CN104562682A

CN104562682A - 一种耐冲洗、选择性阻隔紫外线的无纺布

Info

Publication number: CN104562682A
Application number: CN201510022783.8A
Authority: CN
Inventors: 高超; 陈琛
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Changxin de Technology Co., Ltd.
Priority date: 2015-01-16
Filing date: 2015-01-16
Publication date: 2015-04-29
Anticipated expiration: 2035-01-16
Also published as: CN104562682B

Abstract

本发明公开了一种耐冲洗、选择性阻隔紫外线的无纺布，属于功能性纺织品领域，尤其涉及具有防紫外功能的无纺布。这种无纺布是通过将大片氧化石墨烯作为紫外吸收填料，与水性聚合物树脂在水中混合均匀后，涂敷在无纺布两侧，烘干成型得到的。本发明得到的无纺布在长波紫外区域的平均透过率低于4%，防紫外系数>30，在可见光区域的透过率较纯无纺布下降幅度小（30%~50%），并且在水中剧烈搅拌30天后仍可保持以上性能。本发明简便、成本低、绿色环保，适合大规模工业化生产，且选择性高，防紫外性能好，耐冲洗，有很好的柔韧性，涂层不易脱落，耐酸碱，可保温，可用于紫外防护服、防紫外纱窗、防紫外篷布等领域。

Description

一种耐冲洗、选择性阻隔紫外线的无纺布

技术领域

本发明涉及功能性纺织品领域，尤其涉及一种具有防紫外功能的无纺布。

背景技术

众所周知，阳光中包含可见光，红外线和紫外线，其中紫外线是波长比可见光线短的电磁波。人们通常将波长在290nm以下的称短波或极短波紫外线，即UVC；波长在290~320nm的称中波或远波紫外线，即UVB；波长在320~400nm的称长波或近波紫外线，即UVA。一方面紫外线能促进人体内维生素的合成，防止佝偻病，能起杀菌、保健等有利作用，但是当紫外线长时间高强度照射在人体表面时，会对人体皮肤产生损伤，如产生皮炎、红斑，使皮肤失去弹性，增加皱纹，甚至致癌。其中波长越低的紫外线对人的伤害越大，但由于大气层中臭氧对波长较低的UVC和UVB有吸收作用，因而紫外线对人的影响被大大降低了。然而，由于近数十年来现代工业文明的快速发展，空调、冰箱等的普遍使用，含氟化合物用量剧增对臭氧层造成了严重的破坏，以至照射到地球的紫外线辐射量日益增多，所以如何降低紫外线带来的伤害正在引起人们越来越多的关注。

无纺布是一种日常生活中使用广泛的材料，它具有防潮、透气、柔韧、质轻、无毒无刺激性、价格低廉、可循环再用等特点，然而由于其本身存在大量的空隙，使得光线易于透过，其紫外防护性能较差。一般而言，可以通过在无纺布中加入或者在其表面涂覆防紫外助剂的方式来提高其防紫外性能。常用的防紫外助剂包括二氧化硅、氧化锌、氧化铝等，这些无机材料虽然有防紫外性能，但是需要较高的添加量才可达到理想的防紫外效果，这样会严重影响材料本身的重量，强度和弯折性等性能。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术不足，提供一种耐冲洗、选择性阻隔紫外线的无纺布。

一种耐冲洗、选择性阻隔紫外线的无纺布，包括一层无纺布和涂布于无纺布两侧的涂层，所述涂层由大片氧化石墨烯和水性聚合物树脂的混合分散液涂布于无纺布上，干燥后得到。所述的大片氧化石墨烯和水性聚合物树脂的混合分散液由0.2~0.5重量份的大片氧化石墨烯、20~30重量份的水性聚合物树脂和100重量份的去离子水混合组成。

进一步地，所述无纺布成分选自丙纶、腈纶、锦纶。

进一步地，所述的大片氧化石墨烯是通过Hummers法制备得到，其尺寸在100~500微米，碳氧比在3~5，厚度为0.8~1nm。

进一步地，所述水性聚合物树脂由丙烯酸树脂、聚乙烯醇树脂、氟碳树脂中一种或多种按照任意配比混合组成。

本发明与现有技术相比具有的有益效果：（1）原料采用大片氧化石墨稀，原料易得；（2）加入大片氧化石墨烯的量很少，成本低；（3）制得的无纺布耐冲洗性好，在水中剧烈搅拌30天防紫外效果不降低；（4）制得的无纺布具有选择性阻隔紫外线的功能，即在可见光区域的透过率较纯无纺布下降幅度小（30%~50%），在长波紫外区域的平均透过率低于4%，防紫外系数>30，按照标准GB/T 18830-2002，已达到防紫外线产品标准；（5）制得的无纺布有很好的耐溶剂、耐热和耐酸碱性；（6）制得的无纺布有很好的柔韧性，反复弯折后涂覆层不脱落。

