CN114921971A - 一种基于生物质抗紫外涂层的涤纶窗帘布生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于生物质抗紫外涂层的涤纶窗帘布生产工艺，包括以下步骤：A、采用无水乙醇对涤纶纤维窗帘进行清洗预处理；B、未封端WPU聚合物的制备；C、采用GTP对WPU聚合物进行封端改性，制备得到改性的水性聚氨酯抗紫外整理剂；D、将改性的水性聚氨酯抗紫外整理剂进行稀释并配置得到涤纶织物功能涂层表面改性整理液，再对清洗后的涤纶纤维窗帘进行浸轧烘燥，得到生物质抗紫外涂层的涤纶窗帘布。本发明不仅能够有效提高抗紫外性能，还具有良好的环保性。

Description

一种基于生物质抗紫外涂层的涤纶窗帘布生产工艺
技术领域
本发明涉及一种抗紫外涤纶窗帘布，特别是一种基于生物质抗紫外涂层的涤纶窗帘布生产工艺。
背景技术
人们在卧室、办公、会议和学校等各种场景会大量使用到窗帘，主要目的集中于达到视线遮挡、调节光线、抗紫外、防尘防噪以及装饰美观的效果，这种对于窗帘布特殊功能迫切要求促进了窗帘行业创新发展的引致需求加速凸显。目前市场上涤纶窗帘凭借遮光效果好、价格低廉、性价比高，且拥有抗皱垂坠、外形挺阔、品质丝滑等多重优点，成为了室内外视听隔离的普通窗饰装修首选面料。但是，涤纶织物的耐晒牢度不高，紫外线照射对纤维断裂强力具有显著影响，这主要是由于紫外辐射能够促进涤纶大分子链的断裂降解，聚酯纤维聚合度降低，从而降低涤纶分子模量，断裂应力和断裂伸长率大幅度下降，使涤纶织物结构损坏，材料性能失效，宏观上表现为窗帘的老化、脆损。
为了研究涤纶抗紫外性能，提高涤纶窗帘的生产质量和使用耐久性，人们从织物表面改性角度出发，展开了染整抗紫外整理剂和工艺开发的多项研究。
文献(郭伊丽,鲁漓江,张朝霞,张国庆.氨气相沉积法制备抗紫外织物[J].浙江理工大学学报,2014,31(07):348-353.)中提到郭伊丽等人利用气相沉积法通过Ce3+与释放出来的氨气反应，在涤纶织物表面原位生成一层均匀致密的CeO2抗紫外薄膜，制备的抗紫外涤纶织物在30次水洗后UPF值由30.21提高到71.80，UVA透过率由21.35％降低到4.34％，表面稳定性好，耐洗效果优秀，但这种方法在浸渍液中添加了聚乙烯吡咯烷酮(PVP)等致癌物质来促进润湿和增溶效果，不利于涤纶窗帘的生产应用和用户体验。
专利(CN107164963A)以纺织胶乳、阻燃剂、纳米二氧化钛等化学试剂作为原料，通过调配的重量比，探究出新型抗紫外整理剂，最终获得抗紫外涤纶织物的UPF值超过40，但是这种整理剂的制备运用了多种填充剂、交联剂，增加生产难度和环保负担。
王建昆等人在文献(王建昆,张贵.涤纶织物抗紫外线处理工艺探讨[J].轻纺工业与技术,2018,47(07):29-32.)中通过传统浸轧烘干的整理方式将紫外线整理剂分散液处理到涤纶织物上，其中使用的UV-326和UV-328属于苯并三唑类抗紫外整理剂，是通过吸收紫外线能量来阻止涤纶纤维光老化，但这类抗紫外整理剂由于相对分子质量较小，在涤纶表面易发生迁移和挥发，整理织物耐磨性能和持久防晒效果较差。
因此，现有的技术存在着抗紫外性能较差以及环保性不佳的问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种基于生物质抗紫外涂层的涤纶窗帘布生产工艺。本发明不仅能够有效提高抗紫外性能，还具有良好的环保性。
