CN114250541B - 吸湿速干抗菌面料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了吸湿速干抗菌面料及其制备方法，涉及纺织品技术领域。本发明首先制备多孔纳米二氧化钛，并以1,2,3,4‑丁烷四羧酸为交联剂，将多孔纳米二氧化钛与聚酯交联，得到的TiO2改性聚酯，将TiO2改性聚酯静电纺丝，得到TiO2改性聚酯纤维，TiO2改性聚酯纤维与天然纤维共混纺纱进行双层编织，得到吸湿速干抗菌面料。本发明利用多孔纳米二氧化钛接枝端羟聚酯，赋予织物优良的吸湿速干以及抗菌的特点。

Description

吸湿速干抗菌面料及其制备方法
技术领域
本发明涉及纺织品技术领域，具体涉及吸湿速干抗菌面料及其制备方法。
背景技术
人体在运动时会分泌大量汗液，天然纤维（棉、麻）具有良好的吸湿性、透气性，在人体出汗时，为穿着者提供良好的热湿舒适性，然而，在人体大量出汗或接触液体时，天然纤维发生吸湿膨胀，纤维之间的空隙减小，水传递速度降低，导致衣物透气性下降并粘附在皮肤表面，使人体产生冷湿感。而合成纤维具有优异的导湿速干性，但是合成纤维衣物的吸湿和吸水性能较差，人体表面的汗液不能迅速排走，汗气凝结成水滴粘附在皮肤表面，使人体出现湿热感。
早在1982年，日本帝人公司就开始对吸湿排汗纤维进行研究，并于1986年申请了中空微多孔纤维的专利。1986年美国杜邦公司推出了COOLMAX产品，COOLMAX是一种聚酯纤维，截面呈“十”字，表面有4个凹槽，在毛细效应的驱动下汗水经过芯吸、扩散、传输等作用，迅速迁移至纤维表面，并将汗水快速蒸发到空气中，达到吸湿速干的目的。近些年，国内运动市场的打开与迅速扩张，使国内的许多纺织品制造厂商发现商机，先后对吸湿排汗纤维进行研究。
聚酯纤维占合成纤维的80%以上，具有强度高、耐磨和尺寸稳定性好的特点，其成品服装挺括美观、易洗快干，但是聚酯大分子链排列规整紧密、结晶度高以及不含有亲水基团等特点，导致了聚酯纤维材料吸水透气性差、难染色等缺点，在运动用品中使用聚酯纤维材料，纺织品体现出较差的热湿舒适性。因此，本申请利用二氧化钛对聚酯纤维进行改性，得到一种吸湿速干的面料，而且由于二氧化钛具有光催化杀菌的功效，赋予面料良好的抗菌效果。
发明内容
本发明的目的在于提供吸湿速干抗菌面料及其制备方法，解决以下技术问题：
解决了现有聚酯纤维材料吸湿透气性差的缺点。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
吸湿速干抗菌面料的制备方法，包括以下步骤:
（1）将TiO2改性聚酯静电纺丝，电压15-20kv，喷丝口到收集屏15-20cm，流速0.5-0.8mL/h，锡箔纸作为收集屏，收集得到的纤维真空干燥，得到TiO2改性聚酯纤维；
（2）将TiO2改性聚酯纤维与天然纤维共混纺纱进行双层编织，得到吸湿速干抗菌面料。
作为本发明进一步的方案：所述TiO2改性聚酯纤维与天然纤维共混的质量比为80：20-90：10。
作为本发明进一步的方案：所述天然纤维为棉、麻中的任意一种。
作为本发明进一步的方案：所述TiO2改性聚酯的制备方法包括如下步骤：
（1）制备多孔纳米TiO2：将异丙醇钛、十二烷基二甲基叔胺加入反应瓶中，机械搅拌均匀，加入去离子水，超声搅拌，加入30-45%盐酸水溶液，机械搅拌均匀，升温至55-65℃，保温静止30-33h，过滤得到的滤渣置于烘箱中陈化，甲醇水洗、烘箱干燥，得到多孔纳米TiO2；
