本發(fā)明屬于紡織品后整理領(lǐng)域，特別涉及一種體型溫敏性水凝膠材料的制備方法。
背景技術(shù)：
溫敏性水凝膠，是一種吸收水分并能在某一特定溫度Tr時會失去水分的溫敏性水凝膠體系，且這一變化過程是可以互逆；它的水凝膠顆粒體積能響應(yīng)溫度的變化而產(chǎn)生收縮或膨大的效果，且水凝膠顆粒體積特定溫度Tr前后往往發(fā)生很大變化。關(guān)于溫敏性水凝膠的合成和研究日益增多，但主要集中在線型聚N-異丙基丙烯酰胺(PNIPAM)，其已被廣泛應(yīng)用于涂料、生物醫(yī)藥、遮光材料等領(lǐng)域。
紡織品，尤其是棉纖維以其高吸濕性能和與皮膚良好的親和性被作為休閑服裝的首選面料，然而由棉花等纖維織造成的紡織品，都屬于多孔性材料，作為服用材料，這種多空結(jié)構(gòu)在不同的環(huán)境下對人體的舒適性會產(chǎn)生不同的影響，例如，在人體高溫時需要紡織品具有更高的透濕透氣性，而在低溫狀態(tài)需要紡織品具有較低的透濕透氣性，而目前的紡織品服裝面料都不具有這種隨溫度變化而改變面料透濕、透氣性的功能；隨著科學(xué)的進(jìn)步和人們生活質(zhì)量的提高，對于高舒適性紡織品面料的需求越來越大，開發(fā)具有溫敏性智能呼吸紡織品的研究方向成為一大熱點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種體型溫敏性水凝膠材料的制備方法，該方法采用自由基聚合的方法，合成出具有微米級粒徑和良好的溫度響應(yīng)性的PNIPAM；將這種體型溫敏性水凝膠材料整理在紡織品面料上后，可以實(shí)現(xiàn)紡織品面料在不同溫度條件下的自主調(diào)節(jié)面料的透氣、透濕性能，即實(shí)現(xiàn)紡織品服裝面料的主動調(diào)控透濕、透氣、保溫性能。
本發(fā)明的一種體型溫敏性水凝膠材料的制備方法，包括：
(1)將聚醚二元醇或聚酯二元醇真空干燥，降溫至80℃～90℃后與順丁烯二酸酐MA反應(yīng)4～6h，得到大分子雙烯化合物；
(2)以大分子雙烯化合物為交聯(lián)劑，以異丙基丙烯酰胺NIPAM為功能性單體，以含羥基或胺基的烯基化合物為可交聯(lián)反應(yīng)性單體，將上述物質(zhì)與乳化劑和引發(fā)劑混合，在70℃～80℃下反應(yīng)6～8h，得到具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高聚物PNIPAM，即為體型溫敏性水凝膠材料；其中，交聯(lián)劑的用量為相對于PNIPAM質(zhì)量的1％～30％，可交聯(lián)反應(yīng)性單體的用量為相對于PNIPAM質(zhì)量的2％～5％。
所述步驟(1)中的聚醚二元醇為聚乙二醇醚、聚丙二醇醚、聚四氫呋喃醚中的一種或幾種，分子量在50-10000之間。
所述步驟(1)中的聚酯二元醇為脂肪族二元酸或芳香族二元酸和脂肪族二元醇的脫水聚合產(chǎn)物，分子量在50-10000之間。
所述步驟(1)中的真空干燥溫度為100℃～120℃，真空干燥時間為2～4h。
所述步驟(1)中的聚醚二元醇或聚酯二元醇與順丁烯二酸酐MA的摩爾比為1:1～3。
所述步驟(2)中的含羥基或胺基的烯丙基化合物為丙烯酰胺、甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸縮水甘油醚或N-羥甲基丙烯酰胺。
所述步驟(2)中的乳化劑為脂肪醇聚氧乙烯醚型非離子表面活性劑AEO9，用量為相對于異丙基丙烯酰胺NIPAM質(zhì)量的2％～10％。
所述步驟(2)中的引發(fā)劑為過二硫酸銨APS，用量為相對于異丙基丙烯酰胺NIPAM質(zhì)量的1％～15％。
所述步驟(2)得到的體型溫敏性水凝膠材料用于交聯(lián)接枝至織物表面。
本發(fā)明的體型溫敏性水凝膠材料具有溫度的敏感性，在環(huán)境溫度小于28-30℃范圍時，體型溫敏性水凝膠材料吸水形成具有一定界面的水凝膠顆粒，當(dāng)環(huán)境溫度大于28-30℃范圍時，體型溫敏性水凝膠顆粒失水、液化。
