專利名稱：一種采用鈦酸丁酯對(duì)滌綸織物進(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，具體涉及一種采用鈦酸丁酯對(duì)滌綸織物進(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?，F(xiàn)有的對(duì)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，織物服用性能受到影響， 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鈦酸丁酯對(duì)滌綸織物進(jìn)行改性的方法，解決了現(xiàn)有改性方法處理后的滌綸織物抗紫外線、抗菌性能不高，耐洗滌性能不持久，手感和透氣性能較差的問題。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種采用鈦酸丁酯對(duì)滌綸織物進(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1 3 :1稱取步驟1得到的處理后的滌綸織物和鈦酸丁酯，以 1 80 120的體積比將稱取的鈦酸丁酯溶于去離子水，得到鈦酸丁酯溶液，按滌綸織物重量的0. 5% 1%稱取二甲基亞砜，并添加到酞酸丁酯溶液中，然后將稱取的滌綸織物浸漬在鈦酸丁酯溶液中1 5min，隨后將浸漬有滌綸織物的鈦酸丁酯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)釜在180 220°C 條件下恒溫處理1 池，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。
3
本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，其中步驟3中的洗滌液，按照質(zhì)量-體積比是由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，采用水熱合成技術(shù)在制備納米二氧化鈦粉體的同時(shí)，直接在滌綸織物纖維表面負(fù)載納米二氧化鈦薄膜，賦予滌綸織物抗紫外線和抗菌等性能，通過控制反應(yīng)溫度和時(shí)間，鈦酸丁酯與去離子水的用量等工藝參數(shù)，優(yōu)化了整理工藝，該方法節(jié)省原材料，操作簡(jiǎn)便，耐洗滌性能良好。測(cè)試結(jié)果表明，鈦酸丁酯水熱改性后的滌綸織物經(jīng)過30次洗滌之后，織物仍然具有優(yōu)異的抗紫外線和抗菌性能。


圖1是滌綸織物鈦酸丁酯水熱改性前的掃描電鏡照片；
圖2是采用本發(fā)明方法對(duì)滌綸織物鈦酸丁酯水熱改性后的掃描電鏡照片； 圖3是采用本發(fā)明方法對(duì)滌綸織物鈦酸丁酯水熱改性后的X射線衍射譜圖； 圖4是本發(fā)明實(shí)施例1對(duì)滌綸織物鈦酸丁酯水熱改性前、后紫外線反射光譜曲線； 圖5是本發(fā)明實(shí)施例2對(duì)滌綸織物鈦酸丁酯水熱改性前、后紫外線反射光譜曲線； 圖6是本發(fā)明實(shí)施例3對(duì)滌綸織物鈦酸丁酯水熱改性前、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(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本發(fā)明采用鈦酸丁酯對(duì)滌綸織物進(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1 3 :1稱取步驟1得到的處理后的滌綸織物和鈦酸丁酯，以 1 80 120的體積比將稱取的鈦酸丁酯溶于去離子水，得到鈦酸丁酯溶液，按織物重量的 0. 5 1%稱取二甲基亞砜，并添加到酞酸丁酯溶液中，然后將稱取的滌綸織物浸漬在鈦酸丁酯水溶液中1 5min，隨后將浸漬有滌綸織物的鈦酸丁酯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)釜在180 220°C 條件下恒溫處理1 池，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。圖1和圖2是滌綸織物鈦酸丁酯水熱改性前、后的掃描電鏡照片?？梢钥闯?，滌綸織物經(jīng)過鈦酸丁酯水熱改性之后，纖維表面包覆了一層納米二氧化鈦薄膜。圖3是鈦酸丁酯水熱改性滌綸織物的X射線衍射譜圖。可以看出該納米二氧化鈦薄膜為銳鈦礦型。銳鈦礦型納米二氧化鈦的晶型結(jié)構(gòu)禁帶寬度大于金紅石礦型的晶型結(jié)構(gòu)，從而使銳鈦礦晶型所產(chǎn)生的空穴電子對(duì)具有更正和更負(fù)的電位，因此對(duì)于大多數(shù)光催化反應(yīng)體系而言，銳鈦礦型的納米二氧化鈦薄膜具有較高的催化活性。本發(fā)明采用水熱法在制備納米二氧化鈦粉體的同時(shí)，直接在滌綸織物纖維表面負(fù)載納米二氧化鈦薄膜，通過優(yōu)化反應(yīng)溫度和時(shí)間，織物、鈦酸丁酯和去離子水的用量比例， 篩選出最佳整理工藝。滌綸織物、鈦酸丁酯和去離子水的用量比例，填充量，水熱反應(yīng)溫度和時(shí)間等都影響著產(chǎn)物的晶相、晶化程度、形貌以及粒子尺寸。滌綸織物與鈦酸丁酯質(zhì)量比為1 3 :1時(shí)，纖維表面能夠包覆一定厚度的薄膜，納米顆粒與滌綸纖維結(jié)合牢固，不會(huì)發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，溶液中也不會(huì)沉積過多的二氧化鈦顆粒；當(dāng)小于1 :1時(shí)，鈦酸丁酯用量太大， 易造成浪費(fèi)，纖維表面包覆的薄膜過厚，不利于納米顆粒的形成，影響織物手感和服用性能；當(dāng)大于3:1時(shí)，鈦酸丁酯用量太少，纖維表面沒有形成連續(xù)的薄膜，防紫外線和抗菌性能受到影響。鈦酸丁酯和去離子水用量比例控制在1 :80 120時(shí)，纖維表面包覆一定厚度的納米二氧化鈦薄膜，顆粒不會(huì)發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，同時(shí)溶液中不會(huì)沉積太多的納米顆粒，而且與纖維結(jié)合牢固；當(dāng)小于ι :80時(shí)，鈦酸丁酯用量太大易造成浪費(fèi)，纖維表面粘附的二氧化鈦太厚，附著牢度不好，使用過程中納米顆粒容易脫落；當(dāng)大于1 :120時(shí)，纖維表面粘附的二氧化鈦太少，沒有形成連續(xù)的薄膜，影響防紫外線和抗菌性能。