CN117344530A - 纳米二氧化钛包裹电气石的制备方法及用其制备的纺织品 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纳米二氧化钛包裹电气石的制备方法及用其制备的纺织品。本发明涉及功能纺织品技术领域，具体提供了一种纳米二氧化钛包裹电气石的制备方法及用其制备的纺织品，该方法采用溶胶‑凝胶法制备了纳米二氧化钛改性材料包裹纳米电气石材料形成单核纳米马达，可将二者的技术性能和环保功能进行加合，增大了多孔材料的比表面积实现1+1>2的效果，再基于“Self‑Assembly”纳米涂层技术将该纳米二氧化钛包裹电气石材料应用于纺织品的制备中，使得制备得到的纺织品具备抗菌抑菌、祛味祛臭、消除疲劳等作用。
Description
技术领域
本发明涉及功能纺织品技术领域，具体为纳米二氧化钛包裹电气石的制备方法及用其制备的纺织品。
背景技术
随着社会的发展，纺织材料发挥着越来越重要的作用，但同时由于表面积大和高保持水分的能力为微生物的生长提供了一个良好的环境。有害细菌在纺织材料上的生长不仅会损害纺织材料本身，而且还会导致难以忍受的恶臭，对公众健康造成重大危害。特别是，存在于纺织物表面的致病菌可导致严重的皮肤感染，如皮肤过敏和通过直接接触人体引起刺激，甚至在某些情况下可能导致心脏问题和肺炎。
近年来，纳米颗粒由于其高比表面积增强了与微生物的相互作用，并提高了抗细菌、抗病毒、抗真菌、抗氧化剂和抗炎等生物活性特性使其成为在纺织工业中开发中极其重要的材料。
纳米电气石粉的粒子为纳米级，具有比表面积大、化学活性高、光化学效应、释放负氧离子的性能；同时，它还具有抗菌抑菌、祛味祛臭、净化空气等一系列独特性能。纳米电气石表面存在天然的永久极点和强静电场，颗粒表面凹凸不平、吸附力强可将反应物迅速吸附到催化剂表面，提高催化剂表面反应物浓度。纳米二氧化钛改性材料对苯、甲醛、氡、氨气、硫化氢、微生物传染、CO、CO2、SO2、NOx、苯幷芘＞300℃、丙烯醛、二烯类凝聚物、细菌、病毒、霉菌等有优异的去除效果。因此，本方案提供了一种制备方法将两者的技术性能和环保性能相加合，并将其应用于纺织品上对于提高纺织品的抗菌抑菌功能有着重要的意义。
发明内容
针对上述情况，本发明提供了一种纳米二氧化钛包裹电气石的制备方法及用其制备的纺织品，该方法采用溶胶-凝胶法制备了纳米二氧化钛改性材料包裹纳米电气石材料形成单核纳米马达，可将二者的技术性能和环保功能进行加合，增大了多孔材料的比表面积实现1+1>2的效果，再基于“Self-Assembly”纳米涂层技术将该纳米二氧化钛包裹电气石材料应用于纺织品的制备中，使得制备得到的纺织品具备抗菌抑菌、祛味祛臭、消除疲劳等作用。
本发明提供了一种纳米二氧化钛包裹电气石的制备方法，具体包括下述步骤：
(1)依次用0.01M的硝酸和无水乙醇浸泡白色的纳米电气石粉，并采用清水多次洗涤去除其中的杂质；
(2)将步骤(1)得到的纳米电气石粉加入等量的去离子水进行超声清洗40分钟，测试溶液的pH，当溶液呈中性后，在100±5℃的烘箱中干燥，直至纳米电气石粉的质量不变；
(3)在500mL的烧杯中分别加入100mL的钛酸四丁基、200mL的无水乙醇、16mL的冰乙酸得到混合溶液，使用磁力搅拌器搅拌60分钟后调节溶液的pH使pH<3，再超声30分钟后分别加入80mL的无水乙醇、20mL的去离子水和一定质量的纳米电气石粉，磁力搅拌40分钟，超声30分钟后得到纳米二氧化钛包裹电气石溶胶-凝胶，通过控制加入纳米电气石粉的质量，可得到含不同质量百分比的纳米二氧化钛包裹电气石；
(4)将纳米二氧化钛-电气石溶胶-凝胶放在室温下8h，去离子水洗涤三次后放入100±5℃的烘箱中干燥2h，最后将其放入马弗炉中，在600℃下干燥4h，得到纳米二氧化钛包裹电气石。
纳米二氧化钛包裹纳米电气石材料的突出之处在于：每个电气石表面沉积了大量均匀的二氧化钛颗粒，并被二氧化钛包裹，经过高温煅烧(马弗炉)后合成的催化剂存在许多介孔，具有较高的吸附表面积和良好的吸附性能；并且由于电气石表面存在天然的永久极点和强静电场，抑制了二氧化钛降解反应中电子和空穴的重组，使得对污染物的降解性能显著提高。
