CN117661144A - 一种光催化抗菌自清洁织物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光催化抗菌自清洁织物及其制备方法，其中，一种光催化抗菌自清洁织物的制备方法，包括如下步骤：将干燥后的涤纶切片加热至熔融状态，根据比例加入钛酸四丁酯，形成涤纶丝；将涤纶丝冷却并牵引拉伸，得到涤纶纱线；接着，将涤纶纱线织造成面料，并进行染整处理，从而制得具有自清洁功能的涤纶织物。本发明提供一种光催化抗菌自清洁织物及其制备方法，通过在涤纶熔融纺丝过程中加入TiO2前驱体，在纱线织造染整后，形成TiO2，实现自清洁效果。

Description

一种光催化抗菌自清洁织物及其制备方法

技术领域

本发明涉及功能性纱线领域，具体涉及一种光催化抗菌自清洁织物及其制备方法。

背景技术

纺织品在与人体接触过程中，人体的汗液、皮脂以及其他各种分泌物成为各种微生物良好的营养源，在合适的外界条件(包括湿度、温度等)下，微生物迅速生长、繁殖，并通过各种途径传播疾病，威胁人类的生存和发展。因此，随着健康意识的提高和科学技术的快速发展，具有杀菌和抗菌功能的纺织品的开发受到了人们的关注。一些常用的有机抗菌材料由于抗菌性较弱，耐热性、稳定性差，并且自分解产物和挥发物可能对人体有害，不适合于高温加工等缺点，其应用受到限制，逐渐被光稳定性、持久性、安全性好的无机抗菌材料所替代。其中，TiO2是近年来迅速发展起来的一种无机抗菌材料，它具有杀菌力强、性能广谱、耐久、安全性能方面无二次污染，同时具有抗菌和防霉等一系列优点，因此在纺织品等方面显示了十分广阔的应用前景。目前，自清洁功能多数是通过在织物表面直接涂覆TiO2薄膜来实现的，但是这种方法容易掉粉，牢度不高。另一种方法是将TiO2直接加入纱线中，但是在这种情况下，TiO2通常会被包裹在纱线的内部，难以与外界接触，也就难以激发催化作用，从而难以体现自清洁性能。

发明内容

本发明的目的在于克服背景技术中存在的上述缺陷或问题，提供一种光催化抗菌自清洁织物及其制备方法，通过在涤纶熔融纺丝过程中加入TiO2前驱体，在纱线织造染整后，形成TiO2，实现自清洁效果。

为达成上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一技术方案涉及一种光催化抗菌自清洁织物的制备方法，包括如下步骤：将干燥后的涤纶切片加热至熔融状态，根据比例加入钛酸四丁酯，形成涤纶丝；将所述涤纶丝冷却并牵引拉伸，得到涤纶纱线；接着，将所述涤纶纱线织造成面料，并进行染整处理，从而制得具有自清洁功能的涤纶织物。

第二技术方案基于第一技术方案，其中，所述钛酸四丁酯加入量为0.1％-2％(o.w.f)。

第三技术方案基于第一技术方案，其中，所述涤纶切片加热熔融温度为270℃-330℃。

第四技术方案基于第一技术方案，其中，所述涤纶纱线的结构为单丝或复丝。

第五技术方案基于第四技术方案，其中，所述涤纶纱线的结构为单丝，采用水冷工艺进行冷却；所述涤纶纱线的结构为复丝，采用风冷工艺进行冷却。

第六技术方案基于第一技术方案，其中，所述织造方式为梭织、针织或非织造其中一种。

第七技术方案基于第一技术方案，其中，所述染整处理采用常规涤纶染整工艺进行处理。

第八技术方案基于第一至第七任一项技术方案，其中，一种光催化抗菌自清洁织物，采用上述一种光催化抗菌自清洁织物的制备方法制作而成。

由上述对本发明的描述可知，相对于现有技术，本发明具有的如下有益效果：

在第一技术方案及相关实施例中，将钛酸四丁酯作为TiO2的前驱体，将其加入功能性母粒中，然后进行纺丝。在染整过程中，涤纶纱线的微隙被打开，钛酸四丁酯从这些微隙中游离出来，遇到水后迅速反应生成TiO2。经过水的纱线表面会形成TiO2晶体，从而实现高牢度的自清洁效果。

在第二技术方案及相关实施例中，钛酸四丁酯作为催化剂加入到涤纶切片中，其加入量会影响反应的效率和产品质量。加入量过低可能会影响反应的进行和光催化性能的发挥，而加入量过高可能会对纤维的性能产生负面影响。因此，通过实验和工艺条件的调整，选择合适的钛酸四丁酯加入量是非常重要的。

