專利名稱：一種Gemini型復(fù)合溶膠的制備及在防紫外/抗菌整理上的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于紡織化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種Gemini型陽(yáng)離子Ti02/Si02 復(fù)合溶膠的制備及其在棉織物防紫外線/抗菌復(fù)合整理上的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，人們對(duì)服裝等紡織 品的需求也日趨于舒適、健康與安全等方面。棉織物由于價(jià)廉物美、吸濕性好、 穿著舒適等優(yōu)點(diǎn)而倍受人們喜愛(ài)，但是棉織物對(duì)紫外線和微生物低劣的抵抗性 使其進(jìn)一步廣泛應(yīng)用遇到了一些挑戰(zhàn)。因此，對(duì)棉織物進(jìn)行防紫外線和抗菌整 理具有一定的意義。
目前，國(guó)內(nèi)外正在研究和應(yīng)用的將納米材料施加到紡織品上制成抗紫外線
或者是抗菌功能紡織品的方法主要有兩類 一是紡入法，即將納米粉體分散熔 融在滌綸溶液中，再紡成纖維的方法。這種方法能實(shí)現(xiàn)納米粉體與紡織品較好 的結(jié)合，但該方法生產(chǎn)工藝復(fù)雜，生產(chǎn)難度高，且只能應(yīng)用于化纖紡織品，而 不適用于天然纖維紡織品；二是后整理法，即先將所述的納米粉體制成抗紫外
線整理液或者抗菌整理液，再對(duì)織物進(jìn)行浸軋或涂層整理，制得功能織物。這 種方法簡(jiǎn)單易行，但由于納米粉體與紡織品之間為粘附關(guān)系，沒(méi)有化學(xué)鍵結(jié)合， 存在著耐洗牢度較差、功能不能持久和織物手感變劣等缺點(diǎn)。并且由于納米粒 子具有易團(tuán)聚的特性，這使得納米粉體的均勻分散、進(jìn)而制備穩(wěn)定的整理液都 存在很大的困難。
溶膠-凝膠法是織物表面改性的一種新技術(shù)。利用溶膠-凝膠技術(shù)制備的納米 溶膠通過(guò)涂層等方法，可在織物表面形成一層薄而透明的凝膠膜，能夠有效改
善織物表面性能。專利CN1585496A公開(kāi)了一種利用溶膠-凝膠法制備鈦納米溶 膠對(duì)棉織物進(jìn)行防紫外整理的方法，使用該方法可以賦予織物優(yōu)異、持久的防 紫外性能，且對(duì)織物的手感和物理機(jī)械性能影響很小。專利CN1631996A中制 備了一種SiO/Ti02復(fù)合氧化物紫外屏蔽劑，這種屏蔽劑有很好的分散性能和紫 外吸收能力和耐候性，而且避免了二氧化鈦應(yīng)用中的泛藍(lán)現(xiàn)象。專利 CN1614133A公開(kāi)了一種有機(jī)溶劑改性的二氧化鈦溶膠對(duì)棉織物進(jìn)行防紫外整 理的方法，該方法克服了常規(guī)納米顆粒在織物上易聚集，易泳移和結(jié)合力弱的 缺點(diǎn)，同時(shí)發(fā)揮出納米粒子特有的性能。CN165473A中制備了一種鈦溶膠并用 于對(duì)棉織物進(jìn)行抗菌整理，經(jīng)溶膠處理過(guò)的棉織物擁有優(yōu)異、持久的抗菌性能， 且具有釋放負(fù)離子的效應(yīng)，對(duì)織物的手感和強(qiáng)力無(wú)副作用。專利CN101187079A 中公開(kāi)了一種抗菌防紫外復(fù)合功能的纖維，這種纖維是將納米Ti02、納米Si02、
納米ZnO和納米級(jí)AgN03作為纖維母粒，通過(guò)熔融高速擠壓紡絲制得的，這種 纖維具有很好的防紫外和抗菌效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種Gemini型復(fù)合溶膠。