將本發(fā)明的體型溫敏性水凝膠材料施加到紡織品中后，可以使紡織品在不同的溫度條件下可以呈不同的濕、熱傳導(dǎo)特性；具體的說，及該智能呼吸紡織品在低溫條件下可以起到減少紡織品的透氣性，實(shí)現(xiàn)紡織品的保暖作用，而在高溫條件下，可以增大紡織品的透氣性，實(shí)現(xiàn)紡織品的降溫效果。
所述交聯(lián)接枝方法為浸軋加工、浸漬加工、印花或涂層。
所述織物為機(jī)織物或針織物，纖維的品種可以是棉、麻、絲、毛等天然纖維，也可以是聚酯纖維、聚酰胺纖維、聚丙烯晴纖維等合成纖維。
浸軋加工的工藝參數(shù)具體為：
PNIPAM用量為100～200g/L，外加水性聚氨酯架橋劑，軋液率為70％～100％，60℃～100℃烘干2～5min，130℃～180℃焙烘2～8min。
本發(fā)明在合成過程中，為了提高溫敏性水凝膠顆粒在紡織品上的耐洗滌牢度，在單體原料中，又加入了丙烯酰胺、甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸縮水甘油醚、N-羥甲基丙烯酰胺等含有羥基、氨基的烯丙基化合物單體，通過在整理工作液中加入交聯(lián)劑(優(yōu)選用量1-30％)，以增大溫敏性水凝膠顆粒和纖維之間的結(jié)合力，以增加溫敏性水凝膠顆粒的耐洗滌效果。
有益效果
本發(fā)明采用自由基聚合的方法，合成出具有微米級粒徑和良好的溫度響應(yīng)性的PNIPAM，粒徑在2～10μm，相轉(zhuǎn)變溫度在25℃～35℃之間；將這種體型溫敏性水凝膠材料整理在紡織品面料上后，可以實(shí)現(xiàn)紡織品面料在不同溫度條件下的自主調(diào)節(jié)面料的透氣、透濕性能，即實(shí)現(xiàn)紡織品服裝面料的主動調(diào)控透濕、透氣、保溫性能(經(jīng)過PNIPAM整理后的純棉織物在30℃前后的透氣性有明顯的變化)；這一種具有溫度響應(yīng)可主動調(diào)控紡織品服裝面料，進(jìn)行透濕、透氣、保溫性能的加工方法，將在紡織加工行業(yè)為市場提供更為有價值的應(yīng)用空間。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)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(shí)施例1
(1)量取17.7g異丙胺、32.7g三乙胺和75ml乙酸乙酯置于250ml的四口燒瓶中，將22.6g丙烯酰氯和25ml乙酸乙酯在50ml恒壓滴管中混合均勻。向四口燒瓶中滴加恒壓滴管中丙烯酰氯和乙酸乙酯的混合物。在冰水浴中攪拌，保持瓶內(nèi)反應(yīng)溫度低于5℃，繼續(xù)攪拌反應(yīng)6h。然后過濾，沉淀用乙酸乙酯洗滌后棄去，將濾液旋蒸得紅棕色粘稠液體，即N-異丙基丙烯酰胺粗產(chǎn)品。用石油醚重結(jié)晶，放入少量活性炭，趁熱過濾，濾液在室溫下放置即可得到白色針狀晶體異丙基丙烯酰胺NIPAM。
(2)稱取20g PEG600，在120℃的條件下真空干燥2h，然后降溫到90℃，按1：2.01摩爾比的投料比加入順丁烯二酸酐MA進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度控制在90～95℃之間，反應(yīng)時間為5～6h，生成交聯(lián)劑MA-PEG600-MA。
(3)將NIPAM 15g、甲基丙烯酸羥乙酯HEMA3g、乳化劑AEO9 5g和60mL蒸餾水混合后，取1/3加入到四口燒瓶中，2/3加入恒壓滴管A，取過二硫酸銨APS的用量為1g，蒸餾水20克混合加入另一只恒壓滴管B；四口燒瓶水浴中升溫到80℃，然后將恒壓滴管A、B中的物料在1.5小時內(nèi)滴加到四口燒瓶中，保溫5小時后降溫至室溫，得到透明的目標(biāo)化合物PNIPAM。