（2）制备TiO2改性聚酯：将多孔纳米TiO2、端羟基聚酯、1,2,3,4-丁烷四羧酸、乙酰丙酮、去离子水加入反应釜中，机械搅拌均匀，升温反应，得到TiO2改性聚酯。
作为本发明进一步的方案：TiO2改性聚酯的制备方法的步骤（1）中异丙醇钛、十二烷基二甲基叔胺、去离子水、30-45%盐酸水溶液的质量比为100：25-45：2000-4000：15-35。
作为本发明进一步的方案：TiO2改性聚酯的制备方法的步骤（1）中烘箱升温至110-130℃，陈化36-42h。
作为本发明进一步的方案：TiO2改性聚酯的制备方法的步骤（2）中多孔纳米TiO2、端羟基聚酯、1,2,3,4-丁烷四羧酸、乙酰丙酮、去离子水的质量比为2-6：100：4.5-14：3-8：800-1500。
作为本发明进一步的方案：TiO2改性聚酯的制备方法的步骤（2）中反应液升温至90-110℃，保温搅拌20-30min，继续升温至150-170℃，保温反应6-15min。
吸湿速干抗菌面料，由上述任意一项所述的制备方法制成。
本发明的有益效果：
本发明以异丙醇钛为原料、十二烷基二甲基叔胺为表面活性剂，制备得到多孔纳米二氧化钛，多孔纳米二氧化钛具有多孔、比表面积大的优点。本发明以多孔纳米TiO2、端羟基聚酯为原料、1,2,3,4-丁烷四羧酸为交联剂、乙酰丙酮为催化剂，制备得到TiO2改性聚酯，多孔纳米TiO2表面羟基与1,2,3,4-丁烷四羧酸的羧基发生酯化反应，成功在纳米TiO2表面接枝大量羧基，赋予多孔纳米TiO2优良的亲水性能。本发明利用多孔纳米TiO2对端羟基聚酯进行接枝改性得到TiO2改性聚酯，TiO2改性聚酯经过静电纺丝制备得到TiO2改性聚酯纤维，将得到的TiO2改性聚酯纤维与天然纤维混纺得到吸湿速干抗菌面料。吸湿速干抗菌面料中的接枝有羧基化多孔纳米TiO2。吸湿速干面料在使用过程中接触汗水等液体时，TiO2改性聚酯纤维中的多孔纳米TiO2具有良好的毛细管导湿作用，将人体皮肤表面的汗水快速吸走，赋予织物良好的吸湿速干的优点。
二氧化钛具有良好的光催化杀菌作用，二氧化钛在一定波长的光激发后产生电子-空穴对，光生空穴具有强氧化性，二氧化钛表面吸附的水被氧化成·OH，产生的·OH会攻击有机物的不饱和键或抽取其H原子，导致肽链断裂和糖类解聚从而导致蛋白质变异和脂类分解，以此实现光催化杀菌。本申请利用化学反应将多孔纳米二氧化钛接枝在聚酯链上，不仅提升织物的耐水性性能，而且赋予材料优良的吸水速干性能，接枝的多孔纳米二氧化钛还具有光催化杀菌性能，赋予织物良好的抑菌性能。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
TiO2改性聚酯的制备方法,包括如下步骤：
（1）制备多孔纳米TiO2：将50g异丙醇钛、12.5g十二烷基二甲基叔胺加入反应瓶中，机械搅拌均匀，加入1000mL去离子水，超声搅拌，加入7.5g 30%盐酸水溶液，机械搅拌均匀，升温至55℃，保温静止30h，过滤得到的滤渣置于烘箱中，烘箱升温至110℃，陈化36h，甲醇水洗、烘箱干燥，得到多孔纳米TiO2；
（2）制备TiO2改性聚酯：将6g多孔纳米TiO2、300g端羟基聚酯、13.5g1,2,3,4-丁烷四羧酸、9g乙酰丙酮、2400mL去离子水加入反应釜中，机械搅拌均匀，反应液升温至90℃，保温搅拌20min，继续升温至150℃，保温反应6min，得到TiO2改性聚酯。
