TWI623545B - 有機無機混成材料、其製造方法及其加工織物 - Google Patents
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Abstract
本發明係提供一種有機無機混成材料，其製備方法包含以下步驟：提供2-氨基-4-甲基-苯并噻唑單體；將2-氨基-4-甲基-苯并噻唑單體與N-N二甲基苯胺進行偶合反應，以獲得雜環系苯并噻唑染料；將雜環系苯并噻唑染料與乙烯基三乙氧矽烷進行反應，以獲得前驅體；以及將前驅體及勃姆石溶膠進行反應；或將前驅體、勃姆石溶膠及四乙氧基矽烷進行反應，以獲得有機無機混成材料。本發明之有機無機混成材料可同時賦予織物良好的保暖性、蓄熱性以及撥水性。
Description
本發明係屬一種有機無機混成材料、其製造方法及其加工織物，具體而言，本發明為含勃姆石之有機無機混成材料、其製造方法及其加工織物。
隨著工業技術增進，僅有美觀的紡織品已不能滿足消費者。紡織品除美觀外，更要求其功能性，如吸濕排汗、透濕防水、防臭抗菌、蓄熱保溫、抗紫外線、抗輻射、潑油潑水、阻燃及環保等。現今，為了提高產品附加價值，也滿足消費市場對舒適、健康、安全產品的需求，各國紡織業對功能性紡織物產品的開發也愈趨重視。
功能性紡織品產品分為四大類：物理功能性紡織品、化學功能性紡織品、物理分離功能性紡織品及生物適應功能性紡織品。紡織品的特殊功能性主要係藉功能性纖維提供，或對纖維、紗線、織物和紡織品進行物理或化學的功能性加工等方式獲得。然而，以習知技術附加多種功能至同一紡織物上，必須經由多道加工程序分別賦予不同功能性，在成本及效率上仍有可改善的空間。
根據本發明之一目的，係提供一種有機無機混成材料的製造方法，其包含以下步驟：提供以下式(1)表示之2-氨基-4-甲基-苯并噻唑單體，
式(1)； 將2-氨基-4-甲基-苯并噻唑單體與N-N二甲基苯胺進行偶合反應，以獲得雜環系苯并噻唑染料，其中雜環系苯并噻唑染料係以下列式(2)表示，
式(2)； 將雜環系苯并噻唑染料與乙烯基三乙氧矽烷進行反應，以獲得前驅體，其中前驅體係以下列式(3)表示，
式(3)；以及 將前驅體及勃姆石溶膠進行縮合反應，以獲得以下列式(4)表示之有機無機混成材料，
式(4)；或者 將前驅體、勃姆石溶膠及四乙氧基矽烷進行反應，以獲得以下列式(5)表示之有機無機混成材料，
式(5)。
較佳地，勃姆石溶膠係將異丙醇鋁與水共熱後，調整pH值至2~5反應而得。
較佳地，以式(4)表示之有機無機混成材料係以雜環系苯并噻唑染料：乙烯基三乙氧矽烷：勃姆石溶膠 = 1：6：a，且a介於0.1到5之間的莫耳比進行縮合反應製得。
較佳地，以式(5)表示之有機無機混成材料係以雜環系苯并噻唑染料：乙烯基三乙氧矽烷：勃姆石溶膠：四乙氧基矽烷 = 1：6：2：b，且b介於2到12之間的莫耳比進行縮合反應製得。
較佳地，以式(5)表示之有機無機混成材料係以雜環系苯并噻唑染料：乙烯基三乙氧矽烷：勃姆石溶膠：四乙氧基矽烷 = 1：6：c：10，且c介於0.1到5之間的莫耳比進行縮合反應製得。
根據本發明之另一目的，係提供一種有機無機混成材料，其係藉上述之製造方法所製得。
根據本發明之又另一目的，係提供一種加工織物，其係使用如上述根據本發明提供的製造方法製造之有機無機混成材料處理聚酯纖維而製成。
本發明係提供一種有機無機混成材料及其製造方法。本發明之有機無機混成材料可同時賦予織物良好的上色性、均染性、保暖性、蓄熱性以及撥水性，進而改善習知技術的問題。
為使上述目的、技術特徵及實際實施後之效益更易於使本領域具通常知識者理解，將於下文中以實施例來進行更詳細之說明。
根據本發明之目的，以下描述本發明之有機無機混成材料的製造方法。
在本發明的一實施例中，式(2)所示之本發明之苯并噻唑染料係由反應流程1所製備，其步驟如下：首先，提供以式(1)表示之2-氨基-4-甲基-苯并噻唑單體，並以式(1)所示之2-氨基-4-甲基-苯并噻唑單體當重氮鹽，另取N-N二甲基苯胺當作偶合鹽，兩者經偶合反應後可製得如式(2)所示之雜環系苯并噻唑系列染料。詳細而言，先秤取式(1)之2-氨基-4-甲基-苯并噻唑單體0.164g (0.001莫耳) 加入硫酸中，直至式(1)之苯并噻唑單體完全溶解於硫酸溶液中，之後再秤取亞硝酸鈉0.072g (0.00105莫耳)加入適量的離子水，在冰浴下每兩分鐘滴一滴至式(1)之苯并噻唑單體的溶液中，並攪拌3小時直至均勻分散。另外，秤取N-N-二甲基苯胺液體0.121g (0.001莫耳)加入適量的碳酸鈉水溶液，並加入適量的乙醇以製得偶合鹽溶液。其後，在冰浴下將重氮鹽滴入偶合鹽中使其混合，攪拌2小時後調配至pH值4-5，並接續攪拌1小時後再調配pH值至5-6之間。最後，過濾並乾燥以製得式(2)所示之苯并噻唑染料。其中，可藉由改變不同重氮鹽及偶合鹽的組合，依同樣之合成方法可製得所需的苯并噻唑染料。