本发明的技术方案：一种基于生物质抗紫外涂层的涤纶窗帘布生产工艺，包括以下步骤：
A、采用无水乙醇对涤纶纤维窗帘进行清洗预处理；
B、未封端WPU(水性聚氨酯)聚合物的制备；
C、采用GTP(茶多酚)对WPU聚合物进行封端改性，制备得到改性的水性聚氨酯抗紫外整理剂；
D、将改性的水性聚氨酯抗紫外整理剂进行稀释并配置得到涤纶织物功能涂层表面改性整理液，再对清洗后的涤纶纤维窗帘进行浸轧烘燥，得到生物质抗紫外涂层的涤纶窗帘布。
前述的一种基于生物质抗紫外涂层的涤纶窗帘布生产工艺中，步骤A中，涤纶纤维窗帘的厚度为1～2mm，涤纶纤维窗帘的织物密度为400～700kg/m3，无水乙醇清洗的次数为1～2次。
前述的一种基于生物质抗紫外涂层的涤纶窗帘布生产工艺中，步骤B中未封端WPU聚合物的具体制备过程为：
b1、在真空条件下，按摩尔当量比计ODX-218(聚酯多元醇):P TMEG(聚四氢呋喃)为0.6～1向容器中加入原料，搅拌均匀得到混合液，再将混合液升温至55～75℃；随后再向混合液中加入1～2摩尔当量的聚合单体IPDI(异佛尔酮二异氰酸酯)，继续升温至80～90℃反应1～2h，完成预聚，得到预聚液；
b2、向预聚液中加入1～2摩尔当量的TMP(三羟甲基丙烷)扩链剂，将反应温度调整为80～100℃，反应时间为1～2h，反应完毕后，用超纯水清洗一至两次，完成未封端WPU聚合物的制备，封存备用。
前述的一种基于生物质抗紫外涂层的涤纶窗帘布生产工艺中，所述步骤C中，采用GTP对未封端WPU聚合物封端改性的具体过程为：按摩尔当量比，将GTP:未封端WPU聚合物＝7～5进行混合，温度为75～95℃，制备得到GTPWPU(茶多酚改性水性聚氨酯)的混合物，随后用三乙胺中和，超纯水清洗，最终制得改性的水性聚氨酯抗紫外整理剂。
前述的一种基于生物质抗紫外涂层的涤纶窗帘布生产工艺中，步骤D中，涤纶织物功能涂层表面改性整理液的配置过程是将改性的水性聚氨酯抗紫外整理剂作为溶质溶于超纯水中稀释，经过超声处理制备成质量分数为1％～5％的涤纶织物功能涂层表面改性整理液。
前述的一种基于生物质抗紫外涂层的涤纶窗帘布生产工艺中，清洗后的涤纶纤维窗帘进行浸轧烘燥的具体过程为：将清洗后的涤纶纤维窗帘放置在涤纶织物功能涂层表面改性整理液中浸轧处理，轧液率100％～120％，然后在70～80℃预烘5min，再于120～130℃焙烘5min，最后回潮10～20min。
与现有技术相比，本发明采用由以生物质环境可降解的GTP(茶多酚)作为原料对WPU(水性聚氨酯)进行封端改性处理得到的改性的水性聚氨酯抗紫外整理剂对涤纶纤维窗帘进行浸轧烘燥处理，一方面通过控制改性的水性聚氨酯抗紫外整理剂的生产制备步骤和工艺参数，另一方面通过控制浸轧烘燥的具体过程和工艺参数，使得制备得到的生物质抗紫外涂层的涤纶窗帘布具有良好的抗紫外性能和环保性。具体的：
1)生物质GTP原料主要成分是表儿茶素，是从茶叶植物中提取而来的，属于天然可降解材料，具有抗菌环保、防污防霉、抗辐抗氧化的特殊功效，其中表儿茶素分子中含有多个羟基，具有良好的水溶性，一方面可以实现涤纶织物染整后处理的水加工，减轻印染废水净化压力，另一方面使得整理后涤纶织物的表面极性增大，赋予织物一定的抗静电性能，降低灰尘吸附。
