一种高效持久多功能纺织品的整理方法
技术领域
本发明属于纺织材料技术领域,具体来说,涉及一种高效持久多功能纺织品的整理方法。
背景技术
目前,随着科学技术的发展和生活质量的提高,人们对纺织品功能的要求越来越高,对于纺织品的单一功能整理变得越来越常见,如抗静电、防紫外、防水、阻燃等,并且其相对应的处理工艺也变得越来越成熟。但是伴随着纺织品市场发展的急速变化,单一功能的纺织品已经远远不能满足市场的需求,特别是航空航天、军工、运输、旅游等一些特殊领域,因此,多功能纺织品的研制越来越受到人们的关注。近年来,多功能性纺织品成为纺织领域的研究热点和发展方向,开发集防紫外、抗静电、抗菌和自清洁多种功能于一体的功能性纺织品,具有广阔的市场前景和实用价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效持久多功能纺织品的整理方法,具有方法简单、绿色环保、成本低,同时整理后的纺织品具有高效持久的防紫外性、抗静电性、抗菌性和自清洁性。
为实现上述目的,本发明实施例采用以下技术方案:
一种高效持久多功能纺织品的整理方法,该整理方法包括以下步骤:
步骤10):表面阳离子改性织物;
步骤20):浸泡步骤10)表面阳离子改性的织物;
步骤30):表面阴离子改性步骤20)浸泡的织物;
步骤40):浸泡步骤30)表面阴离子改性的织物;
步骤50):浸泡步骤40)浸泡的织物。
作为优选例,所述步骤10)的过程为:将织物放入冷等离子体仪器的真空腔体内,低温等离子对织物进行表面预处理后,将低压蒸发的氨水单体蒸汽通入真空腔体内,在织物表面发生等离子体引发氨水气相接枝反应,得到表面阳离子改性的织物。
作为优选例,所述的等离子体引发氨水气相接枝反应中,氨气单体蒸汽流速为1~10L/min,真空腔体的真空度保持在200Pa以下,接枝反应时间为50~100min。
作为优选例,所述步骤20)的过程为:超声处理质量浓度为0.01~0.1g/L的氧化石墨烯溶液1~2h,然后将步骤10)的表面阳离子改性的织物放入氧化石墨烯溶液中,室温下振荡、浸泡30~60min后,取出织物并晾干。
作为优选例,所述步骤30)的过程为:将步骤20)处理后的织物放入冷等离子体仪器的真空腔体内,低温等离子对织物进行表面预处理后,利用低压蒸发的丙烯酸单体蒸汽通入真空腔体内,在织物表面发生等离子体引发丙烯酸气相接枝反应,得到表面阴离子改性的织物。
作为优选例,所述等离子体引发丙烯酸气相接枝反应中,丙烯酸单体蒸汽流速1~10L/min,真空腔体的真空度保持在200Pa以下,接枝反应时间为50~100min。
作为优选例,所述步骤40)的过程为:将步骤30)制得的织物置入质量浓度为0.1~1g/L的硝酸银溶液,室温下避光、振荡、浸泡30~60min后,得到处理后的织物。
作为优选例,所述步骤50)的过程为:将步骤40)处理后的织物放入磷酸盐溶液中,室温下避光、振荡、浸泡30~60min,取出织物并晾干。
作为优选例,所述的磷酸盐溶液为磷酸氢二钠溶液、磷酸氢二钾溶液、磷酸二氢钠溶液、磷酸二氢钾溶液、磷酸氢钙溶液、磷酸钠溶液、磷酸钾溶液和磷酸钙溶液中的一种或者任意组合,磷酸盐溶液的质量浓度与步骤40)中硝酸银溶液的质量浓度之比为0.3~1:1。
作为优选例,所述的织物为棉、麻、丝、毛、涤纶、锦纶、丙纶、腈纶、氨纶中任意一种或任意组合制成。
与现有技术相比,本发明实施例具有以下有益效果:本发明对织物的多功能整理方法简单、绿色环保、成本低,在织物上原位沉积磷酸银和氧化石墨烯,使织物的自清洁、抗菌、抗静电、防紫外等功能有质的提升。
附图说明
图1是本发明实施例的原理图。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细的说明。