反應流程1。
接著，如反應流程2所示，將雜環系苯并噻唑染料與乙烯基三乙氧矽烷進行反應以獲得如式(3)所示之前驅體，其步驟如下：將如式(2)所示之苯并噻唑染料完全溶解在乙醇溶劑中，並將式(2)之染料與乙烯基三乙氧矽烷混合，較佳地係以1:6比例混合，並放置於恆溫水槽之中。維持70℃並加熱迴流於5小時後，在常溫下使溶劑揮發乾燥即可製得如式(3)所示之前驅體。
反應流程2。
另外，由以下步驟製備本發明之勃姆石溶膠(AlOOH) ：把去離子水與異丙醇鋁，依照比例倒入雙口圓底瓶中，於70℃迴流30分鐘後，加入硝酸以調整pH值至3~4之間並反應1小時，即可得勃姆石溶膠。
最後，將前驅體及勃姆石溶膠進行縮合反應以本發明之合成有機無機混成材料，詳細而言，本發明之如式(4)所示之有機無機混成材料係由反應流程3所製，其步驟如下：將如式(3)所示之前驅體及上述之勃姆石溶膠依表1之不同比例混合並置於恆溫攪拌裝置之中，於70℃迴流6小時，使其進行縮合反應以製得如式(4)所示之有機無機混成材料。
或者，將如式(3)所示之前驅體及上述之勃姆石溶膠和四乙氧基矽烷依表2及表3之不同比例混合並置於恆溫攪拌裝置之中，於70℃迴流6小時，使其進行縮合反應以製得如式(5)所示之有機無機混成材料。
反應流程3。
如式(4)所示之有機無機混成材料K
1~K
4可如表1所示條件製備；如式(5)所示之有機無機混成材料T
1~T
4及A
1~A
4可分別如表2及表3所示製備條件製備。本文係對應表1至表3之編號K
1~K
4、T
1~T
4以及A
1~A
4分別表示由各莫耳比條件所製成的有機無機混成材料。
表1
<TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> 編號 </td><td> 苯并噻唑染料/VTES/AlOOH (莫耳比) </td></tr><tr><td><b>K<sub>1</sub></b></td><td> 1/6/0.5 </td></tr><tr><td><b>K<sub>2</sub></b></td><td> 1/6/1 </td></tr><tr><td><b>K<sub>3</sub></b></td><td> 1/6/2 </td></tr><tr><td><b>K<sub>4</sub></b></td><td> 1/6/3 </td></tr></TBODY></TABLE>
表2
<TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> 編號 </td><td> 苯并噻唑染料/VTES/AlOOH /TEOS(莫耳比) </td></tr><tr><td><b>T<sub>1</sub></b></td><td> 1/6/2/2.5 </td></tr><tr><td><b>T<sub>2</sub></b></td><td> 1/6/2/5 </td></tr><tr><td><b>T<sub>3</sub></b></td><td> 1/6/2/7.5 </td></tr><tr><td><b>T<sub>4</sub></b></td><td> 1/6/2/10 </td></tr></TBODY></TABLE>
表3
<TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> 編號 </td><td> 苯并噻唑染料/VTES/TEOS/AlOOH (莫耳比) </td></tr><tr><td><b>A<sub>1</sub></b></td><td> 1/6/10/0.5 </td></tr><tr><td><b>A<sub>2</sub></b></td><td> 1/6/10/1 </td></tr><tr><td><b>A<sub>3</sub></b></td><td> 1/6/10/2 </td></tr><tr><td><b>A<sub>4</sub></b></td><td> 1/6/10/3 </td></tr></TBODY></TABLE>
在一實施例中，係利用上述之本發明之有機無機混成材料加工聚酯纖維PET，其步驟如下：吸取如式(4)或式(5)所示之有機無機混成材料15mL後，再加入50mL的乙醇混合均勻以得到加工溶液，將聚酯織物染浸於加工溶液中，採取二浸二壓法，用80℃烘箱預定型1分鐘，最後經熱焙處理得加工織物。較佳地，織物係於180℃持續熱焙處理120秒。
在本文中，EK
1~EK
4係代表分別以K
1~K
4加工PET所得之加工織物；ET
1~ET
4係代表分別以T
1~T
4加工PET所得之加工織物；EA
1~EA
4係代表分別以A
1~A
4加工PET所得之加工織物。
在本發明的例子中，為確認有機無機混成材料K