2)采用水性聚氨酯作为抗紫外组分GTP的载体，以水代替有机溶剂作为分散介质，同时改变了未缩合聚合物带有的毒性端基，通过加成封端处理，引入生物质环境可降解的GTP作为端基，无毒无害，对涤纶织物后处理适应性强。WPU分子结构中富含亲水性羟基，增加其作为溶质在水中的溶解性，同时其分子内能大，主链各个单元由大量酰胺基团键合连接，显著增加了整理液粘性和弹性。采用这种载体协同抗紫外组分制备整理液的方法，对表面进行处理的涤纶织物带液率高，GTP附着量大且牢度强；微观上能够在织物形成空间网状结构，WPU使得抗紫外组分能够按照相对固定的位点均匀附着在织物表面，增强了织物的抗紫外性能和断裂强度。
综上所述，本发明不仅能够有效提高抗紫外性能，还具有良好的环保性。
附图说明
图1是生物质抗紫外涂层的涤纶窗帘布的横截面示意图；
图2是抗紫外整理剂GTPWPU的制备路线图；
图3是WPU和GTPWPU抗紫外整理剂的红外谱图。
附图中的标记为：1、抗紫外空间网状结构层；2、基体层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例1。一种基于生物质抗紫外涂层的涤纶窗帘布生产工艺，包括以下步骤：
A、采用无水乙醇对涤纶纤维窗帘进行清洗预处理；
B、未封端WPU聚合物的制备；
C、采用GTP对WPU聚合物进行封端改性，制备得到改性的水性聚氨酯抗紫外整理剂；
D、将改性的水性聚氨酯抗紫外整理剂进行稀释并配置得到涤纶织物功能涂层表面改性整理液，再对清洗后的涤纶纤维窗帘进行浸轧烘燥，得到生物质抗紫外涂层的涤纶窗帘布。
步骤A中，涤纶纤维窗帘的厚度为1～2mm，涤纶纤维窗帘的织物密度为400～700kg/m3，无水乙醇清洗的次数为1～2次。
步骤B中未封端WPU聚合物的具体制备过程为：
b1、在真空条件下，按摩尔当量比计ODX-218:PTMEG为3:5～1:1向容器中加入原料，搅拌均匀得到混合液，再将混合液升温至55～75℃；随后再向混合液中加入1～2个摩尔当量的聚合单体IPDI，继续升温至80～90℃反应1～2h，完成预聚，得到预聚液；
b2、向预聚液中加入1～2个摩尔当量的TMP扩链剂，将反应温度调整为80～100℃，反应时间为1～2h，反应完毕后，用超纯水清洗一至两次，完成未封端WPU聚合物的制备，封存备用。
所述步骤C中，采用GTP对未封端WPU聚合物封端改性的具体过程为：按摩尔当量比，将GTP:未封端WPU聚合物＝7:1～5:1进行混合，温度为75～95℃，制备得到GTPWPU(茶多酚改性水性聚氨酯)的混合物，随后用三乙胺中和，超纯水清洗，最终制得改性的水性聚氨酯抗紫外整理剂。
步骤D中，涤纶织物功能涂层表面改性整理液的配置过程是将改性的水性聚氨酯抗紫外整理剂作为溶质溶于超纯水中稀释，经过超声处理制备成质量分数为1％～5％的涤纶织物功能涂层表面改性整理液。其中质量分数为3％时涤纶窗帘抗紫外效果最佳。
清洗后的涤纶纤维窗帘进行浸轧烘燥的具体过程为：按浸轧机辊面幅宽大小裁取相应规格的涤纶制品，将涤纶纤维窗帘放置在涤纶织物功能涂层表面改性整理液中浸轧处理，轧液率100％～120％，然后在70～80℃预烘5min，再于120～130℃焙烘5min，最后回潮10～20min。
GTP(武汉曙尔生物科技有限公司,纯度:99％)，茶多酚生物质原料，这是一种从茶叶中提取的含多个羟基芳香环结构等物质的混合物，其主要成分是表儿茶素(-)-Epicatechin(EC)；
