專利名稱：一種織物的二氧化硅納米雜化溶膠熱致變色整理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于熱致變色整理領(lǐng)域，特別涉及一種織物的二氧化硅納米雜化溶膠熱致變色整理方法。
背景技術(shù)：
硅溶膠是溶膠-凝膠工藝最重要的膠體材料之一，它是指1 IOOnm 二氧化硅膠體粒子在液態(tài)介質(zhì)中均勻分散形成的膠體溶液。在化工中，硅溶膠亦稱硅酸溶膠，是一種白色或微帶藍色乳光的膠體溶液，由于其主要成分是膠體形態(tài)的二氧化硅，因此呈現(xiàn)出化學(xué)惰性，無臭、無味、無毒、無腐蝕性，其分子式為mSiA · nH20, Si2O以膠團形式均勻分散在水或有機溶劑中，外觀多呈乳白色或淡青透明的溶液狀。目前，硅溶膠紡織品中的應(yīng)用主要是抗菌涂層整理、緩釋型芳香整理、固色整理，這些嘗試都為其在熱致變色整理方面的實踐提供了依據(jù)。熱致變色材料是在一定溫度范圍內(nèi)，其顏色隨溫度的改變而發(fā)生明顯變化的功能材料。熱致變色材料的全面研究和應(yīng)用，迄今已經(jīng)有六、七十年的發(fā)展歷史，當(dāng)前，美、日、歐等國處于領(lǐng)先地位，我國尚處于起步階段。熱致變色材料的發(fā)展自八十年代以來逐漸趨向于低溫和可逆兩個方面。低溫可逆有機熱致變色材料在各類熱變色材料中綜合性能最優(yōu)， 成為目前熱致變色材料研究和應(yīng)用的熱點。但由于其對于織物親和力較差、穩(wěn)定性差，并且在使用時需要輔助使用顯色劑和溶劑，因此，其在紡織品中的應(yīng)用受到限制，目前主要用于商業(yè)發(fā)票、情報記錄、以及作為酸堿指示劑使用，但根據(jù)其發(fā)色原理將其包裹于硅凝膠中進行紡織品熱致變色整理也是具有可行性的。目前，熱致變色材料應(yīng)用于紡織品的主要制備方法主要有三種一、將熱敏變色劑充填到纖維內(nèi)部，由融熔共混紡絲液制成。二、將含熱敏變色微膠囊的聚合物溶液涂于纖維表面，并經(jīng)熱處理使溶液成凝膠狀來獲得可逆的熱致變色功效。三、將熱敏化合物摻到染料中去，再印染到織物上。染料由粘合劑樹脂的微小膠囊組成，每個膠囊都有液晶，液晶能隨溫度的變化而呈現(xiàn)不同的折射率，使服裝變幻出多種色彩。目前，熱致變色材料應(yīng)用于紡織品的主要使用微膠囊法。微膠囊中含有特殊色素和發(fā)色劑，在一定的溫度下，反復(fù)進行結(jié)合而發(fā)色。通過對膠囊壁材結(jié)構(gòu)的控制，對應(yīng)用于紡織品的功能活性因子根據(jù)需求進行一定程度的隔離，避免可逆低溫變色材料在后整理及使用過程中受強酸性、強堿性及環(huán)境雜質(zhì)污染等因素的影響。但是，微膠囊技術(shù)有一個缺陷——所使用的壁材一般是有機化合物，其產(chǎn)物的機械性能較差、不耐高溫、化學(xué)穩(wěn)定性不夠，而將其整理到織物上還需要有粘合劑的輔助，使整理后產(chǎn)品的手感、透氣性都受到一定影響。而制備微膠囊所需的復(fù)雜工藝條件也使其使用受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種織物的二氧化硅納米雜化溶膠熱致變色整理方法，該方法整理過程中不需要粘合劑的輔助，降低了熱致變色整理對織物強力、手感的影響，克服了傳統(tǒng)熱致變色整理時微膠囊在織物表面分散不均勻的缺點，具有良好的應(yīng)用前景。