实施例2：
TiO2改性聚酯的制备方法,包括如下步骤：
（1）制备多孔纳米TiO2：将50g异丙醇钛、18g十二烷基二甲基叔胺加入反应瓶中，机械搅拌均匀，加入1500mL去离子水，超声搅拌，加入15g 40%盐酸水溶液，机械搅拌均匀，升温至60℃，保温静止32h，过滤得到的滤渣置于烘箱中，烘箱升温至120℃，陈化39h，甲醇水洗、烘箱干燥，得到多孔纳米TiO2；
（2）制备TiO2改性聚酯：将10g多孔纳米TiO2、200g端羟基聚酯、20g 1,2,3,4-丁烷四羧酸、12g乙酰丙酮、2500mL去离子水加入反应釜中，机械搅拌均匀，反应液升温至100℃，保温搅拌25min，继续升温至160℃，保温反应10min，得到TiO2改性聚酯。
实施例3：
TiO2改性聚酯的制备方法,包括如下步骤：
（1）制备多孔纳米TiO2：将50g异丙醇钛、22.5g十二烷基二甲基叔胺加入反应瓶中，机械搅拌均匀，加入2000mL去离子水，超声搅拌，加入17.5g 45%盐酸水溶液，机械搅拌均匀，升温至65℃，保温静止33h，过滤得到的滤渣置于烘箱中，烘箱升温至130℃，陈化42h，甲醇水洗、烘箱干燥，得到多孔纳米TiO2；
（2）制备TiO2改性聚酯：将12g多孔纳米TiO2、200g端羟基聚酯、28g 1,2,3,4-丁烷四羧酸、16g乙酰丙酮、3000mL去离子水加入反应釜中，机械搅拌均匀，反应液升温至110℃，保温搅拌30min，继续升温至170℃，保温反应15min，得到TiO2改性聚酯。
实施例4：
吸湿速干抗菌面料的制备方法，包括以下步骤:
（1）将实施例1制备的TiO2改性聚酯静电纺丝，电压15kv，喷丝口到收集屏15cm，流速0.5mL/h，锡箔纸作为收集屏，收集得到的纤维真空干燥，得到TiO2改性聚酯纤维；
（2）将TiO2改性聚酯纤维与棉纤维共混纺纱进行双层编织，得到吸湿速干抗菌面料，TiO2改性聚酯纤维与棉纤维共混的质量比为80：20，胚布上机规格经密26根/cm，纬密21根/cm，棉纤维细度148×2dtex。
实施例5：
吸湿速干抗菌面料的制备方法，包括以下步骤:
（1）将实施例2制备的TiO2改性聚酯静电纺丝，电压18kv，喷丝口到收集屏18cm，流速0.6mL/h，锡箔纸作为收集屏，收集得到的纤维真空干燥，得到TiO2改性聚酯纤维；
（2）将TiO2改性聚酯纤维与棉纤维共混纺纱进行双层编织，得到吸湿速干抗菌面料，TiO2改性聚酯纤维与棉纤维共混的质量比为85：15，胚布上机规格经密26根/cm，纬密21根/cm，棉纤维细度148×2dtex。
实施例6：
吸湿速干抗菌面料的制备方法，包括以下步骤:
（1）将实施例3制备的TiO2改性聚酯静电纺丝，电压20kv，喷丝口到收集屏20cm，流速0.8mL/h，锡箔纸作为收集屏，收集得到的纤维真空干燥，得到TiO2改性聚酯纤维；
（2）将TiO2改性聚酯纤维与棉纤维共混纺纱进行双层编织，得到吸湿速干抗菌面料，TiO2改性聚酯纤维与棉纤维共混的质量比为90：10，胚布上机规格经密26根/cm，纬密21根/cm，棉纤维细度148×2dtex。
对比例1：
TiO2改性聚酯的制备方法,包括如下步骤：
