專利名稱：具有紫外屏蔽功能的水分散性聚酯復(fù)合材料及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水分散性聚酯基復(fù)合材料、其制備方法及其應(yīng)用，特別是一種具 有紫外屏蔽功能的水分散性聚酯復(fù)合材料、其制備方法及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
聚酯是大分子主鏈中各鏈節(jié)通過酯基(-C00-)相連的高聚物總稱。聚酯可以廣泛 應(yīng)用于制造薄膜、瓶子、工程塑料、合成纖維原料、以及織物后整理的功能材料(為水分散 性聚酯)等等工業(yè)領(lǐng)域。水分散性聚酯應(yīng)用于織物的后整理，可用于滌綸、滌棉、及芳香族聚酰胺織物的親 水整理，制備出“導(dǎo)濕快干”功能織物。首先，穿著者對(duì)服裝的第一需求就是舒適性，而紡織 面料的“導(dǎo)濕快干性”是影響服裝穿著舒適性最重要的因素。當(dāng)在炎炎夏日、休閑活動(dòng)、或 劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，人體會(huì)大量出汗，此時(shí)，面料需具備吸汗快、傳輸快、蒸發(fā)快的特性，既面料需 具有導(dǎo)濕快干的功能，才能避免穿著者產(chǎn)生濕冷粘的不適觸感，才能避免服裝粘貼在皮膚 上而影響人體的自由活動(dòng)，從而使人們感受到內(nèi)在和外在干爽、瞬間快干的舒適性。同時(shí)，由于近年來臭氧層不斷遭到破壞，皮膚的曬黑、曬傷、及其皮膚癌的發(fā)病率 增高，人們越來越強(qiáng)烈地意識(shí)到紫外線對(duì)人體的傷害。因此，為了保護(hù)人體避免過量紫外線 輻射，紡織品防紫外線輻射整理已刻不容緩。顯而易見，紫外屏蔽/水分散性聚酯復(fù)合材料 的研制應(yīng)運(yùn)而生。鑒于無機(jī)紫外屏蔽劑比有機(jī)紫外屏蔽劑在化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、安全性和紫外 屏蔽效果等方面都具有眾多的優(yōu)越性能，因此日益受到重視。其中，二氧化鈰(Ce02)的紫 外屏蔽效果好、對(duì)可見光的透過性好、光催化能力比氧化鋅(ZnO)和氧化鈦(Ti02)低、Ce02 自身顏色柔和、Ce02制備成本也較低，不足之處為具有較強(qiáng)的氧化催化能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于提供一種具有紫外屏蔽功能的水分散性聚酯復(fù)合材料，能 應(yīng)用于織物的后整理，制得兼具導(dǎo)濕快干、防紫外輻射的復(fù)合功能型織物面料。本發(fā)明的目的之二在于提供該復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明的目的之三在于提供該復(fù)合材料應(yīng)用于織物后整理的方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用機(jī)理為(1)本發(fā)明復(fù)合材料的紫外屏蔽組分選用無機(jī)紫外屏蔽劑?？偟膩碚f，無機(jī)紫外屏 蔽劑比有機(jī)紫外屏蔽劑具有以下優(yōu)勢①.紫外屏蔽效率高，可見光透過率好；②.穩(wěn)定性 極佳，可長效發(fā)揮功能；③.基本無毒，使用安全，適用范圍廣?？梢姡瑹o機(jī)紫外屏蔽劑更具 有應(yīng)用潛力而倍受重視。為此，本發(fā)明采用無機(jī)紫外屏蔽劑作為復(fù)合材料的功能組分。(2)本發(fā)明復(fù)合材料采用納米Ce02與水分散性聚酯組合，使化學(xué)修飾Ce02通過化 學(xué)反應(yīng)鍵合到水分散性聚酯上，是無機(jī)/有機(jī)雜化理論的應(yīng)用，增強(qiáng)了無機(jī)粒子與聚合物 分子的相容性，能夠克服物理共混時(shí)，無機(jī)粒子易團(tuán)聚的現(xiàn)象，有利于實(shí)現(xiàn)導(dǎo)濕快干功能和紫外屏蔽功能的協(xié)同效應(yīng)，避免了復(fù)合材料各功能間的彼消此漲現(xiàn)象，從而達(dá)到對(duì)織物導(dǎo) 濕快干功能和防紫外輻射功能的復(fù)合整理。