本發(fā)明的另一 目的是提供一種Gemini型復(fù)合溶膠的制備方法，該方法選用 Gemini陽(yáng)離子型的化合物、硅和鈦前驅(qū)體、催化劑、溶劑、水，可在室溫或較 低溫度下制備復(fù)合溶膠液。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種上述復(fù)合溶膠在棉織物防紫外/抗菌復(fù)合整 理上的應(yīng)用，即采用本發(fā)明的復(fù)合溶膠整理液對(duì)對(duì)織物進(jìn)行浸漬或浸軋?zhí)幚恚?再經(jīng)熱處理，整理液中的硅溶膠在纖維表面形成一層薄膜，將一些有防紫外作 用的二氧化鈦納米顆粒和一些有抗菌作用的Gemini陽(yáng)離子錨固在凝膠膜中，使 織物具有良好的防紫外線和抗菌效果。
與傳統(tǒng)的防紫外線和抗菌工藝相比，本發(fā)明有以下特點(diǎn)
1. 這種溶膠凝膠防紫外線/抗菌復(fù)合整理液制備工藝簡(jiǎn)單，反應(yīng)易于控制， 環(huán)保節(jié)能；
2. 制備的復(fù)合溶膠粒徑小，在織物上形成的薄膜很均勻，具有良好的屏蔽紫 外線和抗菌的性能，并且對(duì)織物的手感和物理機(jī)械性能影響不大；
3. 這種溶膠凝膠防紫外/抗菌劑劑為水性織物整理液，組分簡(jiǎn)單，使用方便， 適用于常規(guī)的整理設(shè)備和基本工藝；
4. 特別是本方法將防紫外和抗菌兩種整理結(jié)合在一起，縮短了工藝流程， 大大的節(jié)省了人力物力，非常符合了現(xiàn)代工業(yè)節(jié)能環(huán)保的理念要求。
本發(fā)明所涉及的鈦前驅(qū)體是鈦酸乙酯、鈦酸正丙酯、鈦酸正丁酯、鈦酸四 丁酯、鈦酸異丁酯和鈦酸異丙酯等鈦酸酯；發(fā)明中所涉及的硅前驅(qū)體是正硅酸 乙酯、正硅酸丙酯、正硅酸丁酯、硅酸異丁酯和硅酸異丙酯等硅酸酯。
本發(fā)明中所述的Gemini陽(yáng)離子化合物可以是2-二丙醇胺-雙(十四垸基二 甲基氯化銨)、二亞甲基-雙(十二垸基二甲基溴化銨)、四亞甲基-雙(十六垸基 二甲基氯化銨)、六亞甲基-雙(十六垸基二甲基溴化銨)等。
本發(fā)明中的催化劑可以是鹽酸、甲酸、硫酸、硝酸、醋酸等。
本發(fā)明中的溶劑可以是乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、乙二醇等。
本發(fā)明所采用的織物是市場(chǎng)上的常規(guī)織物，適用于本發(fā)明的織物主要有棉 織物及其混紡織物。
具體實(shí)施例方式
通過(guò)以下的實(shí)施例將有助于進(jìn)一步的理解本發(fā)明，但不能限定本發(fā)明的內(nèi)容。
(1) 向三頸燒瓶中依次加入溶劑30-42份、硅酸酯20-38份、水15-30份和Gemini
陽(yáng)離子化合物1-5份。在磁力攪拌器上(50-600r/min)攪拌2-35min，在此條件 下將1-3份濃度為0.01mol/L的催化劑以20-80drop/min的速度滴加到上述混 合液中。滴加完成后，調(diào)整磁力攪拌器的轉(zhuǎn)速(100-600r/min)，在室溫下連續(xù) 攪拌24h，即得到一種Gemini型陽(yáng)離子硅溶膠。
(2) 向三頸燒瓶中依次加入溶劑30-54份、鈦酸酯15-26份、水10-30份。在磁 力攪拌器上(50-600r/min)攪拌2-35min，在此條件下將5-10份濃度為0.01mol/L 的催化劑以20-80drop/min的速度滴加到上述混合液中。滴加完成后，調(diào)整磁 力攪拌器的轉(zhuǎn)速(100-600r/min)，在室溫下連續(xù)攪拌8h，即得到一種二氧化 鈦溶膠。
(3) 取1-20份的Gemini陽(yáng)離子型硅溶膠，溶于20-70份的去離子水中，在磁力 攪拌器上(50-900r/min)攪拌3-40min，在此條件下將5-35份的制得的二氧化鈦 溶膠以10-90drop/min的速度滴加到上述混合液中。滴加完成后，調(diào)整磁力攪 拌器的轉(zhuǎn)速(100-900r/min)，在室溫下連續(xù)攪拌3h，即得到一種Gemini型 陽(yáng)離子TiCySi02溶膠的防紫外線/抗菌復(fù)合整理液。
