CN1807750A - 一种在纺织品中原位生成无机纳米粒子的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在纺织品中原位生成无机纳米粒子的方法。先制备能生成无机纳米粒子的TiO₂、SiO₂的透明溶液，与纺织品浸渍，然后通过超声、水热、搅拌等方法采用原位合成的工艺在在纺织品中原位生成无机纳米TiO₂或SiO₂粒子，提高纳米粒子在织物中的分散性能与附着力，从而使纺织品具有优异的防紫外线及抗菌等性能。

Description

一种在纺织品中原位生成无机纳米粒子的方法

技术领域

本发明涉及一种在纺织品中原位生成无机纳米粒子的方法。

背景技术

在紫外线的照射下，人容易患上黑色素瘤和皮肤癌等疾病，高分子聚合物材料会加剧老化。近来年，由于臭氧层的破坏，使得达到地面的紫外线辐射增加，因此，对紫外线的防护显得非常重要。研究和开发高性能防紫外线功能性织物不仅解决紫外线对人类影响的需要，而且也符合纺织工业提高产品附加值的需要。近几年，许多国家都在进行防紫外线功能性织物的研究和开发以减少对人体的危害。保护人体避免过量的紫外线辐射已经成为当今许多行业开发新产品的重要目标之一。

传统的紫外线吸收剂主要有有机紫外线吸收剂(如二苯甲酮系、水杨酸酯系、苯丙三唑类等)和无机紫外吸收剂两类，有机紫外线吸收剂只对特定波长的紫外线具有一定的吸收效果，而且本身容易光氧化分解，失去紫外线吸收能力。一些无机纳米材料(如纳米TiO₂、ZnO、SiO₂等)对紫外线具有很强吸收和散射性能，并且具有有机紫外线吸收剂所不具备的高的稳定性能，是一种非常具有发展前景的新型紫外线吸收剂。但是，由于纳米微粒由于具有很大的比表面能和表面活性，很容易发生相互自聚集，形成聚集体(二次粒子)和附聚体(三次粒子)，因此必须控制这些微粒再聚集的方式和状态。目前关于无机纳米粒子的分散问题的研究报道很多，通常是采用纳米粒子表面改性、球磨和超声等方法使其分散，配成溶胶或直接分散在基体中，采用这些将已经团聚的粉体再分散的方法来分散的分散效果还不是很理想，从而严重影响其紫外线的屏蔽能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在纺织品中原位生成无机纳米TiO2或SiO2粒子的方法，提高纳米粒子在织物中的分散性能与附着力，用以提高纺织品的防紫外线及抗菌等性能。

本发明采用的技术方案如下：

方案1：纺织品中原位生成无机纳米二氧化钛粒子的方法，常温，在搅拌的情况下，将四氯化钛加到溶有三乙醇胺的乙醇溶液中，形成糊状络合物。将络合物在25℃～30℃保温，加去离子水溶解配成透明溶液。将配好的透明溶液在搅拌或超声分散的情况下与1～5％的氨基醇AMP95(2-氨基-甲基-1-丙醇)的水溶液水溶液、纺织品混合，让纺织品充分浸渍在溶液中，调整PH值，通过超声或水热的方法，在纺织品织物纤维中原位得到纳米二氧化钛。

四氯化钛与三乙醇胺的物质的量比为1∶2，乙醇作为溶剂，其体积为三乙醇胺的3倍。

将混合体系加入到水热反应釜中采用水热法，反应温度为145℃～200℃在纤维中原位制备金红石晶型的纳米二氧化钛。

由于四价钛离子Ti⁴⁺其较强的正电荷，在常温下便快速发生水解，形成氢氧化钛，煅烧后成二氧化钛。而当Ti⁴⁺离子和三乙醇胺形成稳定络合物时，Ti⁴⁺的正电荷被中和，缓解了水解速度。

水解可能按以下两种方式进行：

一种水解可能方式是四个Ti-O键完全水解形成氢氧化钛。另一种可能方式是部分Ti-O键水解，然后在分子内消除三乙醇胺直接形成TiO₂。

方案2：纺织品中原位生成无机纳米二氧化硅粒子的方法，所用原料的体积比：氨水∶正硅酸乙酯∶乙醇＝8∶8∶100，分别将乙醇和氨水按8∶50混合，乙醇和正硅酸乙酯按8∶50混合，然后在搅拌或超声分散的情况下，将配好的氨水乙醇溶液加入到正硅酸乙酯的乙醇溶液中，得到透明溶液，将纺织品充分浸渍在溶液中，在28℃～30℃的温度下，随着反应的进行透明溶液变成溶胶状，制得单分散的纳米二氧化硅溶胶，同时可在纺织品织物纤维中原位得到纳米二氧化硅。该反应过程主要包括正硅酸乙酯的水解，水解产物的缩聚成核及核心的长大，其基本化学反应可概要的表示如下：