同时，本发明还提供了一种采用纳米二氧化钛包裹电气石制备的纺织品，所述纺织品采用浸扎工艺制备，具体步骤如下：
(1)成型之后的纺织品采用清水浸泡后，对纺织品脱水甩干，使纺织品上的含水量控制在20％；
(2)在浸扎料槽内放入纺织品重量相等的抗菌剂，加热到50-60℃使用；
(3)把纺织品放入浸扎料槽内，搅拌10分钟，通过浸扎工艺使抗菌剂充分进入到纺织品的每根纤维中，再经过高温烘干，最后在定型机内定型即得到抗菌除汗纺织品成品。
进一步地，所述抗菌剂由下述质量分数的组分组成：70-80％的去离子水、8-16％的纳米二氧化钛包裹电气石、5-8％柔顺剂、2-3％无机胶、2-3％悬浮剂和1-3％铂稀有材料。
优选地，所述纺织品为袜子。
采用上述结构本发明取得的有益效果如下：本发明提出的纳米二氧化钛包裹电气石的制备方法及用其制备的纺织品，具有下述优点：
(1)经过高温煅烧后合成的纳米二氧化钛包裹电气石存在许多介孔，具有较高的吸附表面积和良好的吸附性能；并且由于电气石表面存在天然的永久极点和强静电场，抑制了二氧化钛降解反应中电子和空穴的重组，使得对污染物的降解性能显著提高。
(2)经过浸扎工艺制备提高了纺织品材料的强附着力，制备得到的抗菌除汗臭袜子机洗50次达到了AAA级标准，具有良好的杀菌除汗臭效果。
(3)脚臭的主要成分之一是H2S，使用含有纳米二氧化钛包裹电气石的抗菌剂对H2S有良好的强分解效果。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例提供了一种纳米二氧化钛包裹电气石的制备方法，具体包括下述步骤：
(1)依次用0.01M的硝酸和无水乙醇浸泡白色的纳米电气石粉，并采用清水多次洗涤去除其中的杂质；
(2)将步骤(1)得到的纳米电气石粉加入等量的去离子水进行超声清洗40分钟，测试溶液的pH，当溶液呈中性后，在100±5℃的烘箱中干燥，直至纳米电气石粉的质量不变；
(3)在500mL的烧杯中分别加入100mL的钛酸四丁基、200mL的无水乙醇、16mL的冰乙酸得到混合溶液，使用磁力搅拌器搅拌60分钟后调节溶液的pH使pH<3，再超声30分钟后分别加入80mL的无水乙醇、20mL的去离子水和一定质量的纳米电气石粉，磁力搅拌40分钟，超声30分钟后得到纳米二氧化钛包裹电气石溶胶-凝胶，通过控制加入纳米电气石粉的质量，可得到含不同质量百分比的纳米二氧化钛包裹电气石；
(4)将纳米二氧化钛-电气石溶胶-凝胶放在室温下8h，去离子水洗涤三次后放入100±5℃的烘箱中干燥2h，最后将其放入马弗炉中，在600℃下干燥4h，得到纳米二氧化钛包裹电气石。
实施例1
将质量分数为70％的去离子水、16％的纳米二氧化钛改性材料包裹纳米电气石、8％柔顺剂、2％无机胶、2％悬浮剂、2％铂稀有材料混合在一起，经高速分散机搅拌后制得均匀的含有纳米二氧化钛包裹电气石的抗菌剂。
把染色完成的纺织品袜子用清水浸泡后甩干，纺织品上的含水量控制在20％；在浸扎料槽内放置袜子等重的抗菌剂，加热到50-60℃，再把袜子放入浸扎料槽内，搅拌10分钟；通过浸扎工艺使抗菌剂充分进入到纺织品袜子的每根纤维中，再经过高温烘干，最后在定型机内定型即为成品抗菌除汗臭袜子。
经检测：可达到机洗50次AAA级标准，红色毛癣菌的杀灭率为98.5％，金黄色葡萄球菌杀灭率99.4％，H2S的去除率92％。
实施例2
将质量分数为73％的去离子水、13％的纳米二氧化钛改性材料包裹纳米电气石、7％柔顺剂、3％无机胶、2％悬浮剂、2％铂稀有材料混合在一起，经高速分散机搅拌后制得均匀的含有纳米二氧化钛包裹电气石的抗菌剂。
把染色完成的纺织品袜子用清水浸泡后甩干，纺织品上的含水量控制在20％；在浸扎料槽内放置袜子等重的抗菌剂，加热到50-60℃，再把袜子放入浸扎料槽内，搅拌10分钟；通过浸扎工艺使抗菌剂充分进入到纺织品袜子的每根纤维中，再经过高温烘干，最后在定型机内定型即为成品抗菌除汗臭袜子。