（1）将6g纳米TiO2、300g端羟基聚酯、13.5g1,2,3,4-丁烷四羧酸、9g乙酰丙酮、2400mL去离子水加入反应釜中，机械搅拌均匀，反应液升温至90℃，保温搅拌20min，继续升温至150℃，保温反应6min，得到TiO2改性聚酯。
对比例2：
TiO2改性聚酯的制备方法,包括如下步骤：
（1）制备多孔纳米TiO2：将50g异丙醇钛、12.5g十二烷基二甲基叔胺加入反应瓶中，机械搅拌均匀，加入1000mL去离子水，超声搅拌，加入7.5g 30%盐酸水溶液，机械搅拌均匀，升温至55℃，保温静止30h，过滤得到的滤渣置于烘箱中，烘箱升温至110℃，陈化36h，甲醇水洗、烘箱干燥，得到多孔纳米TiO2；
（2）制备TiO2改性聚酯：将6g多孔纳米TiO2、300g端羟基聚酯、2400mL去离子水加入反应釜中，机械搅拌均匀，反应液升温至90℃，保温搅拌20min，继续升温至150℃，保温反应6min，得到TiO2改性聚酯。
对比例3：
TiO2改性聚酯的制备方法,包括如下步骤：
（1）制备TiO2改性聚酯：将6g纳米TiO2、300g端羟基聚酯、2400mL去离子水加入反应釜中，机械搅拌均匀，反应液升温至90℃，保温搅拌20min，继续升温至150℃，保温反应6min，得到TiO2改性聚酯。
对比例4：
吸湿速干抗菌面料的制备方法，包括以下步骤：
与实施例4相比，将实施例1制备的TiO2改性聚酯替换成对比例1制备的TiO2改性聚酯，其余组分和操作方法与实施例4一致。
对比例5：
吸湿速干抗菌面料的制备方法，包括以下步骤：
与实施例4相比，将实施例1制备的TiO2改性聚酯替换成对比例2制备的TiO2改性聚酯，其余组分和操作方法与实施例4一致。
对比例6：
吸湿速干抗菌面料的制备方法，包括以下步骤：
与实施例4相比，将实施例1制备的TiO2改性聚酯替换成对比例3制备的TiO2改性聚酯，其余组分和操作方法与实施例4一致。
对比例7：
棉纤维纺纱进行双层编织得到纯棉面料。
对比例8：
聚酯纤维纺纱进行双层编织得到纯聚酯面料。
性能检测：
（1）吸水速干性能检测：
①回潮率：
根据GB/T9995-1997《纺织材料含水率和回潮率的测定》，采用烘箱干燥法进行测试。烘箱法是将试样称湿质量后，用烘箱将样品干燥（105±2）℃，再称干重，并通过下式计算回潮率：
式中：A为回潮率，%；M为湿质量；M0为干质量。试验结果见表1。
②芯吸高度
根据FZ/T01071-2008《纺织品 毛细效应测试方法》测芯吸高度，每组试样取215mm×30mm，横纵向各3个，预加张力夹质量为（3.00±0.15）g，水温（20±1）℃,试验时间30min，环境温度（20±2）℃，相对湿度（65±2）%。试验结果见表1。
③滴水扩散时间
根据GB/T 21655.1-2008《吸湿速干性的评定 第1部分：单项组合试验法》测水滴扩散时间。将1滴0.105mL的水珠滴在试样上，记录水珠完全渗入织物内部所需时间。试验结果见表1。
④蒸发速率
根据GB/T 21655.1-2008《吸湿速干性的评定 第1部分：单项组合试验法》测蒸发速度，将已经滴入0.2mL三级水并完全扩散的试样自然平铺垂直悬挂在标准大气中，每隔5min称重，直至连续两次称重质量的变化率<1%为止，并根据相邻两次测量试样的重量差记为水分蒸发量，多次水分蒸发量制作蒸发量变化曲线，并通过Origin软件得到其线性回归方程以及该方程斜率，作为水分蒸发速率（g/h）。试验结果见表1。
