專利名稱：一種Gemini型復(fù)合溶膠的制備及在防紫外/抗菌整理上的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于紡織化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種Gemini型陽離子Ti02/Si02 復(fù)合溶膠的制備及其在棉織物防紫外線/抗菌復(fù)合整理上的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，人們對服裝等紡織 品的需求也日趨于舒適、健康與安全等方面。棉織物由于價廉物美、吸濕性好、 穿著舒適等優(yōu)點而倍受人們喜愛，但是棉織物對紫外線和微生物低劣的抵抗性 使其進一步廣泛應(yīng)用遇到了一些挑戰(zhàn)。因此，對棉織物進行防紫外線和抗菌整 理具有一定的意義。
目前，國內(nèi)外正在研究和應(yīng)用的將納米材料施加到紡織品上制成抗紫外線
或者是抗菌功能紡織品的方法主要有兩類 一是紡入法，即將納米粉體分散熔 融在滌綸溶液中，再紡成纖維的方法。這種方法能實現(xiàn)納米粉體與紡織品較好 的結(jié)合，但該方法生產(chǎn)工藝復(fù)雜，生產(chǎn)難度高，且只能應(yīng)用于化纖紡織品，而 不適用于天然纖維紡織品；二是后整理法，即先將所述的納米粉體制成抗紫外
線整理液或者抗菌整理液，再對織物進行浸軋或涂層整理，制得功能織物。這 種方法簡單易行，但由于納米粉體與紡織品之間為粘附關(guān)系，沒有化學(xué)鍵結(jié)合， 存在著耐洗牢度較差、功能不能持久和織物手感變劣等缺點。并且由于納米粒 子具有易團聚的特性，這使得納米粉體的均勻分散、進而制備穩(wěn)定的整理液都 存在很大的困難。
溶膠-凝膠法是織物表面改性的一種新技術(shù)。利用溶膠-凝膠技術(shù)制備的納米 溶膠通過涂層等方法，可在織物表面形成一層薄而透明的凝膠膜，能夠有效改
善織物表面性能。專利CN1585496A公開了一種利用溶膠-凝膠法制備鈦納米溶 膠對棉織物進行防紫外整理的方法，使用該方法可以賦予織物優(yōu)異、持久的防 紫外性能，且對織物的手感和物理機械性能影響很小。專利CN1631996A中制 備了一種SiO/Ti02復(fù)合氧化物紫外屏蔽劑，這種屏蔽劑有很好的分散性能和紫 外吸收能力和耐候性，而且避免了二氧化鈦應(yīng)用中的泛藍現(xiàn)象。專利 CN1614133A公開了一種有機溶劑改性的二氧化鈦溶膠對棉織物進行防紫外整 理的方法，該方法克服了常規(guī)納米顆粒在織物上易聚集，易泳移和結(jié)合力弱的 缺點，同時發(fā)揮出納米粒子特有的性能。CN165473A中制備了一種鈦溶膠并用 于對棉織物進行抗菌整理，經(jīng)溶膠處理過的棉織物擁有優(yōu)異、持久的抗菌性能， 且具有釋放負離子的效應(yīng)，對織物的手感和強力無副作用。專利CN101187079A 中公開了一種抗菌防紫外復(fù)合功能的纖維，這種纖維是將納米Ti02、納米Si02、
納米ZnO和納米級AgN03作為纖維母粒，通過熔融高速擠壓紡絲制得的，這種 纖維具有很好的防紫外和抗菌效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種Gemini型復(fù)合溶膠。
本發(fā)明的另一 目的是提供一種Gemini型復(fù)合溶膠的制備方法，該方法選用 Gemini陽離子型的化合物、硅和鈦前驅(qū)體、催化劑、溶劑、水，可在室溫或較 低溫度下制備復(fù)合溶膠液。
本發(fā)明還有一個目的是提供一種上述復(fù)合溶膠在棉織物防紫外/抗菌復(fù)合整 理上的應(yīng)用，即采用本發(fā)明的復(fù)合溶膠整理液對對織物進行浸漬或浸軋?zhí)幚恚?再經(jīng)熱處理，整理液中的硅溶膠在纖維表面形成一層薄膜，將一些有防紫外作 用的二氧化鈦納米顆粒和一些有抗菌作用的Gemini陽離子錨固在凝膠膜中，使 織物具有良好的防紫外線和抗菌效果。
與傳統(tǒng)的防紫外線和抗菌工藝相比，本發(fā)明有以下特點
1. 這種溶膠凝膠防紫外線/抗菌復(fù)合整理液制備工藝簡單，反應(yīng)易于控制， 環(huán)保節(jié)能；
2. 制備的復(fù)合溶膠粒徑小，在織物上形成的薄膜很均勻，具有良好的屏蔽紫 外線和抗菌的性能，并且對織物的手感和物理機械性能影響不大；