附图说明

图1 是经本发明实施例1 制备的无纺布紫外线透过率曲线坐标图；

图2是经本发明实施例1 制备的无纺布的耐冲洗测试曲线坐标图。

具体实施方式

大片氧化石墨烯是由大片石墨（500微米以上）经化学氧化得到，是一种由碳原子以sp2杂化相连接而形成的二维纳米材料。它具有极大的长径比和良好的柔性，并且带有丰富的官能团，如羟基，羧基，环氧基等，使得其拥有极好的水溶性。大片氧化石墨烯在增强材料、阻隔材料、屏蔽材料、负载催化、纺丝等领域已经得到了广泛的应用，但是将其用于无纺布中以实现防紫外的应用还未能实现。大片氧化石墨烯在可见光区域的吸收性低，在紫外光区域吸收性高，因此涂覆在无纺布表面后可使其可以选择性阻隔紫外。水性聚合物树脂的加入可对大片氧化石墨烯起保护作用，在保证无纺布柔韧性的同时可以提高无纺布耐冲洗性，确保长时有效。

基于大片氧化石墨烯的上述特点，本发明一种耐冲洗、选择性阻隔紫外线的无纺布，包括一层无纺布和涂布于无纺布两侧的涂层，所述涂层由大片氧化石墨烯和水性聚合物树脂的混合分散液涂布于无纺布上，干燥后得到。所述的大片氧化石墨烯和水性聚合物树脂的混合分散液由0.2~0.5重量份的大片氧化石墨烯、20~30重量份的水性聚合物树脂和100重量份的去离子水混合组成。将大片氧化石墨烯与水性聚合物树脂混合，不仅保证了选择性阻隔紫外的效果，也保证了材料的柔韧性和耐冲洗性。本发明得到的表面涂覆有包含大片氧化石墨烯的树脂涂层的无纺布，在紫外光区域的透过率低于4%，防紫外系数>30，在可见光区域的透过率较纯无纺布下降幅度小（30%~50%），并且在水中剧烈搅拌30天仍可保持以上性能。

所述无纺布成分选自丙纶、腈纶、锦纶。

所述的大片氧化石墨烯是通过Hummers法制备得到，通过Hummers法制备得到的氧化石墨烯的尺寸在100~500微米之间，碳氧比在3~5，厚度为0.8~1nm，为单层的氧化石墨烯。

所述水性聚合物树脂由丙烯酸树脂、聚乙烯醇树脂、氟碳树脂中一种或多种按照任意配比混合组成。

上述选择性阻隔紫外线的无纺布的制备方法一般包括以下步骤：

大片氧化石墨烯和水性聚合物树脂的混合分散液的制备，可以直接由0.2~0.5重量份的大片氧化石墨烯、10~30重量份的水性聚合物树脂和100重量份的去离子水混合均匀后得到，也可以通过以下步骤得到：

（1）将0.2~0.5重量份的大片氧化石墨烯原料溶于50重量份的去离子水，得到大片氧化石墨烯溶液；

（2）将20~30重量份的水性聚合物树脂与50重量份的去离子水混合，在20~60摄氏度的温度下搅拌1～5小时，得到水性聚合物树脂分散液；

（3）将大片氧化石墨烯溶液和水性聚合物树脂分散液按质量比1:1进行混合，在20~60摄氏度的温度下搅拌6~12小时，得到含有大片氧化石墨烯的涂覆液；

将上述制备的大片氧化石墨烯和水性聚合物树脂的混合分散液用喷涂的方法喷涂在无纺布两侧，用辊轴将无纺布表面涂层轧匀轧实，在烘箱内进行烘干，烘干温度为80~100摄氏度，烘干时间为30~60分钟，即得到本发明耐冲洗、选择性阻隔紫外线的无纺布。

下面通过实施例对本发明进行具体描述，本实施例只用于对本发明做进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据上述发明的内容做出一些非本质的改变和调整均属本发明的保护范围。