本發(fā)明的一種織物的二氧化硅納米雜化溶膠熱致變色整理方法，包括(1)室溫下，將正硅酸四乙酯、硅烷偶聯(lián)劑和醇混合，攪拌均勻后再加入水和酸，使得PH調(diào)節(jié)至2 3，攪拌得納米SW2溶膠，其中，正硅酸四乙酯、硅烷偶聯(lián)劑、醇和水的摩爾比為1 0.1 2 10 30 8 40 ；然后加入與硅溶膠質(zhì)量比為1 10 ；35的熱致變色材料，攪拌后得雜化納米硅溶膠；(2)將織物在上述溶膠整理液中浸漬后，預(yù)烘、焙烘得熱致變色棉織物。所述步驟(1)中的硅烷偶聯(lián)劑為3-(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷 (KH-560)。所述步驟(1)中的醇為乙醇。所述步驟(1)中的酸為鹽酸、硫酸或醋酸。所述步驟(1)中的正硅酸四乙酯、硅烷偶聯(lián)劑、醇和水摩爾比為 1 1. 5 24 40。所述步驟(1)中的熱致變色材料為三芳甲烷苯酞類，與硅溶膠質(zhì)量比為1 30。所述步驟O)中的織物為纖維素織物，或者是天然纖維和合成纖維的混紡織物。所述步驟O)中的預(yù)烘溫度為80°C，焙烘溫度為110°C 160°C。本發(fā)明以正硅酸四乙酯和硅烷偶聯(lián)劑KH-560為前驅(qū)物，先將其溶解在溶劑乙醇中，通過攪拌和緩慢添加鹽酸作為催化劑，使正硅酸四乙酯均勻水解，得到顆粒細小且均勻的膠體溶液。正硅酸四乙酯的水解、縮聚反應(yīng)原理如下R 為 OC2H5 或 OH將水解后形成的溶膠整理到織物上，織物內(nèi)、外表面的溶膠在焙烘過程中，在織物上形成一層具有二維或者三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的納米級凝膠薄膜，將熱致變色材料包裹其中并固定于織物上，從而賦予織物熱致變色功能。本發(fā)明選用正硅酸四乙酯和硅烷偶聯(lián)劑KH-560作為前驅(qū)體制備了含低溫可逆熱致變色材料的納米溶膠，采用浸漬這一適合紡織品的整理方法，只需對紡織品進行110 160°C的熱處理，即可在纖維內(nèi)、外表面形成包裹著熱致變色材料的二維或者三維納米薄膜，在室溫下改變溫度條件下可以使纖維變色。這種熱致變色整理方法與現(xiàn)有的以微膠囊為基礎(chǔ)的熱致變色整理方法不同，它是運用溶膠-凝膠過程在織物上形成包裹有熱致變色材料的納米雜化二氧化硅溶膠粒子薄膜，通過改性劑硅烷偶聯(lián)劑KH-560與織物上的羥基脫水形成牢固的化學(xué)鍵從而固著在織物內(nèi)、外表面，提高其耐水洗性和耐摩擦牢度；而且改性劑中的長鏈結(jié)構(gòu)也將提高納米薄膜的柔韌性?？朔顺Ｒ?guī)整理時微膠囊在織物上易聚集，結(jié)合力弱需要粘合劑的輔助使織物手感變差的缺點，同時發(fā)揮出無機的納米薄膜穩(wěn)定性好、機械性能佳的優(yōu)勢。利用溶膠-凝膠技術(shù)，通過浸漬或浸軋?zhí)幚?，可以在紡織品上形成透明的、粘附性強的納米薄膜。使用不同的前驅(qū)體或者對納米溶膠進行化學(xué)或者物理改性形成不同薄膜可賦予織物不同的性能，如抗磨強度、抗靜電性、粘性/抗粘性、著色、光澤、光致變色、紫外光穩(wěn)定性、生物相容性、生物催化作用、抗菌、抗過敏、生物活性物質(zhì)及香味的釋放。有益效果(1)本發(fā)明焙烘溫度低，只需要在110 160°C焙烘，比傳統(tǒng)溶液膠-凝膠工藝的焙烘溫度低200 600°C ；(2)本發(fā)明采用粗糙表面作為成膜物質(zhì)，在基質(zhì)表面形成薄而透明的二維、三維網(wǎng)絡(luò)雜化納米硅溶膠粒子膜，賦予織物“巢-棲”功能，與采用有機化合物作為壁材的微膠囊相比，二氧化硅薄膜化學(xué)性質(zhì)更加穩(wěn)定、機械性能更加優(yōu)異；(3)本發(fā)明改性劑的加入不僅提高了薄膜的柔韌性，還能與織物上的羥基在一定溫度下發(fā)生脫水反應(yīng)而形成牢固的化學(xué)鍵，提高了整理后織物的耐摩擦、耐水洗效果，整理過程中不需要粘合劑的輔助，降低了熱致變色整理對織物強力、手感的影響；(4)本發(fā)明克服了傳統(tǒng)熱致變色整理時微膠囊在織物表面分散不均勻的缺點，具有良好的應(yīng)用前景。