本发明实施例提供一种高效持久多功能纺织品的整理方法,包括以下步骤:
步骤10):表面阳离子改性织物;
步骤20):浸泡步骤10)表面阳离子改性的织物;
步骤30):表面阴离子改性步骤20)浸泡的织物;
步骤40):浸泡步骤30)表面阴离子改性的织物;
步骤50):浸泡步骤40)浸泡的织物。
在上述实施例中,作为优选,所述步骤10)的过程为:将织物放入冷等离子体仪器的真空腔体内,低温等离子对织物进行表面预处理后,将低压蒸发的氨水单体蒸汽通入真空腔体内,在织物表面发生等离子体引发氨水气相接枝反应,得到表面阳离子改性的织物。优选的,低温等离子的温度区间10~20℃。低压蒸发的氨水单体蒸汽的蒸发压力区间为200Pa以下。所述的等离子体引发氨水气相接枝反应中,氨气单体蒸汽流速为0~10L/min,真空腔体的真空度保持在200Pa以下,接枝反应时间为50~100min。
步骤10)通过等离子体引发氨水气相接枝在织物表面,使织物表面接上带有正电荷的氨基。
作为优选,所述步骤20)的过程为:超声处理质量浓度为0.01~0.1g/L的氧化石墨烯溶液1~2h,然后将步骤10)的表面阳离子改性的织物放入氧化石墨烯溶液中,室温下振荡、浸泡30~60min后,取出织物并晾干。室温随季节不同而不同。例如,春季和秋季,室温为20~26℃;冬季,室温为-5~5℃;夏季,室温为32~38℃。
步骤20)中,织物表面带正电荷的氨基与氧化石墨烯上带负电荷的羧基形成离子键,氧化石墨烯和织物牢固地结合在一起。
优选的,所述步骤30)的过程为:将步骤20)处理后的织物放入冷等离子体仪器的真空腔体内,低温等离子对织物进行表面预处理后,利用低压蒸发的丙烯酸单体蒸汽通入真空腔体内,在织物表面发生等离子体引发丙烯酸气相接枝反应,得到表面阴离子改性的织物。优选的,低温等离子的温度区间为10~20℃。低压蒸发的丙烯酸单体蒸汽的蒸发压力为200Pa以下。所述等离子体引发丙烯酸气相接枝反应中,丙烯酸单体蒸汽流速1~10L/min,真空腔体的真空度保持在200Pa以下,接枝反应时间为50~100min。
步骤30)中,通过等离子体引发丙烯酸气相接枝在织物表面,使织物表面接上带有负电荷的羧基。
优选的,所述步骤40)的过程为:将步骤30)制得的织物置入质量浓度为0.1~1g/L的硝酸银溶液,室温下避光、振荡、浸泡30~60min后,得到处理后的织物。
步骤40)中,织物表面带负电荷的羧基吸附银离子。
优选的,所述步骤50)的过程为:将步骤40)处理后的织物放入磷酸盐溶液中,室温下避光、振荡、浸泡30~60min,取出织物并晾干。
步骤50)中,磷酸盐溶液为磷酸氢二钠溶液、磷酸氢二钾溶液、磷酸二氢钠溶液、磷酸二氢钾溶液、磷酸氢钙溶液、磷酸钠溶液、磷酸钾溶液和磷酸钙溶液中的一种或者任意组合。磷酸盐溶液的质量浓度与步骤40)中硝酸银溶液的质量浓度之比为0.3~1:1。
步骤50)中,磷酸盐与银离子在织物表面原位沉积形成磷酸银。
本实施例中,所述的织物为棉、麻、丝、毛、涤纶、锦纶、丙纶、腈纶、氨纶中任意一种或任意组合制成。
现有技术中,利用银和氧化石墨烯制备多功能纺织品的技术中,是制备银/氧化石墨烯纳米复合材料,然后再整理到织物上,赋予织物多功能。本实施例的整理方法是在织物上原位沉积磷酸银和氧化石墨烯,赋予织物自清洁、抗菌、抗静电、防紫外等功能,具有质的提升,而且制备方法简单、绿色环保、成本低。
如图1所示,本实施例的原理是:等离子体处理织物,表面接上带正电荷的氨基,织物浸泡石墨烯溶液,织物表面的氨基和石墨烯上有带负电荷的羧基结合,使石墨烯沉积在织物表面。然后织物再经等离子体处理,表面接上带负电荷的羧基,浸泡硝酸银溶液,织物表面吸附银离子,浸泡磷酸盐溶液,在织物表面原位沉积磷酸银。最后织物表面沉积氧化石墨烯和磷酸银。本实施例原位沉积磷酸银,原位沉积的物质与织物结合牢固,且工艺简单,成本低。原位沉积磷酸银的织物的功能性好于原位沉积纳米银,尤其是织物的自清洁性能的耐水洗性约是原位沉积纳米银的织物的3倍。