(4)稱取蒸餾水500g，上述(3)合成的PNIPAM 50g，架橋劑(水性聚氨酯)1.5克于燒杯中，攪拌均勻，浸軋10g純棉機(jī)織布，軋液率為80％，然后在80℃下烘干5min，160℃下焙烘2min，記該布樣為整理樣1。
其透濕、透氣量的測量值如表1所示：
表1整理樣1和空白樣在不同溫度下的透濕、透氣量
實(shí)施例2
(1)量取17.7g異丙胺、32.7g三乙胺和75ml乙酸乙酯置于250ml的四口燒瓶中，將22.6g丙烯酰氯和25ml乙酸乙酯在50ml恒壓滴管中混合均勻。向四口燒瓶中滴加恒壓滴管中丙烯酰氯和乙酸乙酯的混合物。在冰水浴中攪拌，保持瓶內(nèi)反應(yīng)溫度低于5℃，繼續(xù)攪拌反應(yīng)6h。然后過濾，沉淀用乙酸乙酯洗滌后棄去，將濾液旋蒸得紅棕色粘稠液體，即N-異丙基丙烯酰胺粗產(chǎn)品。用石油醚重結(jié)晶，放入少量活性炭，趁熱過濾，濾液在室溫下放置即可得到白色針狀晶體異丙基丙烯酰胺NIPAM。
(2)稱取20g PEG400，在120℃的條件下真空干燥2h，然后降溫到90℃，按1：2.01摩爾比的投料比加入順丁烯二酸酐MA進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度控制在90～95℃之間，反應(yīng)時間為5～6h，生成交聯(lián)劑MA-PEG600-MA。
(3)將NIPAM功能單體15g、甲基丙烯酸羥乙酯HEMA3g、乳化劑AEO9 5g和60mL蒸餾水混合后，取1/3加入到四口燒瓶中，2/3加入恒壓滴管A，取過二硫酸銨APS的用量為1g，蒸餾水20克混合加入另一只恒壓滴管B；四口燒瓶水浴中升溫到80℃，然后將恒壓滴管A、B中的物料在1.5小時內(nèi)滴加到四口燒瓶中，保溫5小時后降溫至室溫，得到透明的目標(biāo)化合物PNIPAM。
(4)稱取蒸餾水500g，上述(3)合成的PNIPAM 50g，架橋劑(水性聚氨酯)1.5克于燒杯中，攪拌均勻，浸軋10g純棉機(jī)織布，軋液率為80％，然后在80℃下烘干5min，160℃下焙烘2min，記該布樣為整理樣2。
其透濕、透氣量的測量值如表2所示：
表2整理樣2和空白樣在不同溫度下的透濕、透氣量
實(shí)施例3
(1)量取17.7g異丙胺、32.7g三乙胺和75ml乙酸乙酯置于250ml的四口燒瓶中，將22.6g丙烯酰氯和25ml乙酸乙酯在50ml恒壓滴管中混合均勻。向四口燒瓶中滴加恒壓滴管中丙烯酰氯和乙酸乙酯的混合物。在冰水浴中攪拌，保持瓶內(nèi)反應(yīng)溫度低于5℃，繼續(xù)攪拌反應(yīng)6h。然后過濾，沉淀用乙酸乙酯洗滌后棄去，將濾液旋蒸得紅棕色粘稠液體，即N-異丙基丙烯酰胺粗產(chǎn)品。用石油醚重結(jié)晶，放入少量活性炭，趁熱過濾，濾液在室溫下放置即可得到白色針狀晶體異丙基丙烯酰胺NIPAM。
(2)稱取20gPEG1000，在120℃的條件下真空干燥2h，然后降溫到90℃，按1：2.01摩爾比的投料比加入順丁烯二酸酐MA進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度控制在90～95℃之間，反應(yīng)時間為5～6h，生成交聯(lián)劑MA-PEG600-MA。
(3)將NIPAM功能單體15g、甲基丙烯酸羥乙酯HEMA 3g、乳化劑AEO9 5g和60mL蒸餾水混合后，取1/3加入到四口燒瓶中，2/3加入恒壓滴管A，取過二硫酸銨APS的用量為1g，蒸餾水20克混合加入另一只恒壓滴管B；四口燒瓶水浴中升溫到80℃，然后將恒壓滴管A、B中的物料在1.5小時內(nèi)滴加到四口燒瓶中，保溫5小時后降溫至室溫，得到透明的目標(biāo)化合物PNIPAM。
(4)稱取蒸餾水500g，上述(3)合成的PNIPAM 50g，架橋劑(水性聚氨酯)1.5克于燒杯中，攪拌均勻，浸軋10g純棉機(jī)織布，軋液率為80％，然后在80℃下烘干5min，160℃下焙烘2min，記該布樣為整理樣3。
其透濕、透氣量的測量值如表3所示：
表3整理樣3和空白樣在不同溫度下的透濕、透氣量