(4) 用此復(fù)合整理液通過(guò)浸漬、 一浸一軋或者兩浸兩軋的方式對(duì)機(jī)織物進(jìn)行防紫 外/抗菌復(fù)合整理，用浸漬方式對(duì)針織物進(jìn)行防紫外/抗菌復(fù)合整理，復(fù)合整理 液的濃度為0.5-5% (o.w.f)，處理溫度為50-80°C，處理時(shí)間為30-50min。浸 軋的方式復(fù)合整理液濃度為1-8%,軋余率60-100%。整理完成后，織物在 60-8(TC預(yù)烘，然后在120-200'C焙烘3-15min。
(5) 測(cè)試方法，具體分述如下
① 防紫外性能測(cè)試
采用分光光度計(jì)法來(lái)測(cè)試織物的紫外線透射性能，采用紫外線透過(guò)率(也 稱透射比，指有試樣時(shí)的UV透射輻射通量與無(wú)試樣時(shí)的UV透射輻射通量之比) 來(lái)作為防紫外性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)。
② 抗菌性能測(cè)試
抗菌性能參照AATCC100-2004標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試。
③ 強(qiáng)力測(cè)試
參照GB/T 3923.1 — 1997《紡織品織物拉伸性能第1部分?jǐn)嗔褟?qiáng)力和斷裂 伸長(zhǎng)率的測(cè)定條樣法》測(cè)試。
白度測(cè)定
wsD-m型白度儀測(cè)定織物的白度，以亨利白度值表示。
(6)實(shí)施例
實(shí)例1 Gemini型陽(yáng)離子Ti02/Si02復(fù)合溶膠的制備 向三頸燒瓶中依次加入乙醇40份、正硅酸乙酯30份、水27份和二亞甲基 -雙(十六垸基二甲基氯化銨)1份。在磁力攪拌器上500r/min攪拌15min，在 此條件下將2份濃度為0.01mol/L的鹽酸以40drop/min的速度滴加到上述混合液 中。滴加完成后，調(diào)整磁力攪拌器的轉(zhuǎn)速500r/min，在室溫下連續(xù)攪拌24h，即 得到一種Gemini型硅溶膠。
向三頸燒瓶中依次加入乙醇50份、鈦酸四丁酯25份、水20份。在磁力攪 拌器上600r/min攪拌15min，在此條件下將5份濃度為0.01mol/L的鹽酸以 40drop/min的速度滴加到上述混合液中。滴加完成后，調(diào)整磁力攪拌器的轉(zhuǎn)速 500r/min，在室溫下連續(xù)攪拌8h，即得到一種二氧化鈦溶膠。
取15份的Gemini型陽(yáng)離子硅溶膠，溶于65份的去離子水中，在磁力攪拌 器上800r/min攪拌3-40min，在此條件下將20份的制得的二氧化鈦溶膠以 60drop/min的速度滴加到上述混合液中。滴加完成后，調(diào)整磁力攪拌器的轉(zhuǎn)速 (800r/min，在室溫下連續(xù)攪拌3h，即得到一種Gemini型陽(yáng)離子1102/&02溶膠 的防紫外線/抗菌復(fù)合整理液。
實(shí)例2純棉機(jī)織物浸漬法防紫外線/抗菌整理 選用布樣為經(jīng)過(guò)退漿、精練、漂白的純棉平紋機(jī)織物(20texx20tex)。 具體的工藝如下
取2g經(jīng)過(guò)退漿、精練、漂白的純棉平紋機(jī)織物(20texx20tex)，放入Gemini 型復(fù)合TKVSiO2復(fù)合溶膠中處理60min，將整理后的織物在鼓風(fēng)烘箱內(nèi)6(TC烘 干，再在15(TC下焙烘3min。