在第三技术方案及相关实施例中，该熔融温度为正常涤纶生产温度，通过控制涤纶切片的加热熔融温度，可以得到高质量的涤纶丝，为后续制备提供了良好的基础。

在第四技术方案及相关实施例中，该方法可以制备出单丝或复丝结构的涤纶纱线，以满足不同产品的需求。

在第五技术方案及相关实施例中，通过采用不同的冷却方式，可以针对不同结构的涤纶纱线进行有效的冷却，提高产品质量和性能。根据常规涤纶生产工艺，水冷工艺和风冷工艺是常用的冷却方式，它们适用于不同的纤维结构和性能要求。水冷工艺通过将纤维通过冷水流或浸泡在水中来冷却，适用于需要快速降低温度和获得柔软触感的纤维，如单丝。风冷工艺则通过将纤维通过风流中来冷却，适用于需要保持一定硬度和结构性的纤维，如复丝。

在第六技术方案及相关实施例中，该方法可以采用不同的织造方式，以适应不同产品的需求和工艺条件。

在第七技术方案及相关实施例中，通过采用与常规涤纶一致的染整工艺，当提升温度至涤纶玻璃化温度以上时，涤纶内部的钛酸四丁酯会移动至涤纶表面。在高温下，与水发生反应并形成TiO2粒子，这些粒子会附着在涤纶表面。这不会影响染色的进行，同时能保证制备的涤纶织物具有良好的颜色和纹理效果，并满足常规涤纶产品的质量标准。

在第八技术方案及相关实施例中，采用上述制备方法制造而成的一种光催化抗菌自清洁织物，具有良好的抗菌和自清洁功能，具有广阔的应用前景。

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，所描述的实施例是本发明的优选实施例，且不应被看作对其他实施例的排除。基于本发明实施例，本领域的普通技术人员在不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。

本发明的权利要求书、说明书中，除非另有明确限定，如使用术语“第一”、“第二”或“第三”等，都是为了区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。

本发明的权利要求书、说明书中，除非另有明确限定，对于方位词，如使用术语“中心”、“横向”、“纵向”、“水平”、“垂直”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或以特定的方位构造和操作，所以也不能理解为限制本发明的具体保护范围。

本发明的权利要求书、说明书及中，除非另有明确限定，如使用术语“固接”或“固定连接”，应作广义理解，即两者之间没有位移关系和相对转动关系的任何连接方式，也就是说包括不可拆卸地固定连接、可拆卸地固定连接、连为一体以及通过其他装置或元件固定连接。

本发明的权利要求书和说明书中，如使用术语“包括”、“具有”以及它们的变形，意图在于“包含但不限于”。

本发明实施例提供了一种光催化抗菌自清洁织物的制备方法。一种光催化抗菌自清洁织物的制备方法，包括如下步骤：将干燥后的涤纶切片加热至熔融状态，根据比例加入钛酸四丁酯，形成涤纶丝；将涤纶丝冷却并牵引拉伸，得到涤纶纱线；接着，将涤纶纱线织造成面料，并进行染整处理，从而制得具有自清洁功能的涤纶织物。

具体地，涤纶切片加热熔融温度为270℃-330℃。该熔融温度为正常涤纶生产温度，通过控制涤纶切片的加热熔融温度，可以得到高质量的涤纶丝，为后续制备提供了良好的基础。

具体地，钛酸四丁酯加入量为0.1％-2％(o.w.f)。钛酸四丁酯作为催化剂加入到涤纶切片中，其加入量会影响反应的效率和产品质量。加入量过低可能会影响反应的进行和光催化性能的发挥，而加入量过高可能会对纤维的性能产生负面影响。因此，通过实验和工艺条件的调整，选择合适的钛酸四丁酯加入量是非常重要的。

具体地，涤纶纱线的结构为单丝或复丝。该方法可以制备出单丝或复丝结构的涤纶纱线，以满足不同产品的需求。

具体地，涤纶纱线的结构为单丝，采用水冷工艺进行冷却；涤纶纱线的结构为复丝，采用风冷工艺进行冷却。通过采用不同的冷却方式，可以针对不同结构的涤纶纱线进行有效的冷却，提高产品质量和性能。根据常规涤纶生产工艺，水冷工艺和风冷工艺是常用的冷却方式，它们适用于不同的纤维结构和性能要求。水冷工艺通过将纤维通过冷水流或浸泡在水中来冷却，适用于需要快速降低温度和获得柔软触感的纤维，如单丝。风冷工艺则通过将纤维通过风流中来冷却，适用于需要保持一定硬度和结构性的纤维，如复丝。

具体地，织造方式为梭织、针织或非织造其中一种。该方法可以采用不同的织造方式，以适应不同产品的需求和工艺条件。

具体地，染整处理采用常规涤纶染整工艺进行处理。通过采用与常规涤纶一致的染整工艺，当提升温度至涤纶玻璃化温度以上时，涤纶内部的钛酸四丁酯会移动至涤纶表面。在高温下，与水发生反应并形成TiO2粒子，这些粒子会附着在涤纶表面。这不会影响染色的进行，同时能保证制备的涤纶织物具有良好的颜色和纹理效果，并满足常规涤纶产品的质量标准。

