專利名稱：一種采用四氯化鈦對滌綸織物表面進(jìn)行改性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于功能紡織材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種滌綸織物的改性方法，具體涉及一種采用四氯化鈦對滌綸織物表面進(jìn)行改性的方法。
背景技術(shù)：
納米二氧化鈦粉體作為重要的無機(jī)功能材料，具有較高的光催化活性、良好的耐氣候性和較強(qiáng)的紫外線屏蔽能力，并能產(chǎn)生奇特的顏色效應(yīng)，在廢水處理、防曬護(hù)膚、涂料、 傳感器、功能陶瓷和光催化劑等領(lǐng)域備受人們關(guān)注。但是仍面臨著一系列的問題，如制備過程復(fù)雜，成本高，不易在非極性介質(zhì)中分散，在極性介質(zhì)中易凝聚，這些缺點(diǎn)直接影響著其性能的發(fā)揮。
現(xiàn)有的對滌綸織物表面進(jìn)行改性的方法主要有兩種。一是制備含有納米顆粒的功能性纖維，即在紡絲過程中將納米顆粒分散在化纖原材料中，再紡絲成纖，其優(yōu)點(diǎn)是性能持久，缺點(diǎn)是納米顆粒與聚合物材料親和性較差，納米顆粒分散不均勻，團(tuán)聚現(xiàn)象嚴(yán)重，大部分納米顆粒包埋在纖維基體中，纖維表面的納米顆粒很少，因此功能性大幅下降；二是采用后整理工藝將納米顆粒整理到織物表面，通常需要使用粘合劑和助劑等原料，因此也同樣面臨著納米顆粒團(tuán)聚的問題，而且整理后的織物耐洗滌牢度不好，織物的使用性能受到影響，手感明顯變差。如何在紡織纖維基體表面直接制備出納米顆粒是紡織工業(yè)中急需解決的難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種采用四氯化鈦對滌綸織物表面進(jìn)行改性的方法，解決了現(xiàn)有改性方法的納米顆粒易團(tuán)聚和涂層織物手感差的問題。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種采用四氯化鈦對滌綸織物表面進(jìn)行改性的方法，具體按照以下步驟實(shí)施
步驟1 將待改性的滌綸織物在溫度為60 90°C條件下分別用去離子水和濃度為95% 的無水乙醇反復(fù)超聲振蕩清洗，烘干備用；
步驟2 按照質(zhì)量比為2 4 :1稱取步驟1得到的處理后的滌綸織物和四氯化鈦，按照體積比去離子水四氯化鈦為1 :10 100，將稱取的四氯化鈦溶于去離子水，得到四氯化鈦水溶液，然后將稱取的處理后的滌綸織物浸漬在四氯化鈦水溶液中1 3min，將浸漬有滌綸織物的四氯化鈦水溶液添加到高溫高壓反應(yīng)釜中，并用去離子水填充至反應(yīng)釜體積的 60 80%，密封，將密封好的反應(yīng)釜放入溫度為110 140°C的烘箱中烘干3 6h，待反應(yīng)結(jié)束后取出滌綸織物；
步驟3 將上步得到的反應(yīng)后的滌綸織物，以1 :30 50的浴比，在溫度為70 90°C條件下用洗滌液洗滌10 20min，然后用熱、冷水反復(fù)洗滌，烘干或自然晾干，得到改性后的滌綸織物。
本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，其中步驟3中的洗滌液，是由2g/L的固體皂片、2g/L的純堿溶于水組成的。
本發(fā)明的有益效果是，采用水熱技術(shù)使用四氯化鈦直接在滌綸織物纖維表面負(fù)載納米二氧化鈦薄膜，實(shí)現(xiàn)了滌綸織物纖維表面包覆納米二氧化鈦粉體，可有效防止納米二氧化鈦粉體的團(tuán)聚，顯著增加了納米二氧化鈦與處理對象的接觸面積，通過控制反應(yīng)溫度和時(shí)間，四氯化鈦與去離子水用量等工藝參數(shù)，優(yōu)化了整理工藝，該方法節(jié)省原材料，操作簡便，經(jīng)久耐洗滌。測試結(jié)果表明，四氯化鈦改性后的滌綸織物經(jīng)過30次洗滌之后，仍然具有優(yōu)異的抗紫外線和抗菌性能。