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。實施例1(1)整理液的制備室溫下，將正硅酸四乙酯和硅烷偶聯(lián)劑KH-560溶解于無水乙醇中，在磁力攪拌器上攪拌30min使其混合均勻，在攪拌狀態(tài)下加入1/8用量的去離子水，繼續(xù)攪拌15min形成 A溶液；將另外7/8用量的去離子水與鹽酸混合均勻形成B溶液；在快速攪拌狀態(tài)下將B溶液緩慢滴加到A溶液中，以此調(diào)節(jié)pH = 2，繼續(xù)攪拌2. 5h得到透明的納米SW2溶膠，然后緩慢加入30g三芳甲烷苯酞類熱致變色材料，攪拌30h后得到雜化納米硅溶膠。正硅酸四乙酯、硅烷偶聯(lián)劑、乙醇和水的摩爾比例如下1 1.5 24 40 ；熱致變色材料與硅溶膠質(zhì)量比為1 10。(2)熱致變色整理將全棉府綢4040 X 3372在上述溶膠整理液中浸漬30min，先在鼓風(fēng)烘箱中以80°C預(yù)烘45min，130°C焙烘。(3)熱致變色整理效果測試采用DataCOlor650測色配色儀測定整理后織的變色效果進行測試，對其變色前后的顏色進行比較，得出隨溫度變化產(chǎn)生的最大色差ΔΕ= 18.01。實施例2(1)整理液的制備室溫下，將正硅酸四乙酯和硅烷偶聯(lián)劑ΚΗ-560溶解于無水乙醇中，在磁力攪拌器上攪拌30min使其混合均勻，在攪拌狀態(tài)下加入1/8用量的去離子水，繼續(xù)攪拌15min形成 A溶液；將另外7/8用量的去離子水與硫酸混合均勻形成B溶液；在快速攪拌狀態(tài)下將B溶液緩慢滴加到A溶液中，以此調(diào)節(jié)pH = 3，繼續(xù)攪拌2. 5h得到透明的納米SW2溶膠，然后緩慢加入30g三芳甲烷苯酞類熱致變色材料，攪拌30h后得到雜化納米硅溶膠。正硅酸四乙酯、硅烷偶聯(lián)劑、乙醇和水的摩爾比例如下1 2 30 40 ；熱致變色材料與硅溶膠質(zhì)量比為1 30。(2)熱致變色整理 將全棉府綢4040 X 3372在上述溶膠整理液中浸漬30min，先在鼓風(fēng)烘箱中以80°C 預(yù)烘45min，130°C焙烘。(3)熱致變色整理效果測試采用DataCOlor650測色配色儀測定整理后織的變色效果進行測試，對其變色前后的顏色進行比較，得出隨溫度變化產(chǎn)生的最大色差ΔΕ= 17.45。實施例3(1)整理液的制備室溫下，將正硅酸四乙酯和硅烷偶聯(lián)劑ΚΗ-560溶解于無水乙醇中，在磁力攪拌器上攪拌30min使其混合均勻，在攪拌狀態(tài)下加入1/8用量的去離子水，繼續(xù)攪拌15min形成 A溶液；將另外7/8用量的去離子水與醋酸混合均勻形成B溶液；在快速攪拌狀態(tài)下將B溶液緩慢滴加到A溶液中，以此調(diào)節(jié)pH = 2，繼續(xù)攪拌2. 5h得到透明的納米SW2溶膠，然后緩慢加入30g三芳甲烷苯酞類熱致變色材料，攪拌30h后得到雜化納米硅溶膠。正硅酸四乙酯、硅烷偶聯(lián)劑、乙醇和水的摩爾比例如下1 2 30 40 ；熱致變色材料與硅溶膠質(zhì)量比為1 35。(2)熱致變色整理將全棉府綢4040 X 3372在上述溶膠整理液中浸漬30min，先在鼓風(fēng)烘箱中以80°C 預(yù)烘60min，160°C焙烘。