织物表面沉积的石墨烯和磷酸银分别赋予织物防紫外性、抗静电性和抗菌性、自清洁性。同时,这些性能高效持久。由于织物经等离子体引发氨水气相接枝改性后表面接上氨基,氧化石墨烯中的羧基与氨基形成离子键,从而氧化石墨烯和织物牢固地结合在一起;织物经等离子体引发丙烯酸气相接枝改性后表面接上的羧基吸附硝酸银中的银离子,与磷酸盐反应形成磷酸银,从而磷酸银与织物牢固地结合在一起。
下面通过实验验证本实施例的整理后的织物具有良好的性能。
实施例1
一种高效持久多功能纺织品的整理方法,包括以下步骤:
步骤10):将织物放入冷等离子体仪器的真空腔体内,低温等离子对织物进行表面预处理后,将低压蒸发的氨水单体蒸汽通入真空腔体内,在织物表面发生等离子体引发氨水气相接枝反应,氨气单体蒸汽流速为10L/min,真空腔体的真空度保持在200Pa,接枝反应时间为50min,得到表面阳离子改性的织物。
步骤20):超声处理质量浓度为0.05g/L的氧化石墨烯溶液1.5h,然后将步骤10)的表面阳离子改性的织物放入氧化石墨烯溶液中,室温下振荡、浸泡60min后,取出织物并晾干。
步骤30):将步骤20)处理后的织物放入冷等离子体仪器的真空腔体内,低温等离子对织物进行表面预处理后,利用低压蒸发的丙烯酸单体蒸汽通入真空腔体内,在织物表面发生等离子体引发丙烯酸气相接枝反应,丙烯酸单体蒸汽流速6L/min,真空腔体的真空度保持在200Pa,接枝反应时间为100min;得到表面阴离子改性的织物。
步骤40):将步骤30)制得的织物置入质量浓度为0.1g/L的硝酸银溶液,室温下避光、振荡、浸泡60min后,得到处理后的织物。
步骤50):浸将步骤40)处理后的织物放入磷酸盐溶液中,室温下避光、振荡、浸泡50min,取出织物并晾干。所述的磷酸盐溶液为磷酸氢二钠溶液,磷酸盐溶液的质量浓度与步骤40)中硝酸银溶液的质量浓度之比为0.3:1。
本实施例中织物由棉制成。
实施例2
一种高效持久多功能纺织品的整理方法,包括以下步骤:
步骤10):将织物放入冷等离子体仪器的真空腔体内,低温等离子对织物进行表面预处理后,将低压蒸发的氨水单体蒸汽通入真空腔体内,在织物表面发生等离子体引发氨水气相接枝反应,氨气单体蒸汽流速为5L/min,真空腔体的真空度保持在120Pa,接枝反应时间为90min,得到表面阳离子改性的织物。
步骤20):超声处理质量浓度为0.08g/L的氧化石墨烯溶液2h,然后将步骤10)的表面阳离子改性的织物放入氧化石墨烯溶液中,室温下振荡、浸泡30min后,取出织物并晾干。
步骤30):将步骤20)处理后的织物放入冷等离子体仪器的真空腔体内,低温等离子对织物进行表面预处理后,利用低压蒸发的丙烯酸单体蒸汽通入真空腔体内,在织物表面发生等离子体引发丙烯酸气相接枝反应,丙烯酸单体蒸汽流速4L/min,真空腔体的真空度保持在100Pa,接枝反应时间为90min;得到表面阴离子改性的织物。
步骤40):将步骤30)制得的织物置入质量浓度为0.8g/L的硝酸银溶液,室温下避光、振荡、浸泡30min后,得到处理后的织物。
步骤50):浸将步骤40)处理后的织物放入磷酸盐溶液中,室温下避光、振荡、浸泡40min,取出织物并晾干。所述的磷酸盐溶液为磷酸氢钙溶液,磷酸盐溶液的质量浓度与步骤40)中硝酸银溶液的质量浓度之比为1:1。
本实施例中织物由麻制成。
实施例3
一种高效持久多功能纺织品的整理方法,包括以下步骤:
步骤10):将织物放入冷等离子体仪器的真空腔体内,低温等离子对织物进行表面预处理后,将低压蒸发的氨水单体蒸汽通入真空腔体内,在织物表面发生等离子体引发氨水气相接枝反应,氨气单体蒸汽流速为1L/min,真空腔体的真空度保持在50Pa,接枝反应时间为100min,得到表面阳离子改性的织物。
