專利名稱：一種凝膠－溶膠抗菌劑及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種棉織物抗菌處理劑，尤其涉及一種棉織物的溶膠-凝膠抗菌處理劑及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
溶膠-凝膠技術(shù)的基本原理是將金屬醇鹽或無機(jī)鹽水解直接形成或者經(jīng)解凝形成溶膠，然后使溶質(zhì)凝膠化，再將凝膠干燥、焙烘，去除有機(jī)成分，最后得到無機(jī)材料。
目前，主要應(yīng)用在制備玻璃、超細(xì)粉體和薄膜上，要采用300～800℃的高溫焙燒，在制膜時(shí)采用玻璃、金屬、塑料等光滑表面作為基質(zhì)進(jìn)行涂層，在基質(zhì)表面形成連續(xù)膜，膜與載體之間靠范德華力結(jié)合，不存在化學(xué)結(jié)合。
上述的工藝用在紡織品上是不現(xiàn)實(shí)的，因?yàn)榧徔椘窡o法承受高溫焙燒。
運(yùn)用納米技術(shù)賦予織物特殊的功能是新發(fā)展起來的一門技術(shù)，目前還處于探索階段，如在紡絲過程中添加納米TiO2、SiO2、Sb2O3、ZnO等微粒紡織纖維，或者將納米TiO2、SiO2、Sb2O3、ZnO等微粒分散在涂層劑中對紡織品進(jìn)行涂層等，賦予織物抗紫外、抗菌、阻燃等特殊的性能，但目前還存在一些有待解決的問題，如納米微粒的分散性問題，納米微粒在織物的結(jié)合性和結(jié)合牢度問題，納米微粒的添加對纖維和織物本身的物理化學(xué)性質(zhì)的影響等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于公開一種凝膠-溶膠抗菌劑及其制備方法和應(yīng)用，以克服直接采用納米材料，經(jīng)過分散乳化后處理織物的缺陷。本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思是這樣的發(fā)明人采用鈦酸四丁酯作為前驅(qū)體在一定條件下制備了含鈦溶膠，在一定條件下對織物進(jìn)行整理，直接在織物表面形成納米凝膠粒子，通過光催化作用賦予織物優(yōu)異的抗菌的性能并具有釋放負(fù)離子功效，以期克服納米顆粒在織物上易聚集和結(jié)合力弱的缺點(diǎn)，同時(shí)發(fā)揮出納米粒子特殊的性能。
本發(fā)明的凝膠-溶膠抗菌劑的組分和重量百分比含量包括鈦酸四丁酯 0.3％～30％有機(jī)溶劑 0％～95％鹽酸 0％～0.2％醋酸 2％-15％水 0％～92％所說的有機(jī)溶劑選自乙醇；上述的凝膠-溶膠抗菌劑制備方法包括下列步驟將鈦酸四丁酯的醋酸滴加到含有鹽酸和有機(jī)溶劑的水溶液中，溶解后陳化20～30小時(shí)，得到透明的含鈦凝膠-溶膠抗菌劑；本發(fā)明的凝膠-溶膠抗菌劑可用于棉織物的抗菌處理，具體的處理方法包括如下步驟將棉織物在上述凝膠-溶膠抗菌劑中二浸二軋，壓力2～3kg/cm2，帶液率60～70％，在鼓風(fēng)烘箱中烘干，然后水洗或用堿中和(去除織物上過量的酸，避免高溫焙烘引起織物強(qiáng)力損失)，最后在100～150℃焙烘3～5分鐘。
棉織物與凝膠-溶膠抗菌劑的重量比為棉織物∶凝膠-溶膠抗菌劑＝1∶20～100。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是十分顯著的選用鈦酸四丁酯作為前軀體制備了含鈦的凝膠-溶膠抗菌劑，無毒、無害、耐高溫，殺菌譜廣；采用浸軋這一適合紡織品的整理方法，只需對紡織品進(jìn)行100～150℃的熱處理，即可在纖維內(nèi)、外表面形成二氧化鈦納米凝膠粒子，通過光催化作用賦予織物優(yōu)異的抗菌的性能并具有釋放負(fù)離子功效，克服了納米顆粒在織物上易聚集和結(jié)合力弱的缺點(diǎn)，同時(shí)發(fā)揮出納米粒子特殊的性能。處理后的織物不但具有優(yōu)異的抗菌性能，而且產(chǎn)生的負(fù)離子具有潔凈空氣，提高人體免疫能力，促進(jìn)健康長壽的功效。
具體實(shí)施例方式
對整理織物進(jìn)行如下的標(biāo)準(zhǔn)和方法進(jìn)行檢測①抗菌性能按照FZ/T01021-92標(biāo)準(zhǔn)測試抑菌率。
②耐水洗性按照AATCC Test Method 135-2000測試。
③撕破強(qiáng)力按照ASTM D1424-96標(biāo)準(zhǔn)測試。
④拉伸強(qiáng)力按照ASTM D5034-95標(biāo)準(zhǔn)測試。
⑤織物彎曲剛度按照ZBW04003-87標(biāo)準(zhǔn)測試。
⑥負(fù)離子濃度采用負(fù)離子測試儀測試。
實(shí)施例1將鈦酸四丁酯40克溶解在13克醋酸中，在機(jī)械攪拌下將鈦酸四丁酯的醋酸溶液滴加到含0.13g鹽酸的149克水溶液中，使它們混合均勻，在室溫下攪拌2小時(shí)，陳化24小時(shí)。
實(shí)施例2將鈦酸四丁酯50克溶解在8.5克醋酸中，在機(jī)械攪拌下將鈦酸四丁酯的醋酸溶液滴加到136g乙醇中，使它們混合均勻，在室溫下攪拌2小時(shí)，陳化24小時(shí)。
實(shí)施例3將鈦酸四丁酯40克溶解在11克醋酸中，在機(jī)械攪拌下將鈦酸四丁酯的醋酸溶液滴加到含0.06克鹽酸，101克水和67克乙醇的混合溶液中，使它們混合均勻，在室溫下攪拌2小時(shí)，陳化24小時(shí)。
實(shí)施例4～6平紋機(jī)織棉布(140g/m2)的抗菌和負(fù)離子整理步驟如下將棉布分別在實(shí)施例1，2或3的凝膠-溶膠抗菌劑中二浸二軋，壓力3kg/cm2，帶液率70％，在鼓風(fēng)烘箱中70℃烘干，然后水洗，最后在150℃焙烘5分鐘。
棉織物與凝膠-溶膠抗菌劑的重量比為棉織物∶凝膠-溶膠抗菌劑＝1∶20～100。
表1 抗菌性能評價(jià)(抑菌率) 由表1可知經(jīng)過溶膠處理后，實(shí)例1、實(shí)例2和實(shí)例3棉織物對真菌-白色念珠菌(ATCC 10231)、革蘭氏陰性菌-大腸肝菌(8099)和革蘭氏陽性菌-金黃色葡萄球菌(ATCC 65389)都有很好的抑菌率，具有廣譜抗菌性。這是由于當(dāng)二氧化鈦凝膠粒子受到光照時(shí)，激發(fā)出帶負(fù)電的電子和帶正電的空穴，形成空穴-電子對，它們可以吸附溶解在二氧化鈦表面的氧分子，氧分子俘獲電子形成O2-，而空穴則將吸附在二氧化鈦表面的水氧化成氫氧自由基OH·，生成的O2-和OH·有很強(qiáng)的化學(xué)活性，特別是O2-能與多數(shù)有機(jī)物發(fā)生氧化反應(yīng)，也能與菌體有機(jī)物反應(yīng)，從而在短時(shí)間內(nèi)殺死細(xì)菌。50次水洗后，織物依然擁有很好的抑菌率，這主要是因?yàn)殁伻苣z的羥基和纖維素纖維的羥基發(fā)生共價(jià)鍵結(jié)合，所以耐洗性很好。
表2 負(fù)離子濃度 由表2可知，經(jīng)過溶膠處理后，織物具有釋放負(fù)離子的功能，多次水洗后，依然保持較高的負(fù)離子釋放量。
表3 整理前后織物撕裂強(qiáng)力變化