1~K
4、T
1~T
4以及A
1~A
4之結構，以及證明以有機無機混成材料K
1~K
4、T
1~T
4以及A
1~A
4加工聚酯織物PET所製得之加工織物具有良好的功能性，將以傅立葉轉換紅外線光譜(FT-IR)、
29Si-NMR核磁共振、
27Al-NMR核磁共振、
1H-NMR核磁共振、能量散射光譜(EDS)、以及掃描式電子顯微鏡SEM分析加工織物，進而比較其表面結構、結晶結構、接觸角、上色性、均染性、透氣性、蓄熱性以及保溫性等性質。
在一例子中，以紅外線光譜分析儀(FT-IR，Bio-Red Digilab FTS-40)確認本發明之製造方法所使用之原料、中間物及所製得之有機無機混成材料具有的官能基。
式(1)之苯并噻唑染料及式(3)之前驅體的分析結果如第1圖A部分所示，其顯示式(1)之苯并噻唑染料包含兩個NH
2基團、C-H基團、苯基團、Si-C基團以及Si-O基團的吸收峰。而式(3)之前驅體可亦由第1圖A部分得知其包含之N-H基團之吸收峰由原本NH
2基的兩根減為一根，Si-C基團與Si-O基團皆因加入乙烯基三乙氧基矽烷後導致吸收強度明顯增強。
有機無機混成材料K
1~K
4的分析結果係如第1圖B部分所示，其包含N-H基團、苯基團、Si-O-Al、Si-C、Si-O以及Al-O的吸收峰。上述吸收峰可因增加勃姆石溶膠比例導致吸收強度明顯提升。
有機無機混成材料T
1~T
4的分析結果係如第1圖C部分所示，其具有N-H基團、苯基團、Si-C、Al-O以及Si-O的吸收峰。上述吸收峰因增加四乙氧基矽烷比例導致吸收強度明顯提升。
有機無機混成材料A
1~A
4的分析結果係如第1圖D部分所示，其包含N-H基團吸收峰、C-H基團吸收峰、Si-C吸收峰、Si-O吸收峰、Al-O的吸收峰以及Si-O-Al吸收峰。其中當勃姆石溶膠莫耳比較低時導致吸收峰強度較弱；相對地，當勃姆石溶膠莫耳比提升時，Si-O-Al吸收峰隨之提高。
在一例子中，以超導核磁共振儀500NMR (BRUKER AVANCE500 Solution -NMR)及固態核磁共振光譜儀 (Bruker Advance 400 Solid State NMR)分析式(1)之苯并噻唑染料、式(3)之前驅體及有機無機混成材料的確切結構。式(1)之苯并噻唑染料的
1H-NMR分析結果係如第2圖A部分所示；而式(3)之前驅體的
1H-NMR分析結果係如第2圖B部分所示。有機無機混成材料K
1~K
4的
27Al-NMR分析結果係如第3圖A部分所示；有機無機混成材料A
1~A
4的
27Al-NMR分析結果係如第3圖B部分所示；以及有機無機混成材料T
1~T
4的
29Si-NMR分析結果係如第3圖C部分所示。
值得注意的是，當四乙氧基矽烷參與反應時，隨著四乙氧基矽烷的莫耳比提高，第3圖C部分中δ：-102.46 ppm及δ：-110.02 ppm的吸收峰明顯增強；而第3圖C部分中δ：-70.97 ppm及δ：-79.32 ppm的吸收峰亦明顯增加。此結果代表式(5)之有機無機混成材料中的網狀結構含量提升，進而顯示反應流程3的反應更趨完全。
在一例子中，以能量散射光譜分析(EDS)確認本發明之有機無機混成材料的元素組成。有機無機混成材料K
1~K
4、T
1~T
4以及A
1~A
4之能量散射光譜分析結果係如表4所示。另外，有機無機混成材料K
1、K
4、T
1、T
4、A
1、A
4之散射光譜係分別依序如第4圖A~F部分所示。
表4
<TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td><b>材料</b></td><td><b>元素組成</b><b>(%)</b></td></tr><tr><td><b>C</b></td><td><b>O</b></td><td><b>S</b></td><td><b>Si</b></td><td><b>Al</b></td></tr><tr><td><b>K<sub>1</sub></b></td><td> 67.27 </td><td> 18.27 </td><td> 0.68 </td><td> 12.34 </td><td> 1.44 </td></tr><tr><td><b>K<sub>2</sub></b></td><td> 63.13 </td><td> 22.77 </td><td> 0.51 </td><td> 10.13 </td><td> 3.46 </td></tr><tr><td><b>K<sub>3</sub></b></td><td> 60.57 </td><td> 24.20 </td><td> 0.43 </td><td> 9.87 </td><td> 4.93 </td></tr><tr><td><b>K<sub>4</sub></b></td><td> 