圖1是滌綸織物四氯化鈦水熱改性前的掃描電鏡圖；
圖2是采用本發(fā)明方法對滌綸織物四氯化鈦水熱改性后的掃描電鏡圖； 圖3是對滌綸織物四氯化鈦水熱改性前、改性后X射線衍射曲線； 圖4是本發(fā)明實(shí)施例1滌綸織物四氯化鈦水熱改性前、改性后紫外線反射光譜曲線； 圖5是本發(fā)明實(shí)施例2滌綸織物四氯化鈦水熱改性前、改性后紫外線反射光譜曲線； 圖6是本發(fā)明實(shí)施例3滌綸織物四氯化鈦水熱改性前、改性后紫外線反射光譜曲線。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
本發(fā)明采用四氯化鈦對滌綸織物表面進(jìn)行改性的方法，具體按照以下步驟實(shí)施 步驟1 將待改性的滌綸織物在溫度為60 90°C條件下分別用去離子水和濃度為95%
的無水乙醇反復(fù)超聲振蕩清洗，然后烘干備用。
步驟2 按照質(zhì)量比為2 4 :1稱取步驟1得到的處理后的滌綸織物和四氯化鈦， 按照體積比去離子水四氯化鈦為1 :10 100，將稱取的四氯化鈦溶于去離子水，得到四氯化鈦水溶液，然后將稱取的處理后的滌綸織物浸漬在四氯化鈦水溶液中1 3min，將浸漬有滌綸織物的四氯化鈦水溶液添加到高溫高壓反應(yīng)釜中，并用去離子水填充至反應(yīng)釜體積的60 80%，密封，將密封好的反應(yīng)釜放入溫度為110 140°C的烘箱中烘干3 6h，待反應(yīng)結(jié)束后取出滌綸織物。
步驟3 將上步得到的反應(yīng)后的滌綸織物，以1 :30 50的浴比，在70 90°C條件下用洗滌液洗滌10 20min，然后用熱、冷水反復(fù)洗滌，烘干或自然晾干，得到改性后的滌綸織物。其中的洗滌液，是由2g/L的固體皂片、2g/L的純堿溶于水組成的。
根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T8629-2001《紡織品試驗(yàn)用家庭洗滌和干燥程序》對四氯化鈦水熱改性后的滌綸織物進(jìn)行洗滌和干燥(選用A型洗衣機(jī)，4A洗滌程序，A型干燥程序)，并根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T18830-2009《紡織品防紫外線性能的評定》測定四氯化鈦水熱改性后的滌綸織物防紫外線性能。經(jīng)過30次標(biāo)準(zhǔn)洗滌之后，改性后的滌綸織物在UVB和UVA波段的光譜透射比T<4. 0%，紫外線防護(hù)系數(shù)UPF>50，可以用作防紫外線產(chǎn)品。
根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T20944. 2-2007《紡織品抗菌性能的評價(jià)第2部分吸收法》 測定四氯化鈦水熱改性后的滌綸織物抗菌效果。改性后的滌綸織物對金黃色葡萄球菌 (ATCC6538)和大腸桿菌(8099)的抑菌率均在95%以上，四氯化鈦改性滌綸織物具有抗菌效^ ο 四氯化鈦和去離子水用量比例、水熱反應(yīng)溫度和時(shí)間都影響著產(chǎn)物晶相、晶化程度、形貌以及粒子尺寸。四氯化鈦和去離子水用量比例控制在1 :10 1 :100之間時(shí)，可以得到物理化學(xué)穩(wěn)定性好的金紅石相二氧化鈦，纖維表面包覆一定厚度的納米二氧化鈦薄膜，顆粒不會發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，同時(shí)溶液中不會沉積太多的納米顆粒，并且與纖維結(jié)合牢固； 高于1 :10時(shí)，原材料四氯化鈦用量太大造成浪費(fèi)，納米二氧化鈦又多以顆粒狀形式沉積在溶液中，纖維表面粘附的二氧化鈦太厚，而且附著牢度不好，使用過程中納米顆粒容易脫落；低于1:100時(shí)，溶液中殘存的納米二氧化鈦顆粒很少，但纖維表面粘附的二氧化鈦太少，沒有形成連續(xù)的薄膜，防紫外線和抗菌性能會受到明顯影響。