(3)本發(fā)明復(fù)合材料的紫外屏蔽組分選用無機(jī)紫外屏蔽劑。其中，盡管Ti02*Zn0 具有良好的紫外屏蔽性能，但是Ti02和ZnO同時(shí)又具有很高的光催化活性，從而會(huì)對(duì)環(huán)境 介質(zhì)和應(yīng)用基材進(jìn)行光降解，使其在實(shí)際應(yīng)用中受到極大的限制。為此，本發(fā)明中選用Ce02 來制備紫外屏蔽/水分散性聚酯復(fù)合材料，但Ce02具有較強(qiáng)的氧化催化活性，因此，本發(fā)明 通過加入復(fù)合抗氧劑(受阻酚類和亞磷酸酯類復(fù)合)，弱化Ce02的氧化催化活性，并抑制聚 酯由光引發(fā)的自由基氧化反應(yīng)的進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)此復(fù)合材料既具有良好的紫外屏蔽性能，又具 有低的光催化和氧化催化活性，不會(huì)對(duì)環(huán)境介質(zhì)和應(yīng)用基材進(jìn)行光和氧化降解，這是光屏 蔽劑和抗氧劑復(fù)合以提高聚合物老化性能理論的一個(gè)具體應(yīng)用。(4)本發(fā)明制備的紫外屏蔽/水分散性聚酯復(fù)合材料，導(dǎo)濕快干功能組分為水系 聚酯類，對(duì)生態(tài)無不良影響；紫外屏蔽組分為無機(jī)納米粒子，具有無毒、有效期長、耐高溫的 優(yōu)點(diǎn)；助劑也優(yōu)選為環(huán)保產(chǎn)品；從而此復(fù)合材料具有良好的安全性，屬于環(huán)境友好產(chǎn)品，對(duì) 環(huán)境無不良影響。而且此復(fù)合材料進(jìn)一步應(yīng)用于織物面料的后整理工藝，符合國家采用功 能粒子復(fù)合技術(shù)和綠色整理工藝制備功能織物的方針、政策。(5)應(yīng)用本發(fā)明復(fù)合材料對(duì)織物進(jìn)行后整理，可制得兼具導(dǎo)濕快干和防紫外輻射 的功能型織物。制得的復(fù)合功能織物能夠快速吸收人體產(chǎn)生的汗液并且對(duì)濕氣有良好的透 過性能(導(dǎo)濕性)；織物吸收汗液后能盡快使之散發(fā)到外界環(huán)境中，織物本身并不長時(shí)間保 留汗液(快干性)；織物具有對(duì)紫外線吸收和反射的雙重功效，從而保護(hù)人們免受紫外線輻 射的危害(防紫外輻射性)。根據(jù)上述機(jī)理，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種具有紫外屏蔽功能的水分散性聚酯復(fù)合材料，其特征在于該復(fù)合材料的組分 及其質(zhì)量百分含量為水分散性聚酯 5. 0 20. 0 %，納米二氧化鈰 5. 0 10. 0 %硅烷偶聯(lián)劑0. 1 1. 0 %，復(fù)合抗氧劑0. 05 0. 5 %水余量。上述的水分散性聚酯為HMW8870、JLSUN STA中的任意一種或兩種復(fù)合。上述的硅烷偶聯(lián)劑為KH-550、KH-792或KH-560。上述的復(fù)合抗氧劑為 Irganox 1010、Irganox 1076 或 Hostanox 010 與 Irgafos P-EPQ、Irgafos 168 或 Hostanox P-EPQ 的混合物。上述的水為軟水或純凈水。一種制備上述的具有紫外屏蔽功能的水分散性聚酯復(fù)合材料的方法，其特征在于 包括下述步驟將水恒溫在20°C 40°C，攪拌下加入硅烷偶聯(lián)劑，攪拌5 lOmins，調(diào)節(jié)pH 值為4或11，然后加入納米二氧化鈰，攪拌1 2小時(shí)后，再加入水分散性聚酯，攪拌1 2 小時(shí)，最后加入復(fù)合抗氧劑，繼續(xù)攪拌5 lOmins，得到具有紫外屏蔽功能的水分散性聚酯 復(fù)合材料。一種利用上述的具有紫外屏蔽功能的水分散性聚酯復(fù)合材料對(duì)織物進(jìn)行后整理 的方法，其特征在于該方法的具體步驟為將上述具有紫外屏蔽功能的水分散性聚酯復(fù)合 材料和滲透劑，依次加入到水中混合均勻，配成整理液，其中復(fù)合材料的質(zhì)量為被整理織物的質(zhì)量的2 20%，滲透劑的質(zhì)量為被整理織物的質(zhì)量的0. 1 0. 