(3)熱致變色整理效果測試采用DataCOlor650測色配色儀測定整理后織的變色效果進行測試，對其變色前后的顏色進行比較，得出隨溫度變化產(chǎn)生的最大色差ΔΕ= 15. 23。實施例4(1)整理液的制備室溫下，將正硅酸四乙酯和硅烷偶聯(lián)劑ΚΗ-560溶解于無水乙醇中，在磁力攪拌器上攪拌30min使其混合均勻，在攪拌狀態(tài)下加入1/8用量的去離子水，繼續(xù)攪拌15min形成 A溶液；將另外7/8用量的去離子水與鹽酸混合均勻形成B溶液；在快速攪拌狀態(tài)下將B溶液緩慢滴加到A溶液中，以此調(diào)節(jié)pH = 2，繼續(xù)攪拌2. 5h得到透明的納米SW2溶膠，然后緩慢加入30g三芳甲烷苯酞類熱致變色材料，攪拌30h后得到雜化納米硅溶膠。正硅酸四乙酯、硅烷偶聯(lián)劑、乙醇和水的摩爾比例如下1 0. 1 10 8 ；熱致變色材料與硅溶膠質(zhì)量比為1 20。(2)熱致變色整理將全棉府綢4040X3372在上述溶膠整理液中浸漬30min，先在鼓風(fēng)烘箱中以 100°C預(yù)烘 45min, 110°C焙烘。(3)熱致變色整理效果測試采用DataCOlOr650測色配色儀測定整理后織的變色效果進行測試，對其變色前后的顏色進行比較，得出隨溫度變化產(chǎn)生的最大色差ΔΕ= 13. 79。實施例5(1)整理液的制備室溫下，將正硅酸四乙酯和硅烷偶聯(lián)劑ΚΗ-560溶解于無水乙醇中，在磁力攪拌器上攪拌30min使其混合均勻，在攪拌狀態(tài)下加入1/8用量的去離子水，繼續(xù)攪拌15min形成 A溶液；將另外7/8用量的去離子水與硫酸混合均勻形成B溶液；在快速攪拌狀態(tài)下將B溶液緩慢滴加到A溶液中，以此調(diào)節(jié)pH = 2，繼續(xù)攪拌2. 5h得到透明的納米SW2溶膠，然后緩慢加入30g三芳甲烷苯酞類熱致變色材料，攪拌30h后得到雜化納米硅溶膠。正硅酸四乙酯、硅烷偶聯(lián)劑、乙醇和水的摩爾比例如下1 1.5 24 40 ；熱致變色材料與硅溶膠質(zhì)量比為1 15。(2)熱致變色整理將全棉府綢4040 X 3372在上述溶膠整理液中浸漬30min，先在鼓風(fēng)烘箱中以80°C 預(yù)烘45min，130°C焙烘。(3)熱致變色整理效果測試采用DataCOlor650測色配色儀測定整理后織的變色效果進行測試，對其變色前后的顏色進行比較，得出隨溫度變化產(chǎn)生的最大色差ΔΕ = 7. 13。實施例6(1)整理液的制備室溫下，將正硅酸四乙酯和硅烷偶聯(lián)劑ΚΗ-560溶解于無水乙醇中，在磁力攪拌器上攪拌30min使其混合均勻，在攪拌狀態(tài)下加入1/8用量的去離子水，繼續(xù)攪拌15min形成 A溶液；將另外7/8用量的去離子水與鹽酸混合均勻形成B溶液；在快速攪拌狀態(tài)下將B溶液緩慢滴加到A溶液中，以此調(diào)節(jié)pH = 2，繼續(xù)攪拌2. 5h得到透明的納米SW2溶膠，然后緩慢加入30g三芳甲烷苯酞類熱致變色材料，攪拌30h后得到雜化納米硅溶膠。正硅酸四乙酯、硅烷偶聯(lián)劑、乙醇和水的摩爾比例如下1 1.5 24 40 ；熱致變色材料與硅溶膠質(zhì)量比為1 10。(2)熱致變色整理將全棉府綢4040 X 3372在上述溶膠整理液中浸漬30min，先在鼓風(fēng)烘箱中以80°C 預(yù)烘45min，130°C焙烘。(3)熱致變色整理效果測試采用DataCOlOr650測色配色儀測定整理后織的變色效果進行測試，對其變色前后的顏色進行比較，得出隨溫度變化產(chǎn)生的最大色差ΔΕ = 5. 18。