反應(yīng)溫度和時(shí)間主要影響產(chǎn)物的晶化程度和晶體的形貌、尺寸，對生成的晶相也有一些影響。水熱反應(yīng)溫度控制在 110 140°C之間，可以生成球形、粒度在20nm左右的金紅石相二氧化鈦顆粒；低于110°C 時(shí)，不會生成金紅石相二氧化鈦，達(dá)不到防紫外線、抗菌目的；高于140°C時(shí)，處理后的織物手感明顯發(fā)硬，織物強(qiáng)度損傷較大，喪失了使用性能。水熱反應(yīng)時(shí)間控制在3 6h之間，可以在纖維表面生成金紅石相納米二氧化鈦薄膜；低于3h時(shí)，會影響納米二氧化鈦的晶化程度，防紫外線性能不好；高于6h時(shí)，生成的二氧化鈦顆粒會發(fā)生團(tuán)聚，粒度明顯增大，表面粗糙度增加易造成脫落。
圖1是滌綸織物四氯化鈦水熱改性前的掃描電鏡圖，圖2是采用本發(fā)明方法對滌綸織物四氯化鈦水熱改性后的掃描電鏡圖，圖3是對滌綸織物四氯化鈦水熱改性前、改性后X射線衍射曲線，從圖中可以看出，未改性的滌綸纖維表面十分光滑、潔凈，沒有其他附著物存在，改性后的滌綸纖維表面包覆了一層顆粒狀的物質(zhì)，粗糙度明顯增加，顆粒尺寸從幾個(gè)微米至十微米不等，而且從高倍電鏡照片可以看到，這些細(xì)小顆粒是由納米級晶粒緊密聚集形成的二次顆粒，晶粒呈球形，大小均勻，平均直徑在15nm左右。滌綸織物經(jīng)過改性之后出現(xiàn)了二氧化鈦的衍射峰，在(110)、(101)和(211)晶面處的衍射峰強(qiáng)度較強(qiáng)，有明顯的取向性，對照標(biāo)準(zhǔn)圖譜可知，纖維表面包覆的納米二氧化鈦顆粒為晶化程度高的純金紅石相結(jié)構(gòu)。由XRD半高寬化法，根據(jù)Scherrer公式，求取晶粒平均尺寸D=K λ/( β cos θ )， 其中Κ=0.89，λ =0. 1541nm, β為半高寬，θ為Bragg角。按(110)衍射峰求得晶粒的粒徑為10. 2nm，依據(jù)(101)衍射峰求得晶粒的粒徑為15. 8nm，平均粒徑在13nm，與電鏡觀察結(jié)果比較接近。
實(shí)施例1
分別稱取IOg的滌綸織物和5g的四氯化鈦。滌綸織物用80°C體積比為1 :1的去離子水和無水乙醇溶液在50KHz功率100W條件下超聲振蕩洗滌30min，60°C烘干；四氯化鈦按1 10的比例用去離子水進(jìn)行稀釋；然后將滌綸織物浸漬在四氯化鈦溶液中3min，隨即添加到高溫高壓反應(yīng)釜中，并用去離子水填充至反應(yīng)釜體積的80%，將密封好的反應(yīng)釜放入iio°c 的烘箱中處理3h ；待反應(yīng)結(jié)束后，用2g/L皂片，2g/L純堿溶液，以1 :30浴比在90°C條件下洗滌15min，接著用95°C熱水、冷水反復(fù)洗滌，80°C烘干。圖4是滌綸織物采用該工藝處理前、后的紫外線反射光譜曲線。可以看出，滌綸織物經(jīng)過四氯化鈦水熱改性之后(30次洗滌后)，對UVB波段(280 315nm)紫外線的平均吸收能力提高了約6%，對UVA波段(315 400nm)紫外線平均吸收能力提高了 30%左右。