5%;將被整理織物浸漬 于30°C 60°C的整理液中20 40mins，取出后在1200°C 170°C下烘干。上述的被整理織物的質(zhì)量與所述的整理液的體積比為lg 10 20ml。上述整理液中的滲透劑為JFC或BX。上述的被整理織物為滌綸、滌棉或者芳香族聚酰胺織物。采用本發(fā)明復(fù)合材料整理過的織物非常適應(yīng)于制造專業(yè)運(yùn)動(dòng)類服裝、戶外活動(dòng)用 服裝、休閑裝、軍用服裝及野外作戰(zhàn)服。所述的水分散性聚酯為HMW8870、JLSUN STA中的任意一種或兩種復(fù)合。此復(fù)合材 料中的水分散性聚酯，可使整理后的織物具有良好的親水性、吸汗性、透氣性和抗靜電性。所述的紫外屏蔽劑為納米二氧化鈰nanO-Ce02。納米二氧化鈰具有紫外屏蔽性能 好、可見光透過率高、光催化活性遠(yuǎn)低于氧化鋅和氧化鈦，與有機(jī)紫外屏蔽劑相比，具有化 學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、安全無毒、功效持久等特性。所述的硅烷偶聯(lián)劑為KH-550、KH-792、KH-560中的任意一種。硅烷偶聯(lián)劑是一種 雙官能團(tuán)有機(jī)小分子，分子鏈一端的烷氧基能與添加的水或納米粉體表面殘留的水反應(yīng)， 水解生成硅醇，然后這些硅醇進(jìn)一步與納米粉體表面的羥基反應(yīng)，脫水生成醚鍵，與納米 Ce02形成化學(xué)鍵；分子鏈的另一端具有活潑氫或反應(yīng)性基團(tuán)，能與聚合物進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，形 成牢固的化學(xué)鍵，從而實(shí)現(xiàn)了納米Ce02與水分散性聚酯的接枝反應(yīng)，既實(shí)現(xiàn)了納米Ce02在 水分散性聚酯中的良好分散，又實(shí)現(xiàn)了納米Ce02與水分散性聚酯間的相容性。具體如下納米Ce02的化學(xué)修飾機(jī)理之一 化學(xué)修飾Ce02與水分散性聚酯的反應(yīng)機(jī)理之一 納米Ce02的化學(xué)修飾機(jī)理之: 化學(xué)修飾Ce02與水分散性聚酯的反應(yīng)機(jī)理之二 所述的復(fù)合抗氧劑為Irganox 1010、Irganox 1076、Hostanox 010中的任意一種 與IrgafosP-EPQ、Irgafos 168、Hostanox P-EPQ中的任意一種進(jìn)行復(fù)合?？寡鮿┎捎檬?阻酚類(捕獲自由基)和亞磷酸酯類(分解氫過氧化物)復(fù)合，二者具有很好的功效協(xié)同 性，一方面弱化Ce02的氧化催化活性，另一方面抑制聚酯由光引發(fā)的自由基氧化反應(yīng)的進(jìn) 行，從而使得此復(fù)合材料既具有良好的紫外屏蔽性能，又具有低的光催化和氧化催化活性， 從而不會(huì)對(duì)環(huán)境介質(zhì)和應(yīng)用基材進(jìn)行光降解和氧化降解。所述的溶劑為軟水或純凈水，有利于提高整理后織物的柔軟性。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 將20mL軟水在20°C、磁力攪拌的狀態(tài)下，滴加0. lg硅烷偶聯(lián)劑KH-792， 攪拌5mins后，調(diào)節(jié)pH值為4，再加入5g納米Ce02，進(jìn)行磁力攪拌lhr，滴加5g水分散性聚酯 HMW8870,繼續(xù)磁力攪拌lhr，最后加入0. 05g復(fù)合抗氧劑Irganox 1010和Irgafos P-EPQ， 繼續(xù)磁力攪拌5mins，制得紫外屏蔽/水分散性聚酯復(fù)合材料。被整理織物質(zhì)量為20g，取上述復(fù)合材料0. 4g，滲透劑JFC 0. 02g,加入到200mL軟 水中(浴液比約為1 10)，磁力攪拌5mins后，制成整理液。將20g滌棉織物浸漬在上述整理液中，在30°C溫度下，浸漬20mins，取出后在 120°C的溫度下烘干，即可制得導(dǎo)濕快干和防紫外輻射復(fù)合功能織物。實(shí)施例2 將80mL純水在40°C、磁力攪拌的狀態(tài)下，滴加1. 0g硅烷偶聯(lián)劑KH-560， 攪拌lOmins，調(diào)節(jié)pH值為11，再加入10. 