3. 這種溶膠凝膠防紫外/抗菌劑劑為水性織物整理液，組分簡單，使用方便， 適用于常規(guī)的整理設(shè)備和基本工藝；
4. 特別是本方法將防紫外和抗菌兩種整理結(jié)合在一起，縮短了工藝流程， 大大的節(jié)省了人力物力，非常符合了現(xiàn)代工業(yè)節(jié)能環(huán)保的理念要求。
本發(fā)明所涉及的鈦前驅(qū)體是鈦酸乙酯、鈦酸正丙酯、鈦酸正丁酯、鈦酸四 丁酯、鈦酸異丁酯和鈦酸異丙酯等鈦酸酯；發(fā)明中所涉及的硅前驅(qū)體是正硅酸 乙酯、正硅酸丙酯、正硅酸丁酯、硅酸異丁酯和硅酸異丙酯等硅酸酯。
本發(fā)明中所述的Gemini陽離子化合物可以是2-二丙醇胺-雙(十四垸基二 甲基氯化銨)、二亞甲基-雙(十二垸基二甲基溴化銨)、四亞甲基-雙(十六垸基 二甲基氯化銨)、六亞甲基-雙(十六垸基二甲基溴化銨)等。
本發(fā)明中的催化劑可以是鹽酸、甲酸、硫酸、硝酸、醋酸等。
本發(fā)明中的溶劑可以是乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、乙二醇等。
本發(fā)明所采用的織物是市場上的常規(guī)織物，適用于本發(fā)明的織物主要有棉 織物及其混紡織物。
具體實施例方式
通過以下的實施例將有助于進一步的理解本發(fā)明，但不能限定本發(fā)明的內(nèi)容。
(1) 向三頸燒瓶中依次加入溶劑30-42份、硅酸酯20-38份、水15-30份和Gemini
陽離子化合物1-5份。在磁力攪拌器上(50-600r/min)攪拌2-35min，在此條件 下將1-3份濃度為0.01mol/L的催化劑以20-80drop/min的速度滴加到上述混 合液中。滴加完成后，調(diào)整磁力攪拌器的轉(zhuǎn)速(100-600r/min)，在室溫下連續(xù) 攪拌24h，即得到一種Gemini型陽離子硅溶膠。
(2) 向三頸燒瓶中依次加入溶劑30-54份、鈦酸酯15-26份、水10-30份。在磁 力攪拌器上(50-600r/min)攪拌2-35min，在此條件下將5-10份濃度為0.01mol/L 的催化劑以20-80drop/min的速度滴加到上述混合液中。滴加完成后，調(diào)整磁 力攪拌器的轉(zhuǎn)速(100-600r/min)，在室溫下連續(xù)攪拌8h，即得到一種二氧化 鈦溶膠。
(3) 取1-20份的Gemini陽離子型硅溶膠，溶于20-70份的去離子水中，在磁力 攪拌器上(50-900r/min)攪拌3-40min，在此條件下將5-35份的制得的二氧化鈦 溶膠以10-90drop/min的速度滴加到上述混合液中。滴加完成后，調(diào)整磁力攪 拌器的轉(zhuǎn)速(100-900r/min)，在室溫下連續(xù)攪拌3h，即得到一種Gemini型 陽離子TiCySi02溶膠的防紫外線/抗菌復(fù)合整理液。
(4) 用此復(fù)合整理液通過浸漬、 一浸一軋或者兩浸兩軋的方式對機織物進行防紫 外/抗菌復(fù)合整理，用浸漬方式對針織物進行防紫外/抗菌復(fù)合整理，復(fù)合整理 液的濃度為0.5-5% (o.w.f)，處理溫度為50-80°C，處理時間為30-50min。浸 軋的方式復(fù)合整理液濃度為1-8%,軋余率60-100%。整理完成后，織物在 60-8(TC預(yù)烘，然后在120-200'C焙烘3-15min。
(5) 測試方法，具體分述如下
① 防紫外性能測試
采用分光光度計法來測試織物的紫外線透射性能，采用紫外線透過率(也 稱透射比，指有試樣時的UV透射輻射通量與無試樣時的UV透射輻射通量之比) 來作為防紫外性能的評價指標(biāo)。
② 抗菌性能測試
抗菌性能參照AATCC100-2004標(biāo)準(zhǔn)測試。
③ 強力測試
參照GB/T 3923.1 — 1997《紡織品織物拉伸性能第1部分斷裂強力和斷裂 伸長率的測定條樣法》測試。
白度測定
wsD-m型白度儀測定織物的白度，以亨利白度值表示。
(6)實施例
實例1 Gemini型陽離子Ti02/Si02復(fù)合溶膠的制備 向三頸燒瓶中依次加入乙醇40份、正硅酸乙酯30份、水27份和二亞甲基 -雙(十六垸基二甲基氯化銨)1份。在磁力攪拌器上500r/min攪拌15min，在 此條件下將2份濃度為0.01mol/L的鹽酸以40drop/min的速度滴加到上述混合液 中。滴加完成后，調(diào)整磁力攪拌器的轉(zhuǎn)速500r/min，在室溫下連續(xù)攪拌24h，即 得到一種Gemini型硅溶膠。