57.91 </td><td> 27.01 </td><td> 0.34 </td><td> 8.96 </td><td> 5.78 </td></tr><tr><td><b>T<sub>1</sub></b></td><td> 45.50 </td><td> 20.23 </td><td> 0.52 </td><td> 26.63 </td><td> 7.12 </td></tr><tr><td><b>T<sub>2</sub></b></td><td> 39.61 </td><td> 21.98 </td><td> 0.45 </td><td> 31.40 </td><td> 6.56 </td></tr><tr><td><b>T<sub>3</sub></b></td><td> 31.68 </td><td> 23.56 </td><td> 0.39 </td><td> 38.53 </td><td> 5.84 </td></tr><tr><td><b>T<sub>4</sub></b></td><td> 26.93 </td><td> 25.13 </td><td> 0.35 </td><td> 42.58 </td><td> 5.01 </td></tr><tr><td><b>A<sub>1</sub></b></td><td> 27.27 </td><td> 20.67 </td><td> 0.54 </td><td> 48.61 </td><td> 2.91 </td></tr><tr><td><b>A<sub>2</sub></b></td><td> 27.12 </td><td> 22.34 </td><td> 0.47 </td><td> 45.84 </td><td> 4.23 </td></tr><tr><td><b>A<sub>3</sub></b></td><td> 24.53 </td><td> 26.12 </td><td> 0.43 </td><td> 44.26 </td><td> 5.46 </td></tr><tr><td><b>A<sub>4</sub></b></td><td> 22.10 </td><td> 28.09 </td><td> 0.34 </td><td> 42.02 </td><td> 7.45 </td></tr></TBODY></TABLE>
值得注意的是，由表4及第4圖A-B部分顯示，K
1~K
4中隨著勃姆石溶膠的莫耳比提升，Al含量比例亦上升，而Si元素比例下降，且C元素比例亦逐漸下降，其可為隨Al比例含量增加而形成較高比例Al-O-Al薄膜所致。此外，由表4及第4圖C~D部分顯示T
1-T
4中在固定比例之勃姆石溶膠下，隨著四乙氧基矽烷莫耳比提升，Si元素比例亦上升，其可因Al-O-Si薄膜的形成使Al的位置逐漸被Si取代而造成。而由表4及第4圖E~F部分顯示，A
1-A
4中在固定比例之四乙氧基矽烷下，隨著勃姆石溶膠莫耳比提升，Si元素網狀結構中的結構位置被Al取代而使Si含量相對下降，其作用機制類似前述之T
1~T
4。
在一例子中，以光繞射分析儀(Rigaku，D/MAX 2500V)確認本發明之有機無機混成材料的結構。有機無機混成材料K
4、T
4、A
4以及勃姆石溶膠粉體的光繞射分析結果比較如第4圖G部分所示；有機無機混成材料A
1-A
4的光繞射分析結果比較如第4圖H部分所示。其中，勃姆石溶膠粉體繞射峰分別在2θ=13.77
o、2θ=27.69
o、2θ=38.39
o、2θ=49.11
o、2θ=64.99
o與2θ=71.77
o；K
4之繞射峰係在2θ=12
o、2θ=26
o處，其由於加入乙烯基三乙氧基矽烷的非晶相型態而產生偏移； T
4之繞射峰係在2θ=24.29
o； A
4之繞射峰係在2θ=26.30
o，其勃姆石溶膠粉體繞射峰之所以產生偏移現象，可能是受到乙烯基三乙氧基矽烷與四乙氧基矽烷的非晶相形態所影響，而其後4個2θ角沒有顯現可能受四乙氧基矽烷非晶相形態所影響。
在一例子中，以場放射型掃描式電子顯微鏡 (Fe-SEM) (Philips XL40 FE-SEM)分析本發明之加工織物的表面，其結果如第5圖A~M部分所示。第5圖A部分係為PET原胚布的表面型態。第5圖B~E部分係為加工織物EK
1~EK
4的表面型態，加工織物EK
1之纖維上附著薄膜，且薄膜上附著微小顆粒；加工織物EK
2之纖維亦附著薄膜，但微小顆粒的團聚較大；加工織物EK
3具有覆蓋在纖維表面的片狀薄膜；而加工織物EK
4表面之薄膜更加明顯且呈片狀包覆纖維表面。上述特性顯示，即便使用低勃姆石溶膠莫耳比的K
1及K
2，其仍可藉乙烯基三乙氧基矽烷的三乙氧基矽烷鍵結結構來維持網狀結構。然而，勃姆石溶膠具高凝聚特性，在勃姆石溶膠超過一定莫耳比後較難以維持網狀結構。
