抗紫外线性能同时兼备可靠的耐洗性。
附图说明：
图1为有机-无机复合溶胶液粒径图。
图2为有机-无机复合溶胶液电镜图。
具体实施方式
实施例1：一种提高汉麻织物抗紫外线性能的方法，(1)分别量取15mL有机溶剂、50mL去离子水和20mL十二烷基苯磺酸钠进行混合，配制水解液；量取25mL丙三醇有机溶剂，10mL钛酸四正丁酯，8mL乙烯基三甲氧基硅烷以及6mL邻羟基苯甲酸，混合均匀成淡黄色液体，称为前驱体溶液；将步骤1水解液与前驱体溶液混合，并通过500转/min恒温磁力搅拌器进行搅拌10h，邻羟基苯甲酸催化反应进行，直到出现带有蓝色透明光的溶胶液为止；减压蒸馏浓缩至原体积的40％，即得有机-无机复合溶胶液。(2)汉麻织物在γ-巯丙基三乙氧基硅烷偶联剂溶液中浸渍30min，巯基偶联剂溶液组成为：巯基偶联剂用量20％，乙醇用量35％，水用量41％，10％HCl溶液用量4％，浸渍温度30℃,然后一浸两轧，轧余率为90％，然后60℃烘干然；(3)将1％的光引发剂安息香双甲醚加入到(1)中所制备的有机-无机复合溶胶液中，然后将(2)中制备的巯基偶联剂改性的汉麻织物置于(1)中所制备的有机-无机复合溶胶液中，浸渍10min；然后取出在阳光下自然晾干，然后在紫外灯下照射，紫外灯紫外主波长为360nm，紫外光强度为50mW cm-2，照射时间为60s即得高紫外线抵抗性能的汉麻织物。
抗紫外性能测试方法如下：采用美国LAMBDA35型积分球式可见紫外分光光度计对处理前后汉麻对紫外线的吸收能力进行测试。测试条件为：扫描范围200-500nm，扫描速度200nm/min。测试完毕后计算相应的UPF值与T(UVA)值，同时测试织物的耐水洗性。
图1可以看出复合溶胶液粒径为127.1nm，PDI值小，说明乳液粒径分布均匀，这可以使有机-无机复合溶胶液在浸渍过程中更好的渗透到汉麻织物纤维内部。
图2可以进一步证明有机-无机复合溶胶液颗粒较小，分散均匀。
实施例2：一种提高汉麻织物抗紫外线性能的方法，(1)分别量取25mL有机溶剂、70mL去离子水和30mL吐温80分散剂进行混合，配制水解液；量取35mL乙二醇有机溶剂，12mL钛酸四正丁酯，12mL乙烯基三甲氧基硅烷以及8mL邻羟基苯甲酸，混合均匀成淡黄色液体，称为前驱体溶液；将步骤1水解液与前驱体溶液混合，并通过700转/min恒温磁力搅拌器进行搅拌15h，邻羟基苯甲酸催化反应进行，直到出现带有蓝色透明光的溶胶液为止；减压蒸馏浓缩至原体积的40％，即得有机-无机复合溶胶液。(2)汉麻织物在γ-巯基丙基三甲氧基硅烷巯基偶联剂溶液中浸渍80min，巯基偶联剂溶液组成为：巯基偶联剂用量32％，乙醇用量35％，水用量31％，10％HCl溶液用量2％，浸渍温度45℃,然后一浸两轧，轧余率为90％，然后60℃烘干；(3)将1％的光引发剂安息香双甲醚加入到(1)中所制备的有机-无机复合溶胶液中，然后将(2)中制备的巯基偶联剂改性的汉麻织物置于(1)中所制备的有机-无机复合溶胶液中，浸渍18min；然后取出在阳光下自然晾干，然后在紫外灯下照射，紫外灯紫外主波长为365nm，紫外光强度为100mW cm-2，照射时间为30s即得高紫外线抵抗性能的汉麻织物。测试步骤同实例1。