權(quán)利要求
1.一種織物的二氧化硅納米雜化溶膠熱致變色整理方法，包括(1)室溫下，將正硅酸四乙酯、硅烷偶聯(lián)劑和醇混合，攪拌均勻后再加入水和酸，使得 PH調(diào)節(jié)至2 3，攪拌得納米SW2溶膠，其中，正硅酸四乙酯、硅烷偶聯(lián)劑、醇和水的摩爾比為1 0.1 2 10 30 8 40 ；然后加入與硅溶膠質(zhì)量比為1 10 ；35的熱致變色材料，攪拌后得雜化納米硅溶膠；(2)將織物在上述溶膠整理液中浸漬后，預(yù)烘、焙烘得熱致變色棉織物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種織物的二氧化硅納米雜化溶膠熱致變色整理方法，其特征在于所述步驟(1)中的硅烷偶聯(lián)劑為3- ，3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種織物的二氧化硅納米雜化溶膠熱致變色整理方法，其特征在于所述步驟(1)中的醇為乙醇。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種織物的二氧化硅納米雜化溶膠熱致變色整理方法，其特征在于所述步驟(1)中的酸為鹽酸、硫酸或醋酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種織物的二氧化硅納米雜化溶膠熱致變色整理方法，其特征在于所述步驟⑴中的正硅酸四乙酯、硅烷偶聯(lián)劑、醇和水摩爾比為1 1.5 24 40。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種織物的二氧化硅納米雜化溶膠熱致變色整理方法，其特征在于所述步驟(1)中的熱致變色材料為三芳甲烷苯酞類，與硅溶膠質(zhì)量比為1 30。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種織物的二氧化硅納米雜化溶膠熱致變色整理方法，其特征在于所述步驟O)中的織物為纖維素織物，或者是天然纖維和合成纖維的混紡織物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種織物的二氧化硅納米雜化溶膠熱致變色整理方法，其特征在于所述步驟O)中的預(yù)烘溫度為80 100°C，預(yù)烘時間為45 60min，焙烘溫度為 110 160 。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種織物的二氧化硅納米雜化溶膠熱致變色整理方法，包括(1)室溫下，將正硅酸四乙酯、硅烷偶聯(lián)劑和醇混合，攪拌均勻后再加入水和酸，使得pH調(diào)節(jié)至2～3，攪拌得納米SiO2溶膠，其中，正硅酸四乙酯、硅烷偶聯(lián)劑、醇和水的摩爾比為1∶0.1～2∶10～30∶8～40；(2)將織物在上述溶膠整理液中浸漬后，預(yù)烘、焙烘得熱致變色棉織物。本發(fā)明整理過程中不需要粘合劑的輔助，降低了熱致變色整理對織物強力、手感的影響，克服了傳統(tǒng)熱致變色整理時微膠囊在織物表面分散不均勻的缺點，具有良好的應(yīng)用前景。
文檔編號D06M101/02GK102345231SQ20111019572
公開日2012年2月8日 申請日期2011年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月13日
發(fā)明者方熙, 曾宇迪, 羅光元, 榮海琴, 趙曙輝 申請人:東華大學(xué)