向三頸燒瓶中依次加入乙醇50份、鈦酸四丁酯25份、水20份。在磁力攪 拌器上600r/min攪拌15min，在此條件下將5份濃度為0.01mol/L的鹽酸以 40drop/min的速度滴加到上述混合液中。滴加完成后，調(diào)整磁力攪拌器的轉(zhuǎn)速 500r/min，在室溫下連續(xù)攪拌8h，即得到一種二氧化鈦溶膠。
取15份的Gemini型陽離子硅溶膠，溶于65份的去離子水中，在磁力攪拌 器上800r/min攪拌3-40min，在此條件下將20份的制得的二氧化鈦溶膠以 60drop/min的速度滴加到上述混合液中。滴加完成后，調(diào)整磁力攪拌器的轉(zhuǎn)速 (800r/min，在室溫下連續(xù)攪拌3h，即得到一種Gemini型陽離子1102/&02溶膠 的防紫外線/抗菌復(fù)合整理液。
實例2純棉機織物浸漬法防紫外線/抗菌整理 選用布樣為經(jīng)過退漿、精練、漂白的純棉平紋機織物(20texx20tex)。 具體的工藝如下
取2g經(jīng)過退漿、精練、漂白的純棉平紋機織物(20texx20tex)，放入Gemini 型復(fù)合TKVSiO2復(fù)合溶膠中處理60min，將整理后的織物在鼓風(fēng)烘箱內(nèi)6(TC烘 干，再在15(TC下焙烘3min。
經(jīng)上述方法整理過的棉織物的紫外光透過率在UVA波段接近于15.5%， UVB波段接近于2.5%， UVC波段則接近于1%，即織物具有較好的抗紫外效果； 測得布樣對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑菌率分別為92.1%， 90.5%，即織物 具有較好的抗菌效果。處理前后布樣強力由798N變?yōu)?53N，白度則由93.89 變?yōu)?3.25，即這種整理過程對織物的強力和白度影響不是很大。
實例3純棉機織物浸軋法防紫外線/抗菌整理
選用布樣為經(jīng)過退漿、精練、漂白的純棉府綢機織物(40texx40tex)。
具體工藝如下
取2g經(jīng)過退漿、精練、漂白的純棉府綢機織物(40texX40tex)，放入Gemini 型復(fù)合Ti(VSi02復(fù)合溶膠中采用兩浸兩軋的方式處理，軋余率為65%，將整
理后的織物在鼓風(fēng)烘箱內(nèi)6(TC烘干，再在150。C下焙烘3min。
經(jīng)上述方法整理過的棉織物的紫外光透過率在UVA波段接近于15%, UVB 波段接近于2%， UVC波段則接近于P/。，即織物具有較好的抗紫外效果；測得 布樣對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑菌率分別為93.1%， 90.5%，即織物具有 較好的抗菌效果。處理前后布樣強力由812N變?yōu)?77N，白度則由93.72變?yōu)?92.87。
實例4純棉針織物浸漬法防紫外線/抗菌整理 選用的布樣為經(jīng)過退漿、精練、漂白的全棉精梳針織物(27.8tex)。 取2g將經(jīng)過退漿、精練、漂白的全棉精梳針織物(27.8tex)放入Gemini 型復(fù)合TiO2/SiO2復(fù)合溶膠中處理60min，將整理后的織物在鼓風(fēng)烘箱內(nèi)60'C烘 干，再在15(TC下焙烘3min。
經(jīng)上述方法整理過的棉織物的紫外光透過率在UVA波段接近于15.8%， UVB波段接近于1.6。/。， 1^(:波段則接近于1.2%，即織物具有較好的抗紫外效 果；測得布樣對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑菌率分別為96.8%， 95.5%，即 織物具有較好的防紫外線效果。處理前后布樣強力由754N變?yōu)?21N，白度則 由93.74變?yōu)?3.35，對織物的強力和白度影響較小。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合溶膠液，由以下物質(zhì)組成硅和鈦前驅(qū)體、Gemini陽離子化合物、水、催化劑和溶劑。
2. 本發(fā)明所涉及的鈦前驅(qū)體是鈦酸乙酯、鈦酸正丙酯、鈦酸正丁酯、鈦酸四 丁酯、鈦酸異丁酯和鈦酸異丙酯等鈦酸酯；發(fā)明中所涉及的硅前驅(qū)體是正硅酸乙 酯、正硅酸丙酯、正硅酸丁酯、硅酸異丁酯和硅酸異丙酯等硅酸酯。