WPU,水性聚氨酯，一种新型环保聚氨酯体系，该体系粘结附着效果好，具有较好的弹性和强度，能够长久经受日光的照射，无味无毒，属于环保高分子聚合物材料；
ODX-218(济宁棠邑化工有限公司，工业级)，聚酯多元醇；
PTMEG(江阴市金海高分子材料有限公司，工业级)，聚四氢呋喃，在温度高于室温时为透明液体；
IPDI(南通润丰石油化工有限公司，工业级)，异佛尔酮二异氰酸酯，是制备预聚体常用的原料；
TMP(山东庆亿鑫化工科技有限公司，型号qyx-120，工业级)，三羟甲基丙烷。
实施例2。一种基于生物质抗紫外涂层的涤纶窗帘布生产工艺，其中图1展示的是生物质抗紫外空间网状结构层1和基体层2，所述基体层是涤纶纤维窗帘制品，表面抗紫外空间网状结构层是基体层浸轧GTPWPU(茶多酚改性水性聚氨酯)初始整理液后烘干沉积在基体表面的抗紫外涂层。
基于生物质抗紫外涂层的涤纶窗帘布生产工艺流程如下：
步骤1、首先完成改性的水性聚氨酯抗紫外整理剂的制备，在真空环境下，按摩尔当量份计ODX-28(聚酯多元醇)为4份，PTMEG(聚四氢呋喃)为4份，DCC(二环己基碳二亚胺)为1份投料，并将反应体系温度升高至60℃反应1h，然后投入摩尔当量份数为2份的单体IPDI(异佛尔酮二异氰酸酯)，继续将体系升温至85℃反应2h；在完成WPU(水性聚氨酯)预聚体的形成后，再向体系中加入摩尔当量份数为2份的TMP(三羟甲基丙烷)扩链剂，维持体系温度不变继续反应2h，用超纯水清洗1次，完成扩链；在完成预聚体扩链后，以GTP(茶多酚)作为封端剂，向体系中投入摩尔当量份数为10份的GTP，调整反应温度为95℃，反应时间为3h，然后取适量三乙胺中和后用超纯水清洗，完成抗紫外整理剂GTPWPU的制备。
GTP(武汉曙尔生物科技有限公司,纯度:99％)，茶多酚生物质原料，这是一种从茶叶中提取的含多个羟基芳香环结构等物质的混合物，其主要成分是表儿茶素(-)-Epicatechin(EC)；
WPU,水性聚氨酯，一种新型环保聚氨酯体系，该体系粘结附着效果好，具有较好的弹性和强度，能够长久经受日光的照射，无味无毒，属于环保高分子聚合物材料；
ODX-218(济宁棠邑化工有限公司，工业级)，聚酯多元醇；
PTMEG(江阴市金海高分子材料有限公司，工业级)，聚四氢呋喃，在温度高于室温时为透明液体；
IPDI(南通润丰石油化工有限公司，工业级)，异佛尔酮二异氰酸酯，是制备预聚体常用的原料；
TMP(山东庆亿鑫化工科技有限公司，型号qyx-120，工业级)，三羟甲基丙烷。
所述抗紫外整理剂GTPWPU的制备路线如下图2。
附图3，是WPU水性聚氨酯以及GTPWPU即茶多酚改性水性聚氨酯抗紫外整理剂的红外谱图，其中WPU谱图中2275cm-1是—NCO吸收峰，3206cm-1为N—H伸缩峰，在GTPWPU谱图中1406cm-1为苯环伸展振动吸收峰，图中可以看出—NCO特征峰消失，663cm-1和1180cm-1是Ar—H面内和面外的弯曲振动峰，所以证明了GTP对WPU封端改性成功。
步骤2、生物质抗紫外涂层涤纶窗帘的制备工艺，按照浴比1：50和质量分数为3％的工艺参数取出相应质量的所述抗紫外整理剂，配置成均匀分散、体系稳定的抗紫外整理液。
首先是进行织物预处理，采用的窗帘制品是涤纶针织物，织物厚度为2mm，密度为430kg/m3，将相应规格的织物浸泡在无水乙醇中清洗两遍，其中无水乙醇可以多次重复使用，然后将处理过后的涤纶窗帘在所述抗紫外整理液中浸轧，轧液率为100％，缓慢取出织物，放置在70℃环境的热风烘燥机中预烘5min，然后在130℃条件下焙烘5min，最后在湿度自动控制回潮箱中回潮10min，其中回潮温度为20℃，相对湿度为65％。