經(jīng)上述方法整理過(guò)的棉織物的紫外光透過(guò)率在UVA波段接近于15.5%， UVB波段接近于2.5%， UVC波段則接近于1%，即織物具有較好的抗紫外效果； 測(cè)得布樣對(duì)金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑菌率分別為92.1%， 90.5%，即織物 具有較好的抗菌效果。處理前后布樣強(qiáng)力由798N變?yōu)?53N，白度則由93.89 變?yōu)?3.25，即這種整理過(guò)程對(duì)織物的強(qiáng)力和白度影響不是很大。
實(shí)例3純棉機(jī)織物浸軋法防紫外線/抗菌整理
選用布樣為經(jīng)過(guò)退漿、精練、漂白的純棉府綢機(jī)織物(40texx40tex)。
具體工藝如下
取2g經(jīng)過(guò)退漿、精練、漂白的純棉府綢機(jī)織物(40texX40tex)，放入Gemini 型復(fù)合Ti(VSi02復(fù)合溶膠中采用兩浸兩軋的方式處理，軋余率為65%，將整
理后的織物在鼓風(fēng)烘箱內(nèi)6(TC烘干，再在150。C下焙烘3min。
經(jīng)上述方法整理過(guò)的棉織物的紫外光透過(guò)率在UVA波段接近于15%, UVB 波段接近于2%， UVC波段則接近于P/。，即織物具有較好的抗紫外效果；測(cè)得 布樣對(duì)金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑菌率分別為93.1%， 90.5%，即織物具有 較好的抗菌效果。處理前后布樣強(qiáng)力由812N變?yōu)?77N，白度則由93.72變?yōu)?92.87。
實(shí)例4純棉針織物浸漬法防紫外線/抗菌整理 選用的布樣為經(jīng)過(guò)退漿、精練、漂白的全棉精梳針織物(27.8tex)。 取2g將經(jīng)過(guò)退漿、精練、漂白的全棉精梳針織物(27.8tex)放入Gemini 型復(fù)合TiO2/SiO2復(fù)合溶膠中處理60min，將整理后的織物在鼓風(fēng)烘箱內(nèi)60'C烘 干，再在15(TC下焙烘3min。
經(jīng)上述方法整理過(guò)的棉織物的紫外光透過(guò)率在UVA波段接近于15.8%， UVB波段接近于1.6。/。， 1^(:波段則接近于1.2%，即織物具有較好的抗紫外效 果；測(cè)得布樣對(duì)金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑菌率分別為96.8%， 95.5%，即 織物具有較好的防紫外線效果。處理前后布樣強(qiáng)力由754N變?yōu)?21N，白度則 由93.74變?yōu)?3.35，對(duì)織物的強(qiáng)力和白度影響較小。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合溶膠液，由以下物質(zhì)組成硅和鈦前驅(qū)體、Gemini陽(yáng)離子化合物、水、催化劑和溶劑。
2. 本發(fā)明所涉及的鈦前驅(qū)體是鈦酸乙酯、鈦酸正丙酯、鈦酸正丁酯、鈦酸四 丁酯、鈦酸異丁酯和鈦酸異丙酯等鈦酸酯；發(fā)明中所涉及的硅前驅(qū)體是正硅酸乙 酯、正硅酸丙酯、正硅酸丁酯、硅酸異丁酯和硅酸異丙酯等硅酸酯。
3. 本發(fā)明中所述的Gemini陽(yáng)離子化合物可以是2-二丙醇胺-雙(十四烷基二 甲基氯化銨)、二亞甲基-雙(十二垸基二甲基溴化銨)、四亞甲基-雙(十六烷基 二甲基氯化銨)、六亞甲基-雙(十六烷基二甲基溴化銨)等。
4. 本發(fā)明中的催化劑可以是鹽酸、甲酸、硫酸、硝酸、醋酸等。
5. 本發(fā)明中的溶劑可以是乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、乙二醇等。