表4 整理前后織物斷裂強(qiáng)力和斷裂延伸率變化

由表3、表4可知經(jīng)過一系列整理后，棉織物的撕破強(qiáng)力、斷裂強(qiáng)力和斷裂延伸率變化很小，物理機(jī)械性能未受影響。
表5反映了織物整理前后彎曲剛度的變化情況。
表5 處理前后織物彎曲剛度變化

由表5可知經(jīng)過一系列的整理棉織物的手感的變化很小。
權(quán)利要求
1.一種凝膠-溶膠抗菌劑，其特征在于，組分和重量百分比含量包括鈦酸四丁酯0.3％～30％有機(jī)溶劑 0％～95％鹽酸 0％～0.2％醋酸 2％-15％水0％～92％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凝膠-溶膠抗菌劑，其特征在于，有機(jī)溶劑選自乙醇。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的凝膠-溶膠抗菌劑的制備方法，其特征在于，包括下列步驟將鈦酸四丁酯的醋酸滴加到含有鹽酸和有機(jī)溶劑的水溶液中，溶解后陳化20～30小時(shí)，即得到含鈦凝膠-溶膠抗菌劑。
4.根據(jù)權(quán)利1或2所述的凝膠-溶膠抗菌劑的應(yīng)用，其特征在于，用于棉織物的抗菌處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用，其特征在于，包括如下步驟將棉織物在上述凝膠-溶膠抗菌劑中二浸二軋，壓力2～3kg/cm2，帶液率60～70％，在鼓風(fēng)烘箱中烘干，然后水洗或用堿中和，最后在100～150℃焙烘3～5分鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)用，其特征在于，棉織物與凝膠-溶膠抗菌劑的重量比為棉織物∶凝膠-溶膠抗菌劑＝1∶20～100。
全文摘要
本發(fā)明運(yùn)用溶膠—凝膠技術(shù)，以鈦酸四丁酯作為前驅(qū)體制備了含鈦溶膠，采用軋—烘—焙工藝對棉織物進(jìn)行整理，經(jīng)溶膠處理后，棉織物擁有優(yōu)異、持久的抗菌性能，且具有釋放負(fù)離子的效應(yīng)，對織物的手感和強(qiáng)力無副作用。
文檔編號D06M13/00GK1654735SQ20051002339
公開日2005年8月17日 申請日期2005年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月17日
發(fā)明者徐鵬, 陳水林, 羅艷, 王曉文 申請人:東華大學(xué)