实施例3：一种提高汉麻织物抗紫外线性能的方法，(1)分别量取20mL有机溶剂、60mL去离子水和25mL十二烷基苯磺酸钠分散剂进行混合，配制水解液；量取30mL丙三醇，11mL钛酸四正丁酯，10mL乙烯基三甲氧基硅烷以及7mL邻羟基苯甲酸，混合均匀成淡黄色液体，称为前驱体溶液；将步骤1水解液与前驱体溶液混合，并通过600转/min恒温磁力搅拌器进行搅拌12h，邻羟基苯甲酸催化反应进行，直到出现带有蓝色透明光的溶胶液为止；减压蒸馏浓缩至原体积的40％，即得有机-无机复合溶胶液。(2)汉麻织物在γ-巯丙基三乙氧基硅烷偶联剂溶液中浸渍55min，巯基偶联剂溶液组成为：巯基偶联剂用量28％，乙醇用量30％，水用量28％，10％HCl溶液用量4％，浸渍温度40℃,然后一浸两轧，轧余率为90％，然后60℃烘干；(3)将1％的光引发剂安息香双甲醚加入到(1)中所制备的有机-无机复合溶胶液中，然后将(2)中制备的巯基偶联剂改性的汉麻织物置于(1)中所制备的有机-无机复合溶胶液中，浸渍14min；然后取出在阳光下自然晾干，然后在紫外灯下照射，紫外灯紫外主波长为360nm，紫外光强度为50mW cm-2，照射时间为60s即得高紫外线抵抗性能的汉麻织物。测试步骤同实例1。
实施案例4：一种提高汉麻织物抗紫外线性能的方法，(1)分别量取22mL有机溶剂、62mL去离子水和23mL吐温80分散剂进行混合，配制水解液；量取30mL乙二醇有机溶剂，11mL钛酸四正丁酯，10mL乙烯基三甲氧基硅烷以及7mL邻羟基苯甲酸，混合均匀成淡黄色液体，称为前驱体溶液；将步骤1水解液与前驱体溶液混合，并通过600转/min恒温磁力搅拌器进行搅拌13h，邻羟基苯甲酸催化反应进行，直到出现带有蓝色透明光的溶胶液为止；减压蒸馏浓缩至原体积的40％，即得有机-无机复合溶胶液。(2)汉麻织物在γ-巯基丙基三甲氧基硅烷偶联剂溶液中浸渍55min，巯基偶联剂溶液组成为：巯基偶联剂用量28％，乙醇用量30％，水用量28％，10％HCl溶液用量4％，浸渍温度40℃,然后一浸两轧，轧余率为90％，然后60℃烘干；(3)将1％的光引发剂安息香双甲醚加入到(1)中所制备的有机-无机复合溶胶液中，然后将(2)中制备的巯基偶联剂改性的汉麻织物置于(1)中所制备的有机-无机复合溶胶液中，浸渍14min；然后取出在阳光下自然晾干，然后在紫外灯下照射，紫外灯紫外主波长为365nm，紫外光强度为100mW cm-2，照射时间为60s，即得高紫外线抵抗性能的汉麻织物，测试步骤同实例1。
对照案例1：一种提高汉麻织物抗紫外线性能的方法，(1)分别量取22mL有机溶剂、62mL去离子水和23mL吐温80分散剂进行混合，配制水解液；量取30mL乙二醇有机溶剂，11mL钛酸四正丁酯，10mL乙烯基三甲氧基硅烷以及7mL浓硝酸，混合均匀成淡黄色液体，称为前驱体溶液；将步骤1水解液与前驱体溶液混合，并通过600转/min恒温磁力搅拌器进行搅拌13h，邻羟基苯甲酸催化反应进行，直到出现带有蓝色透明光的溶胶液为止；减压蒸馏浓缩至原体积的40％，即得有机-无机复合溶胶液。(2)汉麻织物在γ-巯基丙基三甲氧基硅烷偶联剂溶液中浸渍55min，巯基偶联剂溶液组成为：巯基偶联剂用量28％，乙醇用量30％，水用量28％，10％HCl溶液用量4％，浸渍温度40℃,然后一浸两轧，轧余率为90％，然后60℃烘干；(3)将1％的光引发剂安息香双甲醚加入到(1)中所制备的有机-无机复合溶胶液中，然后将(2)中制备的巯基偶联剂改性的汉麻织物置于(1)中所制备的有机-无机复合溶胶液中，浸渍14min；然后取出在阳光下自然晾干，然后在紫外灯下照射，紫外灯紫外主波长为365nm，紫外光强度为100mW cm-2，照射时间为60s，即得高紫外线抵抗性能的汉麻织物，测试步骤同实例1。
对照案例2：汉麻织物直接用7mL邻羟基苯甲酸处理，测试步骤同实例1。汉麻织物抗紫外线性能评定：
表1：汉麻织物抗紫外性能测试情况