步骤20):超声处理质量浓度为0.1g/L的氧化石墨烯溶液1.2h,然后将步骤10)的表面阳离子改性的织物放入氧化石墨烯溶液中,室温下振荡、浸泡50min后,取出织物并晾干。
步骤30):将步骤20)处理后的织物放入冷等离子体仪器的真空腔体内,低温等离子对织物进行表面预处理后,利用低压蒸发的丙烯酸单体蒸汽通入真空腔体内,在织物表面发生等离子体引发丙烯酸气相接枝反应,丙烯酸单体蒸汽流速10L/min,真空腔体的真空度保持在50Pa,接枝反应时间为50min;得到表面阴离子改性的织物。
步骤40):将步骤30)制得的织物置入质量浓度为1g/L的硝酸银溶液,室温下避光、振荡、浸泡50min后,得到处理后的织物。
步骤50):浸将步骤40)处理后的织物放入磷酸盐溶液中,室温下避光、振荡、浸泡60min,取出织物并晾干。所述的磷酸盐溶液为磷酸二氢钠溶液,磷酸盐溶液的质量浓度与步骤40)中硝酸银溶液的质量浓度之比为0.5:1。
本实施例中织物由涤纶制成。
实施例4
一种高效持久多功能纺织品的整理方法,包括以下步骤:
步骤10):将织物放入冷等离子体仪器的真空腔体内,低温等离子对织物进行表面预处理后,将低压蒸发的氨水单体蒸汽通入真空腔体内,在织物表面发生等离子体引发氨水气相接枝反应,氨气单体蒸汽流速为8L/min,真空腔体的真空度保持在80Pa,接枝反应时间为60min,得到表面阳离子改性的织物。
步骤20):超声处理质量浓度为0.01g/L的氧化石墨烯溶液1h,然后将步骤10)的表面阳离子改性的织物放入氧化石墨烯溶液中,室温下振荡、浸泡40min后,取出织物并晾干。
步骤30):将步骤20)处理后的织物放入冷等离子体仪器的真空腔体内,低温等离子对织物进行表面预处理后,利用低压蒸发的丙烯酸单体蒸汽通入真空腔体内,在织物表面发生等离子体引发丙烯酸气相接枝反应,丙烯酸单体蒸汽流速1L/min,真空腔体的真空度保持在70Pa,接枝反应时间为70min;得到表面阴离子改性的织物。
步骤40):将步骤30)制得的织物置入质量浓度为0.3g/L的硝酸银溶液,室温下避光、振荡、浸泡45min后,得到处理后的织物。
步骤50):浸将步骤40)处理后的织物放入磷酸盐溶液中,室温下避光、振荡、浸泡30min,取出织物并晾干。所述的磷酸盐溶液为质量浓度相等的磷酸二氢钾溶液和磷酸钙溶液按照质量比1:1混合而成,磷酸盐溶液的质量浓度与步骤40)中硝酸银溶液的质量浓度之比为0.8:1。
本实施例中织物由锦纶和丙纶按照质量比1:2制成。
实施例5
一种高效持久多功能纺织品的整理方法,包括以下步骤:
步骤10):将织物放入冷等离子体仪器的真空腔体内,低温等离子对织物进行表面预处理后,将低压蒸发的氨水单体蒸汽通入真空腔体内,在织物表面发生等离子体引发氨水气相接枝反应,氨气单体蒸汽流速为4L/min,真空腔体的真空度保持在170Pa,接枝反应时间为800min,得到表面阳离子改性的织物。
步骤20):超声处理质量浓度为0.03g/L的氧化石墨烯溶液1.8h,然后将步骤10)的表面阳离子改性的织物放入氧化石墨烯溶液中,室温下振荡、浸泡55min后,取出织物并晾干。
步骤30):将步骤20)处理后的织物放入冷等离子体仪器的真空腔体内,低温等离子对织物进行表面预处理后,利用低压蒸发的丙烯酸单体蒸汽通入真空腔体内,在织物表面发生等离子体引发丙烯酸气相接枝反应,丙烯酸单体蒸汽流速2L/min,真空腔体的真空度保持在150Pa,接枝反应时间为60min;得到表面阴离子改性的织物。
步骤40):将步骤30)制得的织物置入质量浓度为0.5g/L的硝酸银溶液,室温下避光、振荡、浸泡55min后,得到处理后的织物。