添加二甲基亞砜有助于滌綸纖維表面溶脹或發(fā)生部分溶解，當(dāng)二甲基亞砜用量在0. 5 1%時(shí)，能夠使得生成的納米二氧化鈦顆粒深深地嵌入到纖維表層中，當(dāng)二甲基亞砜用量小于0. 5%時(shí)，溶脹效果不好，當(dāng)二甲基亞砜用量大于1%時(shí)，滌綸纖維溶解嚴(yán)重，織物強(qiáng)度損失較大。溶液填充量在60 80%時(shí)，能夠生成銳鈦礦型納米二氧化鈦顆粒；當(dāng)小于60%時(shí)， 反應(yīng)釜內(nèi)壓力偏低，會(huì)影響納米二氧化鈦的生成；當(dāng)大于80%時(shí)同樣不利于納米二氧化鈦的生成，反應(yīng)釜安全性也會(huì)受到影響。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，也影響納米二氧化鈦在纖維表面的附著牢度。水熱反應(yīng)溫度控制在180 220°C之間，可以生成銳鈦礦型納米二氧化鈦顆粒；當(dāng)?shù)陀?80°C時(shí)，會(huì)影響納米二氧化鈦在纖維表面的附著牢度；當(dāng)高于220°C時(shí)，處理后的織物手感發(fā)硬，織物強(qiáng)度損傷很大，喪失了使用性能。對(duì)于滌綸纖維來說，溫度升高至180 2200C，使得生成的納米二氧化鈦顆粒更好地固著在滌綸纖維表面，而織物強(qiáng)度損傷不大。水熱反應(yīng)時(shí)間控制在1 池之間，可以在纖維表面生成銳鈦礦型納米二氧化鈦薄膜；當(dāng)?shù)陀贗h時(shí)，會(huì)影響納米二氧化鈦的晶化程度，防紫外線性能不好；當(dāng)高于ai時(shí)，生成的二氧化鈦顆粒會(huì)發(fā)生團(tuán)聚，織物強(qiáng)度損傷也較大。因?yàn)榉磻?yīng)溫度升高至200°C左右，因此反應(yīng)時(shí)間可以從3 6h縮短至1 2h，不僅可以保證生成銳鈦礦納米二氧化鈦，而且還可以最大限度的保證織物強(qiáng)度。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 8629-2001《紡織品試驗(yàn)用家庭洗滌和干燥程序》對(duì)鈦酸丁酯水熱改性滌綸織物進(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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18830-2009《紡織品防紫外線性能的評(píng)定》測(cè)定鈦酸丁酯水熱改性滌綸織物的防紫外線性能。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<2. 4%，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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 20944.1-2007《紡織品抗菌性能的評(píng)價(jià)第1部分瓊脂平皿擴(kuò)散法》測(cè)定鈦酸丁酯水熱改性后的滌綸織物抗菌效果。鈦酸丁酯水熱改性后的滌綸織物對(duì)金黃色葡萄球菌(ATCC6538)、大腸桿菌(8099)的抑菌帶均在1 mm之內(nèi)，沒有繁殖，抗菌效果好。實(shí)施例1
分別稱取滌綸織物和鈦酸丁酯各2g，其中滌綸織物用溫度60°C體積比為1 :1的去離子水和95%無水乙醇溶液在^KHz功率300W條件下超聲振蕩洗滌15min，8(TC烘干；鈦酸丁酯按1 :120的比例用去離子水進(jìn)行溶解；然后將滌綸織物浸漬在鈦酸丁酯水溶液中l(wèi)min， 按織物重量的0. 5%稱取二甲基亞砜，并添加到酞酸丁酯溶液中，將滌綸織物連同鈦酸丁酯溶液一起添加到200ml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)釜在180°C條件下恒溫處理池；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70°C條件下洗滌lOmin，接著用80°C熱水、冷水反復(fù)洗滌，自然晾干。圖4是滌綸織物采用上述整理工藝改性前、后的紫外線反射光譜曲線。可以看出，改性后的滌綸織物經(jīng)過30次洗滌之后，UVB (280 315nm)和UVA (315 400 nm)波段紫外線平均吸收能力提高了 10. 6%ο根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 8629-2001對(duì)鈦酸丁酯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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18830-2009測(cè)定鈦酸丁酯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=2. 3%，紫外線防護(hù)系數(shù)UPF=52。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 20944. 1-2007測(cè)定鈦酸丁酯水熱改性后的滌綸織物抗菌效果。改性后的滌綸織物對(duì)金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑菌帶均在Imm之內(nèi)，沒有繁殖，抗菌效果好。實(shí)施例2