首先是正硅酸乙酯在氨催化下水解生成活泼的硅酸和醇：

硅酸聚合并形成固相SiO2，即成核：

总的反应式：

具体工艺流程：配置先驱液→织物浸泡在先驱液中→加热、超声、水热等处理原位生成纳米粒子→浸轧→烘干。

本发明与背景技术相比，具有的有益的效果是：

(1)具有较好的防护效果，基本能全部吸收有害的紫外线；

(2)处理工艺简便，基本上可以在原有的各种纺织印染设备上加工；

(3)无毒，对皮肤无刺激；

(4)原料制造方便，能批量或大量供应，价格不贵，使产品有竞争力；

(5)由于粒径小、分散性好，纳米粒子在织物上的附着力较粉体材料强；

(6)纳米TiO₂还能提高纺织品的抗菌性能。

具体实施方式

实施例1：

纺织品中原位法生成无机纳米粒子TiO₂，常温，在搅拌的情况下，将4.4ml四氯化钛缓慢滴加到溶有40ml三乙醇胺的乙醇溶液中，形成糊状络合物。将络合物在30℃左右保温一段时间后，加去离子水溶解配成饱和的溶液。将配好的溶液在搅拌或超声分散的情况下与1～5％氨基醇的水溶液及纺织品混合，让纺织品充分浸渍在溶液中，调整PH1～9值，在一定温度下，通过超声的方法，得到锐钛矿纳米二氧化钛的溶胶，同时可在纺织品中原位得到纳米锐钛矿二氧化钛。

实施例2：

纺织品中原位法生成无机纳米TiO₂粒子，常温，在搅拌的情况下，将4.4ml四氯化钛缓慢滴加到溶有40ml三乙醇胺的乙醇溶液中，形成糊状络合物。将络合物在30℃左右保温一段时间后，加去离子水溶解配成饱和的溶液。将配好的溶液在搅拌或超声分散的情况下与1～5％氨基醇的水溶液及纺织品混合，让纺织品充分浸渍在溶液中，调整PH值1～9，将混合体系加入到水热反应釜中采用水热法，反应温度为145℃～200℃在纺织品中原位制备金红石晶型的纳米二氧化钛。

实施例3：

纺织品中原位法生成无机纳米SiO₂粒子，先将8ml氨水与50ml乙醇混合，8ml正硅酸乙酯与50ml乙醇混合。然后在搅拌或超声分散的情况下，将配好的氨水的乙醇溶液加入到正硅酸乙酯的乙醇溶液中，得到透明溶液，将纺织品充分浸渍在透明溶液中，在30℃温度下，随着反应的进行透明溶液变成溶胶状，制得单分散的纳米二氧化硅溶胶，同时可在纺织品织物纤维中原位得到纳米二氧化硅。

Claims (4)

1、一种在纺织品中原位生成无机纳米粒子的方法，其特征在于：常温，在搅拌的情况下，将四氯化钛加到溶有三乙醇胺的乙醇溶液中，形成糊状络合物，将络合物在25℃～30℃保温，加去离子水溶解配成透明溶液，将配好的透明溶液在搅拌或超声分散的情况下与质量百分比为1～5％的氨基醇水溶液、纺织品混合，让纺织品充分浸渍在溶液中，调整PH值，通过超声或水热的方法，在纺织品织物纤维中原位得到纳米二氧化钛。

2、根据权利要求1所述的一种在纺织品中原位生成无机纳米粒子的方法，其特征在于：四氯化钛与三乙醇胺的物质的量比为1∶2，乙醇作为溶剂，其体积为三乙醇胺的3倍。

3、根据权利要求1所述的一种在纺织品中原位生成无机纳米粒子的方法，其特征在于：将混合体系加入到水热反应釜中采用水热法，反应温度为145℃～200℃在纤维中原位制备金红石晶型的纳米二氧化钛。

4、一种在纺织品中原位生成无机纳米粒子的方法，其特征在于：所用原料的体积比：氨水∶正硅酸乙酯∶乙醇＝8∶8∶100，分别将乙醇和氨水按8∶50混合，乙醇和正硅酸乙酯按8∶50混合，然后在搅拌或超声分散的情况下，将配好的氨水乙醇溶液加入到正硅酸乙酯的乙醇溶液中，得到透明溶液，将纺织品充分浸渍在溶液中，在28℃～30℃的温度下，随着反应的进行透明溶液变成溶胶状，制得单分散的纳米二氧化硅溶胶，同时可在纺织品织物纤维中原位得到纳米二氧化硅。