0g納米Ce02，進(jìn)行磁力攪拌2hrs，滴加20. 0g水 分散性聚酯幾SITSTA，繼續(xù)磁力攪拌2hrs，最后加入0. 5g復(fù)合抗氧劑Irganox 1076和 Irgafosl68,繼續(xù)磁力攪拌lOmins，制得紫外屏蔽/水分散性聚酯復(fù)合材料。被整理織物質(zhì)量為10g，取上述復(fù)合材料2g，滲透劑BX 0. 05g,加入到200mL純水 中(浴液比約為1 20)，磁力攪拌15mins后，制成整理液。將10g芳香族聚酰胺織物浸漬在上述整理液中，于60°C下，浸漬40mins，取出后在 170°C的溫度下烘干，即可制得導(dǎo)濕快干和防紫外輻射復(fù)合功能織物。實(shí)施例3 將50mL純水在30°C、磁力攪拌的狀態(tài)下，滴加0. 55g硅烷偶聯(lián)劑 KH-550,攪拌7mins,調(diào)節(jié)pH值為4，再加入7. 5g納米Ce02,進(jìn)行磁力攪拌1. 5hrs,滴加 12. 5g水分散性聚酯HMW8870，繼續(xù)磁力攪拌1. 5hrs，最后加入0. 275g復(fù)合抗氧劑Irganox 1076和Irgafos P-EPQ，繼續(xù)磁力攪拌7. 5mins,制得紫外屏蔽/水分散性聚酯復(fù)合材料。被整理織物質(zhì)量為15g，取上述復(fù)合材料1. 65g，滲透劑JFC 0. 045g,加入到225mL 軟水中(浴液比約為1 15)，磁力攪拌8mins后，制成整理液。將15g滌綸織物浸漬在上述整理液中，于45°C下，浸漬30mins，取出后在145°C的
6溫度下烘干，即可制得導(dǎo)濕快干和防紫外輻射復(fù)合功能織物。實(shí)施例4 將60mL純水在30°C、磁力攪拌的狀態(tài)下，滴加0. 7g硅烷偶聯(lián)劑KH-550， 攪拌7mins，調(diào)節(jié)pH值為4，再加入8g納米Ce02，進(jìn)行磁力攪拌1. 5hrs，滴加15g水分 散性聚酯幾SIESTA,繼續(xù)磁力攪拌1. 6hrs,最后加入0. 3g復(fù)合抗氧劑Hostanox 010和 HostanoxP-EPQ,繼續(xù)磁力攪拌9mins，制得紫外屏蔽/水分散性聚酯復(fù)合材料。被整理織物質(zhì)量為20g，取上述復(fù)合材料2. 0g,滲透劑JFC 0. 04g,加入到300mL軟 水中(浴液比約為1 15)，磁力攪拌8mins后，制成整理液。將20g滌棉織物浸漬在上述整理液中，于35°C下，浸漬30mins，取出后在150°C的 溫度下烘干，即可制得導(dǎo)濕快干和防紫外輻射復(fù)合功能織物。由上述實(shí)施例1、實(shí)施例2、實(shí)施例3、和實(shí)施例4制得的導(dǎo)濕快干和防紫外輻射復(fù) 合功能織物，織物的芯吸高度(mm/lOmin)、水滴擴(kuò)散速度(s)、第40min殘余水分率(％)、 和紫外線防護(hù)系數(shù)(UPF)四個(gè)性能指標(biāo)，與未整理織物的性能指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，列于表1，如 下表1 整理和未整理織物的性能指標(biāo)對(duì)比 表1可見，利用本發(fā)明制備的復(fù)合材料對(duì)織物進(jìn)行后整理，可制得具有導(dǎo)濕性、快 干性、和紫外屏蔽性的功能型織物，能夠較好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。以上所述的僅是本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，并不能因此而 理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本 發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出其它若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種具有紫外屏蔽功能的水分散性聚酯復(fù)合材料，其特征在于該復(fù)合材料的組分及其質(zhì)量百分含量為水分散性聚酯 