本实施例中，将钛酸四丁酯作为TiO2的前驱体，将其加入功能性母粒中，然后进行纺丝。在染整过程中，涤纶纱线的微隙被打开，钛酸四丁酯从这些微隙中游离出来，遇到水后迅速反应生成TiO2。经过水的纱线表面会形成TiO2晶体，从而实现高牢度的自清洁效果。

一种光催化抗菌自清洁织物采用上述光催化抗菌自清洁织物的制备方法制作而成，具有良好的抗菌和自清洁功能，具有广阔的应用前景。

实施例一

S1：将涤纶切片进行干燥。

S2:将涤纶切片加热至熔融状态，纺丝温度设定为290℃，根据比例均速加入0.1％

(o.w.f)钛酸四丁酯。

S3：将涤纶丝进行冷却牵引拉伸得到涤纶纱线，冷却风温度为20℃，风速2m/s，纺丝速度设定为1000m/s。

S4：将涤纶纱线进行织造成面料。

S5：将涤纶织物进行除油水洗，水洗处方为：除油精炼剂HY-D 2g/L，温度为100℃，时间30min，结束后水洗出缸。

对所得织物(作为对比样一)分别使用2g/L咖啡、可乐、果粒橙、稀释30倍的酱油、50mg/L亚甲基蓝浸泡1小时，在30W金卤灯(辐照强度为142.9mW/cm2，光响应范围为300nm-1000nm)下照射，观察污物降解情况，结果如表1所示。

表1.不同污物浸泡后织物光催化效果与对比样

观察的结果表明，织物表面的污渍随着光催化的时间增加逐渐变淡，呈现出较为明显的变化，不同污物浸泡后织物的光催化效果存在差异。在所测试的污物中，亚甲基蓝对光催化效果的影响最为显著。

实施例二

S1：将涤纶切片进行干燥。

S2:将涤纶切片加热至熔融状态，纺丝温度设定为300℃，根据比例均速加入0.3％(o.w.f)钛酸四丁酯。

S3：将涤纶丝进行冷却牵引拉伸得到涤纶纱线，冷却风温度为180℃，风速2m/s，纺丝速度设定为1300m/s。

S4：将涤纶纱线进行织造成面料。

S5：将制成的涤纶织物进行染色，工序为：除油→染色→还原除油处方为：除油精炼剂HY-D 2g/L，温度为100℃，时间30min，染色处方为：ACE红0.05％(o.w.f)，ACE黄0.05％(o.w.f)，ACE蓝0.05％(o.w.f)，染色温度120℃，染色时间30min，结束后水洗出缸。

对比样二为普通涤纶使用同染色工艺进行染色，对比测试结果如表2。

表2.染色织物性能对比

测试结果表明，对涤纶织物进行TiO2改性对其染色色光没有影响，可提高织物的的耐黄变牢度，并赋予织物抗菌性。

本申请提供一种光催化抗菌自清洁织物的制备方法，通过在涤纶熔融纺丝过程中加入TiO2前驱体，在纱线织造染整后，形成TiO2，实现自清洁效果。

上述说明书和实施例的描述，用于解释本发明保护范围，但并不构成对本发明保护范围的限定。通过本发明或上述实施例的启示，本领域普通技术人员结合公知常识、本领域的普通技术知识和/或现有技术，通过合乎逻辑的分析、推理或有限的试验可以得到的对本发明实施例或其中一部分技术特征的修改、等同替换或其他改进，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种光催化抗菌自清洁织物的制备方法，其特征是，包括如下步骤：

将干燥后的涤纶切片加热至熔融状态，根据比例加入钛酸四丁酯，形成涤纶丝；将所述涤纶丝冷却并牵引拉伸，得到涤纶纱线；接着，将所述涤纶纱线织造成面料，并进行染整处理，从而制得具有自清洁功能的涤纶织物。

2.如权利要求1所述的一种光催化抗菌自清洁织物的制备方法，其特征是，所述钛酸四丁酯的加入量为0.1％-2％(o.w.f)。

3.如权利要求1所述的一种光催化抗菌自清洁织物的制备方法，其特征是，所述涤纶切片加热熔融温度为270℃-330℃。

4.如权利要求1所述的一种光催化抗菌自清洁织物的制备方法，其特征是，所述涤纶纱线的结构为单丝或复丝。

5.如权利要求4所述的一种光催化抗菌自清洁织物的制备方法，其特征是，所述涤纶纱线的结构为单丝，采用水冷工艺进行冷却；所述涤纶纱线的结构为复丝，采用风冷工艺进行冷却。

6.如权利要求1所述的一种光催化抗菌自清洁织物的制备方法，其特征是，所述织造方式为梭织、针织或非织造其中一种。

7.如权利要求1所述的一种光催化抗菌自清洁织物的制备方法，其特征是，所述染整处理采用常规涤纶染整工艺进行处理。

8.一种光催化抗菌自清洁织物，其特征是，采用如权利要求1至7任一项所述一种光催化抗菌自清洁织物的制备方法制作而成。