第5圖F~I部分係為加工織物ET
1~ET
4的表面型態，加工織物ET
1之纖維表面具有團聚現象，而加工織物ET
2、ET
3以及ET
4之纖維表面雖隨莫耳比增加使薄膜更完整地覆蓋，但仍具有團聚現象。上述結果顯示當固定勃姆石溶膠濃度時，提升四乙氧基矽烷的莫耳比會使薄膜更加完整地覆蓋纖維，亦即，加入四乙氧基矽烷可幫助提升本發明之有機無機混成材料之薄膜形成的完整性。
第5圖J~M部分係為加工織物EA
1~EA
4的表面型態，加工織物EA
1的纖維表面具有團聚現象，其原因可為四乙氧基矽烷比例濃度高過勃姆石溶膠比例濃度太多，使四乙氧基矽烷反應較勃姆石溶膠完全，導致雖產生明顯覆蓋於纖維上的薄膜，但仍可觀察到鋁的團聚狀態的結果；而加工織物EA
2、EA
3以及EA
4的鋁團聚現象可隨比例減少，且纖維表面上形成之薄膜隨比例上升。
在一例子中，分析本發明之加工織物的上色性與均染性。上色性之計算係比較染色後織物與染色前織物的色差，並利用微電腦色差計求得織物之上色性ΔE 值。均染性之計算係比較同一塊織物中所測定的ΔE 的最大值與最小值之差。本發明之加工織物的上色性與均染性如以下表5所示。
表5
<TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td><img wi="79" he="54" file="02_image018.gif" img-format="jpg"></img> 物性 </td><td><img wi="86" he="54" file="02_image019.gif" img-format="jpg"></img>PET </td><td> 物性 </td><td> PET </td></tr><tr><td> 織物 </td><td> 上色性(△E) </td><td> 均染性(△E) </td><td> 織物 </td><td> 上色性(△E) </td><td> 均染性(△E) </td></tr><tr><td> 原染布 </td><td> 39.15 </td><td> 0.57 </td><td> 原染布 </td><td> 39.15 </td><td> 0.57 </td></tr><tr><td><b>EK<sub>1</sub></b></td><td> 36.41 </td><td> 0.39 </td><td><b>ET<sub>3</sub></b></td><td> 28.13 </td><td> 0.26 </td></tr><tr><td><b>EK<sub>2</sub></b></td><td> 37.67 </td><td> 0.75 </td><td><b>ET<sub>4</sub></b></td><td> 29.93 </td><td> 0.43 </td></tr><tr><td><b>EK<sub>3</sub></b></td><td> 38.17 </td><td> 0.70 </td><td><b>EA<sub>1</sub></b></td><td> 36.09 </td><td> 0.34 </td></tr><tr><td><b>EK<sub>4</sub></b></td><td> 38.92 </td><td> 0.48 </td><td><b>EA</b><b><sub>2</sub></b></td><td> 35.72 </td><td> 0.28 </td></tr><tr><td><b>ET<sub>1</sub></b></td><td> 36.26 </td><td> 0.64 </td><td><b>EA</b><b><sub>3</sub></b></td><td> 34.64 </td><td> 0.16 </td></tr><tr><td><b>ET<sub>2</sub></b></td><td> 30.08 </td><td> 0.38 </td><td><b>EA<sub>4</sub></b></td><td> 34.07 </td><td> 0.25 </td></tr></TBODY></TABLE>
由表5之結果顯示，以K
1~K
4加工之加工織物EK
1~EK
4係隨勃姆石溶膠莫耳比增加而隨之提升其上色性，對照第5圖B~E部分，顯示出EK
1纖維表面附著之網狀結構導致上色性降低，而加工織物EK
2、EK
3、EK
4可因勃姆石溶膠本身的團聚特性，在勃姆石溶膠莫耳比提升的同時使網狀結構被破壞，進而導致纖維表面附著鋁團聚物而非覆蓋薄膜，因而提升其上色性。同樣地，分別對照第5圖F~I部分及J~M部分，顯示表面覆蓋薄膜的加工織物ET
3、ET
4、EA
3以及EA
4的上色性明顯降低。
另一方面，以有機無機混成材料K
1~K
4、T
1~T
4以及A
1~A
4加工後的加工織物EK
1~EK
4、ET