实施例1：

（1）将0.34g的大片氧化石墨烯原料溶于50g的去离子水，得到大片氧化石墨烯溶液；

（2）将20g的丙烯酸树脂与50g重量份的去离子水混合，在30摄氏度的温度下搅拌3小时，得到丙烯酸树脂水分散液；

（3）将大片氧化石墨烯溶液和丙烯酸树脂水分散液按质量比1:1进行混合，在30摄氏度的温度下搅拌12小时，得到含有大片氧化石墨烯的涂覆液；

（4）用喷涂的方法将含有大片氧化石墨烯的涂覆液喷涂在黑色丙纶无纺布的表面，用辊轴将无纺布表面涂层轧匀轧实，在烘箱内进行烘干，烘干温度为80摄氏度，烘干时间为50分钟。

经以上步骤，得到的无纺布在长波紫外区域的平均透过率为1.43%，紫外防护系数为88，可见光区域平均透光率降低31.3%，600转每分钟下在水中搅拌30天后紫外防护系数>50。紫外线透过率曲线如图1 所示，图中（a）为本发明的大片氧化石墨烯涂层无纺布；（b）为黑色丙纶无纺布。耐冲洗测试曲线如图2所示，在水中500转每分钟下搅拌30天内紫外防护系数UPF均大于30。

实施例2：

（1）将0.2g的大片氧化石墨烯原料溶于50g的去离子水，得到大片氧化石墨烯溶液；

（2）将20g重量份的丙烯酸树脂与50g的去离子水混合，在40摄氏度的温度下搅拌2.5小时，得到丙烯酸树脂的水分散液；

（3）将大片氧化石墨烯溶液和丙烯酸树脂水分散液按质量比1:1进行混合，在40摄氏度的温度下搅拌10小时，得到含有大片氧化石墨烯的涂覆液；

（4）用喷涂的方法将含有大片氧化石墨烯的涂覆液喷涂在黑色腈纶无纺布表面，用辊轴将无纺布表面涂层轧匀轧实，在烘箱内进行烘干，烘干温度为80摄氏度，烘干时间为50分钟。

经以上步骤，得到的无纺布在长波紫外区域的平均透过率为3.68%，紫外防护系数为43，可见光区域平均透光率降低37.5%，600转每分钟下在水中搅拌30天后紫外防护系数>30。

实施例3：

（1）将0.5g的大片氧化石墨烯原料溶于50g的去离子水，得到大片氧化石墨烯溶液；

（2）将10g的聚乙烯醇树脂、20g的氟碳树脂与50g的去离子水混合，在25摄氏度的温度下搅拌5小时，得到聚乙烯醇树脂的水分散液；

（3）将大片氧化石墨烯溶液和聚乙烯醇树脂水分散液按质量比1:1进行混合，在25摄氏度的温度下搅拌6小时，得到含有大片氧化石墨烯的涂覆液；

（4）用喷涂的方法将含有大片氧化石墨烯的涂覆液喷涂在白色锦纶无纺布表面，用辊轴将无纺布表面涂层轧匀轧实，在烘箱内进行烘干，烘干温度为100摄氏度，烘干时间为60分钟。

经以上步骤，得到的无纺布在长波紫外区域的平均透过率为0.8%，紫外防护系数>100，可见光区域平均透光率降低47.3%， 600转每分钟下在水中搅拌30天后紫外防护系数>100。

Claims

1.一种耐冲洗、选择性阻隔紫外线的无纺布，其特征在于，包括一层无纺布和涂布于无纺布两侧的涂层，所述涂层由大片氧化石墨烯和水性聚合物树脂的混合分散液涂布于无纺布上，干燥后得到；所述的大片氧化石墨烯和水性聚合物树脂的混合分散液由0.2~0.5重量份的大片氧化石墨烯、20~30重量份的水性聚合物树脂和100重量份的去离子水混合组成。

2.根据权利要求1所述的一种耐冲洗、选择性阻隔紫外线的无纺布，其特征在于所述无纺布成分选自丙纶、腈纶、锦纶。

3.根据权利要求1所述的一种耐冲洗、选择性阻隔紫外线的无纺布，其特征在于所述的大片氧化石墨烯是通过Hummers法制备得到，其尺寸在100~500微米，碳氧比在3~5，厚度为0.8~1nm。

4.根据权利要求1所述的一种耐冲洗、选择性阻隔紫外线的无纺布，其特征在于所述水性聚合物树脂由丙烯酸树脂、聚乙烯醇树脂、氟碳树脂中一种或多种按照任意配比混合组成。