步骤50):浸将步骤40)处理后的织物放入磷酸盐溶液中,室温下避光、振荡、浸泡55min,取出织物并晾干。所述的磷酸盐溶液为质量浓度相等的磷酸氢二钾溶液、磷酸二氢钾溶液、磷酸钾溶液按照质量比为1:1:2混合组成,磷酸盐溶液的质量浓度与步骤40)中硝酸银溶液的质量浓度之比为0.6:1。
本实施例中织物由涤纶和腈纶按照质量比1:3制成。
实施例6
一种高效持久多功能纺织品的整理方法,包括以下步骤:
步骤10):将织物放入冷等离子体仪器的真空腔体内,低温等离子对织物进行表面预处理后,将低压蒸发的氨水单体蒸汽通入真空腔体内,在织物表面发生等离子体引发氨水气相接枝反应,氨气单体蒸汽流速为6L/min,真空腔体的真空度保持在20Pa,接枝反应时间为70min,得到表面阳离子改性的织物。
步骤20):超声处理质量浓度为0.09g/L的氧化石墨烯溶液1.6h,然后将步骤10)的表面阳离子改性的织物放入氧化石墨烯溶液中,室温下振荡、浸泡45min后,取出织物并晾干。
步骤30):将步骤20)处理后的织物放入冷等离子体仪器的真空腔体内,低温等离子对织物进行表面预处理后,利用低压蒸发的丙烯酸单体蒸汽通入真空腔体内,在织物表面发生等离子体引发丙烯酸气相接枝反应,丙烯酸单体蒸汽流速9L/min,真空腔体的真空度保持在120Pa,接枝反应时间为80min;得到表面阴离子改性的织物。
步骤40):将步骤30)制得的织物置入质量浓度为0.9g/L的硝酸银溶液,室温下避光、振荡、浸泡35min后,得到处理后的织物。
步骤50):浸将步骤40)处理后的织物放入磷酸盐溶液中,室温下避光、振荡、浸泡35min,取出织物并晾干。所述的磷酸盐溶液为磷酸氢钙溶液,磷酸盐溶液的质量浓度与步骤40)中硝酸银溶液的质量浓度之比为0.9:1。
本实施例中织物由锦纶制成。
对比例1
采用现有的整理方法:利用银和氧化石墨烯制备多功能纺织品,先制备银/氧化石墨烯纳米复合材料,然后将复合材料整理到织物上,赋予织物多功能。
对上述实施例和对比例整理后的织物进行试验。
按照GB/T 18830-2009《纺织品防紫外线性能的评定》进行抗紫外线性能的测试。其紫外防护系数测试结果如表1所示。
按照GB/T 12703-1991《纺织品静电测试方法》进行抗静电性能的测试。其静电荷半衰期测试结果如表1所示。
按照AATCC100-2012《纺织品抗菌整理的评价》进行抗菌性能的测试。其抗菌率测试结果如表1所示。
通过织物在可见光下降解亚甲基蓝溶液进行自清洁性能的测试。其降解率测试结果如表1所示。
表1整理后织物性能测试结果
从表1可知:本发明整理后的织物具有高效持久的防紫外性。整理后织物的防紫外性:洗涤前和10次洗涤后芳纶织物的紫外线防护系数100+。本发明整理后的织物具有高效持久的抗静电性。整理后织物的抗静电性:洗涤前和10次洗涤后织物的静电荷半衰期为0.5s。本发明整理后的织物具有高效持久的抗菌性。整理后织物的抗菌性:洗涤前和10次洗涤后对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌率均达99%以上。本发明整理后的织物具有高效持久的自清洁性。整理后织物的自清洁性:洗涤前和10次洗涤后织物对织物对亚甲基蓝的降解率达95%以上。
由表1可知:原位沉积氧化石墨烯/磷酸银的织物的自清洁性能远好于氧化石墨烯/银复合材料直接整理的织物的自清洁性能,约3倍。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本领域的技术人员应该了解,本发明不受上述具体实施例的限制,上述具体实施例和说明书中的描述只是为了进一步说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由权利要求书及其等效物界定。