6. 如權(quán)利要求書(shū)1所述的復(fù)合溶膠液的制備方法，其特征是采用如下方法制 備Gemini陽(yáng)離子型硅溶膠向三頸燒瓶中依次加入溶劑30-42份、硅酸酯20-38 份、水15-30份和Gemini陽(yáng)離子化合物1-5份。在磁力攪拌器上(50-600r/min)攪 拌2-35min，在此條件下將1-3份濃度為0.01mol/L的催化劑以20-80drop/min的 速度滴加到上述混合液中。滴加完成后，調(diào)整磁力攪拌器的轉(zhuǎn)速(100-600r/min)， 在室溫下連續(xù)攪拌24h，即得到一種Gemini陽(yáng)離子型硅溶膠。
7. 如權(quán)利要求書(shū)1所述的復(fù)合溶膠液的制備方法，其特征是采用如下方法制 備二氧化鈦溶膠向三頸燒瓶中依次加入溶劑30-54份、鈦酸酯15-26份、水10-30 份。在磁力攪拌器上(50-600r/min)攪拌2-35min，在此條件下將5-10份濃度為 0.1mol/L的催化劑以20-80drop/min的速度滴加到上述混合液中。滴加完成后，調(diào) 整磁力攪拌器的轉(zhuǎn)速(100-600r/min)，在室溫下連續(xù)攪拌8h，即得到一種二氧化 鈦溶膠。
8. 如權(quán)利要求書(shū)1所述的復(fù)合溶膠液的制備方法，其特征是采用如下方法制 備Gemini型陽(yáng)離子1102/8102溶膠取1-20份的如權(quán)利書(shū)7所述的Gemini陽(yáng)離 子型硅溶膠，溶于20-70份的去離子水中，在磁力攪拌器上(50-900r/min)攪拌 3-40min，在此條件下將5-35份的如權(quán)利書(shū)8所述的二氧化鈦溶膠以10-90drop/min 的速度滴加到上述混合液中。滴加完成后，調(diào)整磁力攪拌器的轉(zhuǎn)速(100-900r/min)，在室溫下連續(xù)攪拌3h，即得到一種Gemini型陽(yáng)離子Ti02/Si02溶膠的防紫外線/抗菌復(fù)合整理液。
9. 如權(quán)利要求書(shū)1所述的復(fù)合整理液在棉織物防紫外線/抗菌復(fù)合整理上的 應(yīng)用,其特征是采用如下處理方法用此復(fù)合溶膠整理液對(duì)棉機(jī)織物和針織物通過(guò)浸漬或浸軋的方式進(jìn)行防紫外線/抗菌復(fù)合整理。浸漬的方式整理液的濃度為 0.5-5% (o.w.f)，處理溫度為50-80。C，處理時(shí)間為30-50min。浸軋的方式整理液 濃度為l-8。/。，軋余率60-100。/。。整理完成后，織物在60-80。C預(yù)烘，然后在120-20(TC 焙烘3-15min。
10.如權(quán)利要求書(shū)1所述的復(fù)合溶膠整理液，其特征在于所適應(yīng)的織物為棉織 物及其混紡織物。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種Gemini型陽(yáng)離子TiO₂/SiO₂復(fù)合溶膠的制備及其在棉織物防紫外線/抗菌復(fù)合整理上應(yīng)用的方法，屬于紡織化工技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明選用硅和鈦前驅(qū)體、Gemini陽(yáng)離子化合物、水、催化劑和溶劑制備了用于棉織物防紫外線/抗菌整理的Gemini型陽(yáng)離子TiO₂/SiO₂復(fù)合溶膠。這種復(fù)合溶膠合成工藝簡(jiǎn)單，反應(yīng)易于控制，產(chǎn)品純度高，成本低廉，環(huán)保節(jié)能，粒徑小于10nm，整理后在織物上形成均勻薄膜，可以賦予織物良好的屏蔽紫外線和抗菌的性能，并且對(duì)其服用性能影響不大。
文檔編號(hào)D06M11/00GK101363190SQ20081015600
公開(kāi)日2009年2月11日 申請(qǐng)日期2008年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月26日
發(fā)明者張文娟, 王潮霞 申請(qǐng)人:江南大學(xué)