根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T8629-2001對四氯化鈦水熱改性后的滌綸織物進(jìn)行洗滌和干燥(選用A型洗衣機(jī)，4A洗滌程序，A型干燥程序)，并根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T18830-2009測定四氯化鈦水熱改性后的滌綸織物防紫外線性能。經(jīng)過30次洗滌之后，改性后的滌綸織物在UVB和UVA波段的光譜透射比T=3. 8%，紫外線防護(hù)系數(shù)UPF=52。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/ T20944. 2-2007測定四氯化鈦水熱改性后的滌綸織物抗菌效果。改性后的滌綸織物對金黃色葡萄球菌的抑菌率為96. 4%，對大腸桿菌的抑菌率為97. 8%，具有抗菌效果。
實(shí)施例2
分別稱取15g的滌綸織物和5g的四氯化鈦。滌綸織物用60°C體積比為1 :1的去離子水和無水乙醇溶液在50KHz功率100W條件下超聲振蕩洗滌30min，60°C烘干；四氯化鈦按1 :100的比例用去離子水進(jìn)行稀釋；然后將滌綸織物浸漬在四氯化鈦溶液中2min，隨即添加到高溫高壓反應(yīng)釜中，并用去離子水填充至反應(yīng)釜體積的70%，將密封好的反應(yīng)釜放入 140°C的烘箱中處理6h;待反應(yīng)結(jié)束后，用2g/L皂片，2g/L純堿溶液，以1 :40浴比在80°C條件下洗滌20min，接著用95°C熱水、冷水反復(fù)洗滌，80°C烘干。圖5是滌綸織物采用該工藝處理前、后的紫外線反射光譜曲線?？梢钥闯?，滌綸織物經(jīng)過四氯化鈦水熱改性之后(30次洗滌后)，對UVB波段(280 315nm)紫外線的平均吸收能力提高了約2%，對UVA波段(315 400nm)紫外線平均吸收能力提高了 12%左右。
根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T8629-2001對四氯化鈦水熱改性后的滌綸織物進(jìn)行洗滌和干燥 (選用A型洗衣機(jī)，4A洗滌程序，A型干燥程序)，并根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T18830-2009測定四氯化鈦水熱改性后的滌綸織物防紫外線性能。經(jīng)過30次洗滌之后，改性后的滌綸織物在UVB和UVA波段的光譜透射比T=3. 6%，紫外線防護(hù)系數(shù)UPF=50。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/ T20944. 2-2007測定四氯化鈦水熱改性后的滌綸織物抗菌效果。改性后的滌綸織物對金黃色葡萄球菌的抑菌率為93. 9%，對大腸桿菌的抑菌率為94. 7%，具有抗菌效果。
實(shí)施例3
分別稱取20g的滌綸織物和5g的四氯化鈦。滌綸織物用90°C體積比為1 :1的去離子水和無水乙醇溶液在50KHz功率100W條件下超聲振蕩洗滌30min，60°C烘干；四氯化鈦按1 80的比例用去離子水進(jìn)行稀釋；然后將滌綸織物浸漬在四氯化鈦溶液中l(wèi)min，隨即添加到高溫高壓反應(yīng)釜中，并用去離子水填充至反應(yīng)釜體積的60%，將密封好的反應(yīng)釜放入120°C 的烘箱中處理5h ；待反應(yīng)結(jié)束后，用2g/L皂片，2g/L純堿溶液，以1 :50浴比在70°C條件下洗滌lOmin，接著用95°C熱水、冷水反復(fù)洗滌，80°C烘干。圖6是滌綸織物采用該工藝處理前、后的紫外線反射光譜曲線?？梢钥闯?，滌綸織物經(jīng)過四氯化鈦水熱改性之后(30次洗滌后)，對UVB波段(280 315nm)紫外線的平均吸收能力提高了約6%，對UVA波段(315 400nm)紫外線平均吸收能力提高了 30%左右。