1~ET
4以及EA
1~EA
4的均染性係以△E數值呈現於表5，各加工織物的△E數值皆能達評級可接受之範圍標準(△E ≤ 1)。較佳地，使用較細的染料粒子可達更佳的均染性。
此外，加工織物的表面可因具有薄膜而呈現亮面。
在一例子中，以靜態接觸角量測儀 (KSV， CAM100，芬蘭)測定本發明之加工織物的初始接觸角，其中初始接觸角越大代表織物的撥水效果越好，而濕潤能力越差，其結果如第6圖A~C部分以及以下表6所示。
表6
<TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> 物性 織物 </td><td> 接觸角(度) </td><td> 物性 織物 </td><td> 接觸角(度) </td></tr><tr><td> 未水洗 </td><td> 水洗後 </td><td> 未水洗 </td><td> 水洗後 </td></tr><tr><td><b>EK<sub>1</sub></b></td><td> 120 </td><td> 111 </td><td><b>ET<sub>3</sub></b></td><td> 131 </td><td> 120 </td></tr><tr><td><b>EK<sub>2</sub></b></td><td> 124 </td><td> 113 </td><td><b>ET<sub>4</sub></b></td><td> 132 </td><td> 123 </td></tr><tr><td><b>EK<sub>3</sub></b></td><td> 125 </td><td> 116 </td><td><b>EA<sub>1</sub></b></td><td> 124 </td><td> 116 </td></tr><tr><td><b>EK<sub>4</sub></b></td><td> 127 </td><td> 117 </td><td><b>EA<sub>2</sub></b></td><td> 127 </td><td> 118 </td></tr><tr><td><b>ET<sub>1</sub></b></td><td> 126 </td><td> 115 </td><td><b>EA<sub>3</sub></b></td><td> 128 </td><td> 120 </td></tr><tr><td><b>ET<sub>2</sub></b></td><td> 128 </td><td> 119 </td><td><b>EA<sub>4</sub></b></td><td> 130 </td><td> 121 </td></tr></TBODY></TABLE>
由表6及第7圖A~C部分可得知，整體而言，未水洗前的接觸角係隨勃姆石溶膠及四乙氧基矽烷的莫耳比增加而提高。其中，又因勃姆石溶膠具有團聚的特性，需有一定莫耳比四乙氧基矽烷幫助勃姆石溶膠勃姆石溶膠在纖維表面成膜狀，反之，當四乙氧基矽烷莫耳比不足時，勃姆石溶膠易團聚，進而破壞薄膜降低接觸角。此現象造成ET
1~ET
4具有比EA
1~EA
4更大的接觸角。
另一方面，聚酯纖維之纖維間具有較大的空隙，在加工時可留存部分團聚的勃姆石溶膠，導致接觸角較大。然而，在水洗後留存於纖維間隙的勃姆石溶膠被洗除，而留存於加工織物上的結構多為不易被洗除的薄膜結構，造成接觸角的差異。
在一例子中，以ASTM D737-2004 試驗法，將1 碼的織物於面積38cm
2、壓力差為125Pa 下的環境測試織物的透氣性，其結果如表7所示。
表7
<TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> 物性 織物 </td><td> 透氣性 (cm<sup>3</sup>/cm<sup>2</sup>/s) </td><td> 物性 織物 </td><td> 透氣性 (cm<sup>3</sup>/cm<sup>2</sup>/s) </td></tr><tr><td><b>PET</b></td><td> 94.3 </td><td><b>PET</b></td><td> 94.3 </td></tr><tr><td><b>EK<sub>1</sub></b></td><td> 88.1 </td><td><b>ET<sub>3</sub></b></td><td> 79.5 </td></tr><tr><td><b>EK<sub>2</sub></b></td><td> 83.4 </td><td><b>ET<sub>4</sub></b></td><td> 76.4 </td></tr><tr><td><b>EK<sub>3</sub></b></td><td> 78.4 </td><td><b>EA<sub>1</sub></b></td><td> 