从表1的实施例1-4可以看出，与未处理织物相比本发明制得的抗紫外线汉麻织物UPF值高，达到了防紫外线的最高要求50+，而且紫外透过率低于5％；从实施例4和对比例1及2可以看出，TiO2和邻羟基苯甲酸均具有抗紫外线性能，说明本发明制备的汉麻织物紫外线性是由于TiO2和邻羟基苯甲酸协同实现的。
从实施例4和对比例2可以看出，仅用邻羟基苯甲酸处理的汉麻织物耐水性能非常差，而通过有机-无机复合溶胶液处理的织物抗紫外线性水洗性较优，主要原因为处理后的汉麻织物在阳光下照射下，太阳光中的紫外线以及紫外灯的紫外线会引起有机-无机复合溶胶液中的乙烯基与汉麻织物中的巯基发生点击反应，使得汉麻织物具备良好的抗紫外线性能同时兼备可靠的耐洗性。
以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种提高汉麻织物抗紫外线性能的方法，包括有机-无机复合溶胶液的制备，汉麻织物巯基偶联剂改性以及汉麻织物光照射处理3个步骤：
（1）有机-无机复合溶胶液的制备：具体按照以下步骤实施：
步骤1，分别量取15-25mL有机溶剂、50-70mL去离子水和20-30mL分散剂进行混合，配制水解液；量取25-35mL有机溶剂，10-12mL钛酸四正丁酯，8-12mL乙烯基三甲氧基硅烷以及6-8mL邻羟基苯甲酸，混合均匀成淡黄色液体，称为前驱体溶液；所述的分散剂为十二烷基苯磺酸钠、吐温80中的一种；
步骤2，将步骤1水解液与前驱体溶液混合，并通过恒温磁力搅拌器进行搅拌10-15h，邻羟基苯甲酸催化反应进行，直到出现带有蓝色透明光的溶胶液为止；减压蒸馏浓缩至原体积的40%，即得有机-无机复合溶胶液；
（2）汉麻织物巯基偶联剂改性：汉麻织物在巯基偶联剂溶液中浸渍30-80min，浸渍温度30-45℃,然后轧液处理；
（3）汉麻织物光照射处理：将1%的光引发剂安息香双甲醚加入到（1）中所制备的有机-无机复合溶胶液中，搅拌均匀，然后将（2）中制备的巯基偶联剂改性的汉麻织物置于（1）中所制备的有机-无机复合溶胶液中，浸渍10-18min；然后取出在阳光下自然晾干，然后在紫外灯下照射处理，即制备得到高紫外线抵抗性能的汉麻织物。
2.根据权利要求1所述的一种提高汉麻织物抗紫外线性能的方法，其特征在于：所述的有机溶剂为丙三醇、乙二醇中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种提高汉麻织物抗紫外线性能的方法，其特征在于：所述的磁力搅拌的转速为500-700转/min。
4.根据权利要求1所述的一种提高汉麻织物抗紫外线性能的方法，其特征在于：所述巯基偶联剂改性为γ-巯丙基三乙氧基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种提高汉麻织物抗紫外线性能的方法，其特征在于：所述巯基偶联剂溶液组成为：巯基偶联剂用量20-32wt%，乙醇用量25-35wt%，水用量15-41wt%，质量浓度10%HCl溶液用量2-4 wt%。
6.根据权利要求1所述的一种提高汉麻织物抗紫外线性能的方法，其特征在于：轧液处理具体按照以下步骤实施：将浸渍后的汉麻织物，一浸两轧，轧余率为90%，然后60℃烘干。
7.根据权利要求1所述的一种提高汉麻织物抗紫外线性能的方法，其特征在于：所述在紫外灯下照射处理，紫外灯紫外主波长为360-365nm，紫外光强度为50-100mW cm -2 ，照射时间为30-60s。
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