⑤透湿率
根据GB/T 12704.1-2009《纺织品 织物透湿性试验方法 第1部分:吸湿法》测透湿率,将盛有干燥剂(经160℃、3h干燥的无水氯化钙)并封以试样的透湿杯放置于温度(38±2)℃、相对湿度(90±2)%有一定循环气流(0.3-0.5)m/s的密封环境中,根据特定时间内透湿杯质量的变化计算试样的透湿率,计算方法见下式：
式中：T为透湿率，g/m2·24h；Δm为同一试样相邻两次称量的质量之差，g；Δm0为空白试样质量差，g；A为试样测试中的有效试验面积，m2，本试验为0.00283m2，t为试验时间，s。试验结果见表1。
表1：
（3）耐水洗性能测试
根据GB/T 8629-2001标准的5A程序，干燥程序按烘箱干燥法干燥。试验结果见表2。
表2：
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.吸湿速干抗菌面料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:
S1：将TiO2改性聚酯静电纺丝，电压15-20kv，喷丝口到收集屏15-20cm，流速0.5-0.8mL/h，锡箔纸作为收集屏，收集得到的纤维真空干燥，得到TiO2改性聚酯纤维；
S2：将TiO2改性聚酯纤维与天然纤维共混纺纱进行双层编织，得到吸湿速干抗菌面料；
所述TiO2改性聚酯的制备方法包括如下步骤：
（1）制备多孔纳米TiO2：将异丙醇钛、十二烷基二甲基叔胺加入反应瓶中，机械搅拌均匀，加入去离子水，超声搅拌，加入30-45%盐酸水溶液，机械搅拌均匀，升温至55-65℃，保温静置30-33h，过滤得到的滤渣置于烘箱中陈化，甲醇水洗、烘箱干燥，得到多孔纳米TiO2；
（2）制备TiO2改性聚酯：将多孔纳米TiO2、端羟基聚酯、1,2,3,4-丁烷四羧酸、乙酰丙酮、去离子水加入反应釜中，机械搅拌均匀，升温反应，得到TiO2改性聚酯。
2.根据权利要求1所述的吸湿速干抗菌面料的制备方法,其特征在于，所述TiO2改性聚酯纤维与天然纤维共混的质量比为80：20-90：10。
3.根据权利要求1所述的吸湿速干抗菌面料的制备方法,其特征在于，所述天然纤维为棉、麻中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的吸湿速干抗菌面料的制备方法,其特征在于，步骤（1）中异丙醇钛、十二烷基二甲基叔胺、去离子水、30-45%盐酸水溶液的质量比为100：25-45：2000-4000：15-35。
5.根据权利要求1所述的吸湿速干抗菌面料的制备方法,其特征在于，步骤（1）中烘箱升温至110-130℃，陈化36-42h。
6.根据权利要求1所述的吸湿速干抗菌面料的制备方法,其特征在于，步骤（2）中多孔纳米TiO2、端羟基聚酯、1,2,3,4-丁烷四羧酸、乙酰丙酮、去离子水的质量比为2-6：100：4.5-14：3-8：800-1500。
7.根据权利要求1所述的吸湿速干抗菌面料的制备方法,其特征在于，步骤（2）中反应液升温至90-110℃，保温搅拌20-30min，继续升温至150-170℃，保温反应6-15min。
8.吸湿速干抗菌面料，其特征在于，由权利要求1-7中任意一项所述的制备方法制成。
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