85.6 </td></tr><tr><td><b>EK<sub>4</sub></b></td><td> 76.1 </td><td><b>EA<sub>2</sub></b></td><td> 81.9 </td></tr><tr><td><b>ET<sub>1</sub></b></td><td> 86.9 </td><td><b>EA<sub>3</sub></b></td><td> 78.6 </td></tr><tr><td><b>ET<sub>2</sub></b></td><td> 82.4 </td><td><b>EA<sub>4</sub></b></td><td> 76.2 </td></tr></TBODY></TABLE>
由表7可得知PET的透氣性優於本發明的各加工織物，且本發明之各加工織物的透氣性皆隨有機無機混成材料之莫耳比增加而降低。此現象之原因可因勃姆石溶膠及四乙氧基矽烷形成薄膜時，造成織物內纖維間的空隙變小，進而導致透氣性較未加工之PET低。
在一例子中，分析本發明之加工織物的蓄熱保溫能力。其係將規格為10 cm × 10 cm染織物以鹵素燈照射600 秒後放置600 秒，並利用四點探針溫差儀測量其溫度，計算升溫及降溫後其溫度與原始溫度的變化量，其結果如第7圖A~C部分及表8所示。
表8
<TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> 時間 織物 </td><td> 升溫 600秒後(℃) </td><td> 降溫 600秒後(℃) </td><td> 時間 織物 </td><td> 升溫 600秒後(℃) </td><td> 降溫 600秒後 (℃) </td></tr><tr><td><b>PET</b></td><td> 54.48 </td><td> 0.23 </td><td><b>PET</b></td><td> 54.48 </td><td> 0.23 </td></tr><tr><td><b>EK<sub>1</sub></b></td><td> 59.98 </td><td> 2.78 </td><td><b>ET<sub>3</sub></b></td><td> 62.03 </td><td> 3.33 </td></tr><tr><td><b>EK<sub>2</sub></b></td><td> 60.63 </td><td> 2.90 </td><td><b>ET<sub>4</sub></b></td><td> 62.18 </td><td> 4.45 </td></tr><tr><td><b>EK<sub>3</sub></b></td><td> 61.05 </td><td> 3.35 </td><td><b>EA<sub>1</sub></b></td><td> 61.18 </td><td> 4.63 </td></tr><tr><td><b>EK<sub>4</sub></b></td><td> 61.30 </td><td> 3.85 </td><td><b>EA<sub>2</sub></b></td><td> 61.88 </td><td> 4.75 </td></tr><tr><td><b>ET<sub>1</sub></b></td><td> 60.85 </td><td> 2.18 </td><td><b>EA<sub>3</sub></b></td><td> 62.25 </td><td> 4.75 </td></tr><tr><td><b>ET<sub>2</sub></b></td><td> 61.38 </td><td> 2.25 </td><td><b>EA<sub>4</sub></b></td><td> 63.23 </td><td> 4.99 </td></tr></TBODY></TABLE>
由第7圖A~C部分及表5可得知以鹵素燈照射織物600秒後，未加工的PET升溫最少，而本發明之加工織物隨著勃姆石溶膠及四乙氧基矽烷含量增加而升溫越多。此現象代表織物可因本發明之有機無機混成材料而具有更好的蓄熱效果。
另一方面，由第7圖A~C部分及表7亦可知在關閉鹵素燈並放置600秒後，未加工的PET最接近未照射前的原始溫度，而本發明之加工織物隨著勃姆石溶膠及四乙氧基矽烷含量增加而可保有越高的溫度。此外，ET
1~ET
4以及EA
1~EA
4的保溫效果較EK
1~EK
4之保溫效果好，其係因四乙氧基矽烷與勃姆石溶膠可幫助形成薄膜，進而使加工織物內纖維的間隙縮小，導致含空氣率提升並提升保溫性。
綜上所述，本發明之有機無機混成材料可加工織物使織物同時具有良好的上色性、均染性、蓄熱性、保溫性以及撥水性，而透氣性雖較單純的PET低，但仍可依使用需求藉有機無機混成材料的莫耳比例調整至舒適地穿著的程度。