分別稱取6g的滌綸織物和2g的鈦酸丁酯，其中滌綸織物用溫度90°C體積比為1 :1的去離子水和95%無水乙醇溶液在^KHz功率300W條件下超聲振蕩洗滌15min，8(TC烘干； 鈦酸丁酯按1 :80的比例用去離子水進(jìn)行溶解；然后將滌綸織物浸漬在鈦酸丁酯水溶液中 5min，按織物重量的1%稱取二甲基亞砜，并添加到酞酸丁酯溶液中，將滌綸織物連同鈦酸丁酯溶液一起添加到200ml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)釜在200°C條件下恒溫處理Ih ；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90°C條件下洗滌20min，接著用80°C熱水、冷水反復(fù)洗滌，自然晾干。圖5是滌綸織物采用上述整理工藝改性前、后的紫外線反射光譜曲線?？梢钥闯?，改性后的滌綸織物經(jīng)過30次洗滌之后，對(duì)UVB和UVA波段紫外線平均吸收能力提高了 12. 4%。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 8629-2001對(duì)鈦酸丁酯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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18830-2009測(cè)定鈦酸丁酯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=2. 1%，紫外線防護(hù)系數(shù)UPF=56。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 20944. 1-2007測(cè)定鈦酸丁酯水熱改性后的滌綸織物抗菌效果。改性后的滌綸織物對(duì)金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑菌帶均在Imm之內(nèi)，沒有繁殖，抗菌效果好。實(shí)施例3
分別稱取4g的滌綸織物和2g的鈦酸丁酯，其中滌綸織物用溫度80°C體積比為1 :1的去離子水和95%無水乙醇溶液在^KHz功率300W條件下超聲振蕩洗滌15min，8(TC烘干； 鈦酸丁酯按1 :100的比例用去離子水進(jìn)行溶解；然后將滌綸織物浸漬在鈦酸丁酯水溶液中 3min,按織物重量的0. 8%稱取二甲基亞砜，并添加到酞酸丁酯溶液中，將滌綸織物連同鈦酸丁酯溶液一起添加到200ml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)釜在200°C條件下恒溫處理1. 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80°C條件下洗滌15min，接著用80°C熱水、冷水反復(fù)洗滌，自然晾干。 圖6是滌綸織物采用上述整理工藝改性前、后的紫外線反射光譜曲線?？梢钥闯觯男院蟮臏炀]織物經(jīng)過30次洗滌之后，對(duì)UVB和UVA波段紫外線平均吸收能力提高了 13. 6%。
根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 8629-2001對(duì)鈦酸丁酯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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18830-2009測(cè)定鈦酸丁酯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=L 9%，紫外線防護(hù)系數(shù)UPF=62。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 20944. 1-2007測(cè)定鈦酸丁酯水熱改性后的滌綸織物抗菌效果。改性后的滌綸織物對(duì)金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑菌帶均在Imm之內(nèi)，沒有繁殖，抗菌效果好。
權(quán)利要求
1.一種采用鈦酸丁酯對(duì)滌綸織物進(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，然后烘干備用；步驟2 按照質(zhì)量比為1 3 :1稱取步驟1得到的處理后的滌綸織物和鈦酸丁酯，以 1 80 120的體積比將稱取的鈦酸丁酯溶于去離子水，得到鈦酸丁酯溶液，按滌綸織物重量的0. 5% 1%稱取二甲基亞砜，并添加到酞酸丁酯溶液中，然后將稱取的滌綸織物浸漬在鈦酸丁酯溶液中1 5min，隨后將浸漬有滌綸織物的鈦酸丁酯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)釜在180 220°C 條件下恒溫處理1 池，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。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用鈦酸丁酯對(duì)滌綸織物進(jìn)行改性的方法，其特征在于，所述的步驟3中的洗滌液，按照質(zhì)量-體積比是由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)明公開的一種采用鈦酸丁酯對(duì)滌綸織物進(jìn)行改性的方法，首先將待改性的滌綸織物在溫度為60～90℃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；然后用鈦酸丁酯及二甲基亞砜對(duì)滌綸織物進(jìn)行改性；最后將反應(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，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)明采用鈦酸丁酯對(duì)滌綸織物進(jìn)行改性的方法，通過控制反應(yīng)溫度和時(shí)間，鈦酸丁酯與去離子水的用量等工藝參數(shù)，優(yōu)化了整理工藝，該方法節(jié)省原材料，操作簡(jiǎn)便，耐洗滌性能良好。
文檔編號(hào)C01G23/053GK102251389SQ20111016944
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月22日
發(fā)明者張輝, 朱紅 申請(qǐng)人:西安工程大學(xué)