经检测：可达到机洗50次AAA级标准，红色毛癣菌的杀灭率为93.2％，金黄色葡萄球菌杀灭率94.5％，H2S的去除率86％。
实施例3
将质量分数为77％的去离子水、10％的纳米二氧化钛改性材料包裹纳米电气石、6％柔顺剂、3％无机胶、2％悬浮剂、2％铂稀有材料混合在一起，经高速分散机搅拌后制得均匀的含有纳米二氧化钛包裹电气石的抗菌剂。
把染色完成的纺织品袜子用清水浸泡后甩干，纺织品上的含水量控制在20％；在浸扎料槽内放置袜子等重的抗菌剂，加热到50-60℃，再把袜子放入浸扎料槽内，搅拌10分钟；通过浸扎工艺使抗菌剂充分进入到纺织品袜子的每根纤维中，再经过高温烘干，最后在定型机内定型即为成品抗菌除汗臭袜子。
经检测：可达到机洗50次AAA级标准，红色毛癣菌的杀灭率为90.8％，金黄色葡萄球菌杀灭率92.3％，H2S的去除率83％。
实施例4
将质量分数为80％的去离子水、8％的纳米二氧化钛改性材料包裹纳米电气石、5％柔顺剂、3％无机胶、2％悬浮剂、2％铂稀有材料混合在一起，经高速分散机搅拌后制得均匀的含有纳米二氧化钛包裹电气石的抗菌剂。
把染色完成的纺织品袜子用清水浸泡后甩干，纺织品上的含水量控制在20％；在浸扎料槽内放置袜子等重的抗菌剂，加热到50-60℃，再把袜子放入浸扎料槽内，搅拌10分钟；通过浸扎工艺使抗菌剂充分进入到纺织品袜子的每根纤维中，再经过高温烘干，最后在定型机内定型即为成品抗菌除汗臭袜子。
经检测：可达到机洗50次AAA级标准，红色毛癣菌的杀灭率为87.9％，金黄色葡萄球菌杀灭率90.3％，H2S的去除率80％。
具体检测结果见下表：
要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物料或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物料或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.纳米二氧化钛包裹电气石的制备方法，其特征在于，具体包括下述步骤：
(1)依次用0.01M的硝酸和无水乙醇浸泡白色的纳米电气石粉，并采用清水多次洗涤去除其中的杂质；
(2)将步骤(1)得到的纳米电气石粉加入等量的去离子水进行超声清洗40分钟，测试溶液的pH，当溶液呈中性后，在100±5℃的烘箱中干燥，直至纳米电气石粉的质量不变；
(3)在500mL的烧杯中分别加入100mL的钛酸四丁基、200mL的无水乙醇、16mL的冰乙酸得到混合溶液，使用磁力搅拌器搅拌60分钟后调节溶液的pH使pH<3，再超声30分钟后分别加入80mL的无水乙醇、20mL的去离子水和一定质量的纳米电气石粉，磁力搅拌40分钟，超声30分钟后得到纳米二氧化钛包裹电气石溶胶-凝胶，通过控制加入纳米电气石粉的质量，可得到含不同质量百分比的纳米二氧化钛包裹电气石；
(4)将纳米二氧化钛-电气石溶胶-凝胶放在室温下8h，去离子水洗涤三次后放入100±5℃的烘箱中干燥2h，最后将其放入马弗炉中，在600℃下干燥4h，得到纳米二氧化钛包裹电气石。
2.根据权利要求1所述的采用纳米二氧化钛包裹电气石制备的纺织品，其特征在于，所述纺织品采用浸扎工艺制备，具体步骤如下：
(1)成型之后的纺织品采用清水浸泡后，对纺织品脱水甩干，使纺织品上的含水量控制在20％；
(2)在浸扎料槽内放入纺织品等重的抗菌剂，加热到50-60℃使用；
(3)把纺织品放入浸扎料槽内，搅拌10分钟，通过浸扎工艺使抗菌剂充分进入到纺织品的每根纤维中，再经过高温烘干，最后在定型机内定型即得到抗菌除汗纺织品成品。
3.根据权利要求2所述的采用纳米二氧化钛包裹电气石制备的纺织品，其特征在于，所述抗菌剂由下述质量分数的组分组成：70-80％的去离子水、8-16％的纳米二氧化钛包裹电气石、5-8％柔顺剂、2-3％无机胶、2-3％悬浮剂和1-3％铂稀有材料。
4.根据权利要求3所述的采用纳米二氧化钛包裹电气石制备的纺织品，其特征在于，所述纺织品为袜子。
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