5.0～20.0％，納米二氧化鈰5.0～10.0％硅烷偶聯(lián)劑0.1～1.0％， 復(fù)合抗氧劑 0.05～0.5％水余量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有紫外屏蔽功能的水分散性聚酯復(fù)合材料，其特征在于所 述的水分散性聚酯為HMW8870、幾SUN STA中的任意一種或兩種復(fù)合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有紫外屏蔽功能的水分散性聚酯復(fù)合材料，其特征在于所 述的硅烷偶聯(lián)劑為KH-550、KH-792或KH-560。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有紫外屏蔽功能的水分散性聚酯復(fù)合材料，其特征在于 所述的復(fù)合抗氧劑為 Irganox 1010、Irganox 1076 或 Hostanox 010 與 Irgafos P-EPQ、 Irgafos 168 或 Hostanox P-EPQ 的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有紫外屏蔽功能的水分散性聚酯復(fù)合材料，其特征在于所 述的水為軟水或純凈水。
6.一種制備根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有紫外屏蔽功能的水分散性聚酯復(fù)合材料的方 法，其特征在于包括下述步驟將水恒溫在20°C 40°C，攪拌下加入硅烷偶聯(lián)劑，攪拌5 lOmins，調(diào)節(jié)pH值為4或11，然后加入納米二氧化鈰，攪拌1 2小時(shí)后，再加入水分散性 聚酯，攪拌1 2小時(shí)，最后加入復(fù)合抗氧劑，繼續(xù)攪拌5 lOmins，得到具有紫外屏蔽功能 的水分散性聚酯復(fù)合材料。
7.一種利用根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有紫外屏蔽功能的水分散性聚酯復(fù)合材料對(duì)織 物進(jìn)行后整理的方法，其特征在于該方法的具體步驟為將上述具有紫外屏蔽功能的水分 散性聚酯復(fù)合材料和滲透劑，依次加入到水中混合均勻，配成整理液，其中復(fù)合材料的質(zhì)量 為被整理織物的質(zhì)量的2 20%，滲透劑的質(zhì)量為被整理織物的質(zhì)量的0. 1 0. 5%;將被 整理織物浸漬于30°C 60°C的整理液中20 40mins，取出后在120°C 170°C下烘干。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的后整理方法，其特征在于所述的被整理織物的質(zhì)量與所述的 整理液的體積比為lg 10 20ml。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的后整理方法，其特征在于所述整理液中的滲透劑為JFC或BX。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的后整理的方法，其特征在于所述的被整理織物為滌綸、滌棉 或者芳香族聚酰胺織物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有紫外屏蔽功能的水分散性聚酯復(fù)合材料、其制備方法及其應(yīng)用。該復(fù)合材料的組分及其質(zhì)量百分含量為水分散性聚酯 5.0～20.0％；納米二氧化鈰 5.0～10.0％；硅烷偶聯(lián)劑 0.1～1.0％；復(fù)合抗氧劑 0.05～0.5％；水 余量。采用本發(fā)明復(fù)合材料整理過的織物非常適應(yīng)于制造專業(yè)運(yùn)動(dòng)類服裝、戶外活動(dòng)用服裝、休閑裝、軍用服裝及野外作戰(zhàn)服等。
文檔編號(hào)C08L67/00GK101857713SQ201010185668
公開日2010年10月13日 申請(qǐng)日期2010年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月26日
發(fā)明者任慕蘇, 唐志勇, 孫晉良, 張家寶, 張慧茹 申請(qǐng)人:上海大學(xué)