3. 本發(fā)明中所述的Gemini陽離子化合物可以是2-二丙醇胺-雙(十四烷基二 甲基氯化銨)、二亞甲基-雙(十二垸基二甲基溴化銨)、四亞甲基-雙(十六烷基 二甲基氯化銨)、六亞甲基-雙(十六烷基二甲基溴化銨)等。
4. 本發(fā)明中的催化劑可以是鹽酸、甲酸、硫酸、硝酸、醋酸等。
5. 本發(fā)明中的溶劑可以是乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、乙二醇等。
6. 如權(quán)利要求書1所述的復(fù)合溶膠液的制備方法，其特征是采用如下方法制 備Gemini陽離子型硅溶膠向三頸燒瓶中依次加入溶劑30-42份、硅酸酯20-38 份、水15-30份和Gemini陽離子化合物1-5份。在磁力攪拌器上(50-600r/min)攪 拌2-35min，在此條件下將1-3份濃度為0.01mol/L的催化劑以20-80drop/min的 速度滴加到上述混合液中。滴加完成后，調(diào)整磁力攪拌器的轉(zhuǎn)速(100-600r/min)， 在室溫下連續(xù)攪拌24h，即得到一種Gemini陽離子型硅溶膠。
7. 如權(quán)利要求書1所述的復(fù)合溶膠液的制備方法，其特征是采用如下方法制 備二氧化鈦溶膠向三頸燒瓶中依次加入溶劑30-54份、鈦酸酯15-26份、水10-30 份。在磁力攪拌器上(50-600r/min)攪拌2-35min，在此條件下將5-10份濃度為 0.1mol/L的催化劑以20-80drop/min的速度滴加到上述混合液中。滴加完成后，調(diào) 整磁力攪拌器的轉(zhuǎn)速(100-600r/min)，在室溫下連續(xù)攪拌8h，即得到一種二氧化 鈦溶膠。
8. 如權(quán)利要求書1所述的復(fù)合溶膠液的制備方法，其特征是采用如下方法制 備Gemini型陽離子1102/8102溶膠取1-20份的如權(quán)利書7所述的Gemini陽離 子型硅溶膠，溶于20-70份的去離子水中，在磁力攪拌器上(50-900r/min)攪拌 3-40min，在此條件下將5-35份的如權(quán)利書8所述的二氧化鈦溶膠以10-90drop/min 的速度滴加到上述混合液中。滴加完成后，調(diào)整磁力攪拌器的轉(zhuǎn)速(100-900r/min)，在室溫下連續(xù)攪拌3h，即得到一種Gemini型陽離子Ti02/Si02溶膠的防紫外線/抗菌復(fù)合整理液。
9. 如權(quán)利要求書1所述的復(fù)合整理液在棉織物防紫外線/抗菌復(fù)合整理上的 應(yīng)用,其特征是采用如下處理方法用此復(fù)合溶膠整理液對棉機織物和針織物通過浸漬或浸軋的方式進行防紫外線/抗菌復(fù)合整理。浸漬的方式整理液的濃度為 0.5-5% (o.w.f)，處理溫度為50-80。C，處理時間為30-50min。浸軋的方式整理液 濃度為l-8。/。，軋余率60-100。/。。整理完成后，織物在60-80。C預(yù)烘，然后在120-20(TC 焙烘3-15min。
10.如權(quán)利要求書1所述的復(fù)合溶膠整理液，其特征在于所適應(yīng)的織物為棉織 物及其混紡織物。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種Gemini型陽離子TiO₂/SiO₂復(fù)合溶膠的制備及其在棉織物防紫外線/抗菌復(fù)合整理上應(yīng)用的方法，屬于紡織化工技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明選用硅和鈦前驅(qū)體、Gemini陽離子化合物、水、催化劑和溶劑制備了用于棉織物防紫外線/抗菌整理的Gemini型陽離子TiO₂/SiO₂復(fù)合溶膠。這種復(fù)合溶膠合成工藝簡單，反應(yīng)易于控制，產(chǎn)品純度高，成本低廉，環(huán)保節(jié)能，粒徑小于10nm，整理后在織物上形成均勻薄膜，可以賦予織物良好的屏蔽紫外線和抗菌的性能，并且對其服用性能影響不大。
文檔編號D06M11/00GK101363190SQ20081015600
公開日2009年2月11日 申請日期2008年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月26日
發(fā)明者張文娟, 王潮霞 申請人:江南大學(xué)