雖然本發明以實施例及例子具體描述本發明之有機無機混成材料、其製造方法及其加工織物，然而具本發明所屬技術領域之通常知識者應理解，可在不違背本發明之技術原理及精神下，對實施例作修改與變化。因此本發明之權利保護範圍應如後述之申請專利範圍所述。
無
第1圖A~D部分係為本發明之染料、前軀體以及有機無機混成材料之FT-IR圖。
第2圖A~B部分係為本發明之染料、前軀體以及有機無機混成材料之
1H-NMR圖。
第3圖A~C部分係為本發明之染料、前軀體以及有機無機混成材料之
27Al-NMR圖及
29Si-NMR圖。
第4圖A~F部分係為混成材K
1、K
4、T
1、T
4、A
1以及A
4的EDS元素分析圖；G~H部分係為K
4、T4、勃姆石溶膠及A
1~A
4的XRD圖。。
第5圖A-M部分係為PET原胚布、EK
1~EK
4加工布、ET
1~ET
4加工布以及EA
1~EA
4加工布的SEM圖。
第6圖A-C部分係為EK
1~EK
4加工布、EA
1~EA
4加工布以及ET
1~ET
4加工布的水洗前後的接觸角比較圖。
第7圖A-C部分係EK
1~EK
4加工布、ET
1~ET
4加工布以及EA
1~EA
4加工布的溫度對時間關係圖。
Claims (7)
- 一種有機無機混成材料的製造方法，其包含以下步驟： 提供以下式(1)表示之2-氨基-4-甲基-苯并噻唑單體， 式(1)； 將該2-氨基-4-甲基-苯并噻唑單體與N-N二甲基苯胺進行偶合反應，以獲得一雜環系苯并噻唑染料，其中該雜環系苯并噻唑染料係以下列式(2)表示， 式(2)； 將該雜環系苯并噻唑染料與乙烯基三乙氧矽烷進行反應，以獲得一前驅體，其中該前驅體係以下列式(3)表示， 式(3)；以及 將該前驅體及一勃姆石溶膠進行一縮合反應，以獲得以下列式(4)表示之有機無機混成材料， 式(4)； 或者將該前驅體、該勃姆石溶膠及四乙氧基矽烷進行反應，以獲得以下列式(5)表示之有機無機混成材料， 式(5)。
- 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該勃姆石溶膠係將異丙醇鋁與水共熱後，調整pH值至2~5反應而得。
- 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中以式(4)表示之有機無機混成材料係以該雜環系苯并噻唑染料：乙烯基三乙氧矽烷：該勃姆石溶膠 = 1：6：a，且a介於0.1到5之間的莫耳比進行縮合反應製得。
- 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中以式(5)表示之有機無機混成材料係以該雜環系苯并噻唑染料：乙烯基三乙氧矽烷：該勃姆石溶膠：四乙氧基矽烷 = 1：6：2：b，且b介於2到12之間的莫耳比進行縮合反應製得。
- 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中以式(5)表示之有機無機混成材料係以該雜環系苯并噻唑染料：乙烯基三乙氧矽烷：該勃姆石溶膠：四乙氧基矽烷 = 1：6：c：10，且c介於0.1到5之間的莫耳比進行縮合反應製得。
- 一種有機無機混成材料，其係藉如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述之方法製成。
- 一種加工織物，其係使用如申請專利範圍第6項所述之有機無機混成材料處理聚酯纖維而製成。
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| TW (1) | TWI623545B (zh) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112763052A (zh) * | 2020-12-16 | 2021-05-07 | 华中科技大学 | 一种反电子监测的宽带声波传感器 |
| TWI734396B (zh) * | 2020-03-04 | 2021-07-21 | 崑山科技大學 | 含氧化鋅之有機無機混成材料、其製造方法及其加工織物 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110268802A1 (en) * | 2010-04-28 | 2011-11-03 | Jiten Odhavji Dihora | Delivery particle |
-
2017
- 2017-03-15 TW TW106108554A patent/TWI623545B/zh not_active IP Right Cessation
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