Figure BDA0003595811000000101
对整理后织物样品根据GB/T18830-2009《纺织品防紫外线性能的评定》对涤纶织物进行抗紫外性能测试以及根据GB/T 3923.2-2013《纺织品织物拉伸性能第二部分：断裂强力的测定(抓样法)》对织物进行拉伸性能测试，分别计算并记录涤纶织物原样、整理织物未水洗样品、整理织物水洗10次和20次后样品的UPF值、拉伸强度和断裂伸长。

Claims (6)

1.一种基于生物质抗紫外涂层的涤纶窗帘布生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
A、采用无水乙醇对涤纶纤维窗帘进行清洗预处理；
B、未封端WPU聚合物的制备；
C、采用GTP对WPU聚合物进行封端改性，制备得到改性的水性聚氨酯抗紫外整理剂；
D、将改性的水性聚氨酯抗紫外整理剂进行稀释并配置得到涤纶织物功能涂层表面改性整理液，再对清洗后的涤纶纤维窗帘进行浸轧烘燥，得到生物质抗紫外涂层的涤纶窗帘布。
2.根据权利要求1所述的一种基于生物质抗紫外涂层的涤纶窗帘布生产工艺，其特征在于，步骤A中，涤纶纤维窗帘的厚度为1～2mm，涤纶纤维窗帘的织物密度为400～700kg/m3，无水乙醇清洗的次数为1～2次。
3.根据权利要求1所述的一种基于生物质抗紫外涂层的涤纶窗帘布生产工艺，其特征在于，步骤B中未封端WPU聚合物的具体制备过程为：
b1、在真空条件下，按摩尔当量比计聚酯多元醇:聚四氢呋喃为0.6～1向容器中加入原料，搅拌均匀得到混合液，再将混合液升温至55～75℃；随后再向混合液中加入1～2摩尔当量的聚合单体异佛尔酮二异氰酸酯，继续升温至80～90℃反应1～2h，完成预聚，得到预聚液；
b2、向预聚液中加入1～2摩尔当量的三羟甲基丙烷扩链剂，将反应温度调整为80～100℃，反应时间为1～2h，反应完毕后，用超纯水清洗一至两次，完成未封端WPU聚合物的制备，封存备用。
4.根据权利要求1所述的一种基于生物质抗紫外涂层的涤纶窗帘布生产工艺，其特征在于，所述步骤C中，采用GTP对未封端WPU聚合物封端改性的具体过程为：按摩尔当量比，将GTP:未封端WPU聚合物＝7～5进行混合，温度为75～95℃，制备得到GTPWPU的混合物，随后用三乙胺中和，超纯水清洗，最终制得改性的水性聚氨酯抗紫外整理剂。
5.根据权利要求1所述的一种基于生物质抗紫外涂层的涤纶窗帘布生产工艺，其特征在于，步骤D中，涤纶织物功能涂层表面改性整理液的配置过程是将改性的水性聚氨酯抗紫外整理剂作为溶质溶于超纯水中稀释，经过超声处理制备成质量分数为1％～5％的涤纶织物功能涂层表面改性整理液。
6.根据权利要求1所述的一种基于生物质抗紫外涂层的涤纶窗帘布生产工艺，其特征在于，清洗后的涤纶纤维窗帘进行浸轧烘燥的具体过程为：将清洗后的涤纶纤维窗帘放置在涤纶织物功能涂层表面改性整理液中浸轧处理，轧液率100％～120％，然后在70～80℃预烘5min，再于120～130℃焙烘5min，最后回潮10～20min。
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