根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T8629-2001對四氯化鈦水熱改性后的滌綸織物進(jìn)行洗滌和干燥(選用A型洗衣機(jī)，4A洗滌程序，A型干燥程序)，并根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T18830-2009測定四氯化鈦水熱改性后的滌綸織物防紫外線性能。經(jīng)過30次洗滌之后，改性后的滌綸織物在UVB和UVA波段的光譜透射比T=3. 5%，紫外線防護(hù)系數(shù)UPF=51。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/ T20944. 2-2007測定四氯化鈦水熱改性后的滌綸織物抗菌效果。改性后的滌綸織物對金黃色葡萄球菌的抑菌率為95. 2%，對大腸桿菌的抑菌率為96. 3%，具有抗菌效果。
本發(fā)明采用四氯化鈦對滌綸織物表面進(jìn)行改性的方法，使用四氯化鈦在水熱條件下直接在滌綸織物纖維表面負(fù)載納米二氧化鈦薄膜，根據(jù)四氯化鈦與去離子水用量，反應(yīng)溫度和時(shí)間等因素對負(fù)載效果的影響，優(yōu)化出了最佳處理工藝。測試結(jié)果表明，改性后的滌綸織物具備較強(qiáng)的抗紫外線和抗菌性能，耐洗滌性能良好。該處理工藝安全無污染，生產(chǎn)效率高，操作簡便，節(jié)省原材料，對滌綸織物手感和透氣等性能影響不明顯。
權(quán)利要求
1.一種采用四氯化鈦對滌綸織物表面進(jìn)行改性的方法，其特征在于，具體按照以下步 驟實(shí)施步驟1 將待改性的滌綸織物在溫度為60 90°C條件下分別用去離子水和濃度為95% 的無水乙醇反復(fù)超聲振蕩清洗，烘干備用；步驟2 按照質(zhì)量比為2 4 :1稱取步驟1得到的處理后的滌綸織物和四氯化鈦，按 照體積比去離子水四氯化鈦為1 :10 100，將稱取的四氯化鈦溶于去離子水，得到四氯化 鈦水溶液，然后將稱取的處理后的滌綸織物浸漬在四氯化鈦水溶液中1 3min，將浸漬有 滌綸織物的四氯化鈦水溶液添加到高溫高壓反應(yīng)釜中，并用去離子水填充至反應(yīng)釜體積的 60 80%，密封，將密封好的反應(yīng)釜放入溫度為110 140°C的烘箱中烘干3 6h，待反應(yīng) 結(jié)束后取出滌綸織物；步驟3 將上步得到的反應(yīng)后的滌綸織物，以1 :30 50的浴比，在溫度為70 90°C條 件下用洗滌液洗滌10 20min，然后用熱、冷水反復(fù)洗滌，烘干或自然晾干，得到改性后的 滌綸織物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用四氯化鈦對滌綸織物表面進(jìn)行改性的方法，其特征在 于，所述的步驟3中的洗滌液，是由2g/L的固體皂片、2g/L的純堿溶于水組成的。
全文摘要
本發(fā)明公開的一種采用四氯化鈦對滌綸織物表面進(jìn)行改性的方法，將滌綸織物在60～90℃條件下用去離子水和無水乙醇超聲振蕩清洗，按照質(zhì)量比為2～41稱取滌綸織物和四氯化鈦，按照體積比去離子水四氯化鈦為110～100，將四氯化鈦溶于去離子水，然后將滌綸織物浸漬在四氯化鈦水溶液中1～3min，添加到高溫高壓反應(yīng)釜中，用去離子水填充至反應(yīng)釜體積的60～80%，密封，放入110～140℃的烘箱中處理3～6h，將反應(yīng)后的滌綸織物，以130～50的浴比，在70～90℃條件下用洗滌液洗滌10～20min，用熱、冷水反復(fù)洗滌，烘干或自然晾干，得到改性后的滌綸織物。本發(fā)明方法，安全無污染，生產(chǎn)效率高，操作簡便，節(jié)省原材料，對滌綸織物手感和透氣等性能影響不明顯。
文檔編號D06M101/32GK101845746SQ20101019261
公開日2010年9月29日 申請日期2010年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月7日
發(fā)明者張輝, 楊璐 申請人:西安工程大學(xué)