專利名稱：：利用納米蛋白材料制備的納米復(fù)合結(jié)構(gòu)功能紡織品及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及織物的功能性處理，尤其涉及一種利用納米蛋白材料制備的納米復(fù)合結(jié)構(gòu)功能紡織品及其制備方法。
背景技術(shù)：
：環(huán)?，F(xiàn)在是全球關(guān)注的熱點(diǎn)，并已成為整個(gè)工業(yè)和消費(fèi)者共同的社會(huì)責(zé)任。新的紡織品及其生產(chǎn)過程必須是對(duì)環(huán)境和能源友好，對(duì)人體健康無害。棉花生長在其果實(shí)里，成熟度高的棉纖維由于具有較高的強(qiáng)度、較好的彈改及吸濕性等特點(diǎn)，它常被用來紡成紗或線并用于制造柔軟的、可透氣的織物，是當(dāng)今紡織工業(yè)應(yīng)用最廣泛的天然纖維。根據(jù)《哥倫比亞百科全書，第六版》記載，"棉花在史前時(shí)期已經(jīng)被用來紡織、編織及染色，它為古印度、埃及和中國的人民提供了衣物"。同時(shí)，天然蛋白纖維由于其特有的性能，從古代開始已作為一種織物材料發(fā)揮了重要作用，并且在現(xiàn)代紡織業(yè)中仍作為高級(jí)織物材料被廣泛應(yīng)用。但是，由于生產(chǎn)工藝及纖維長度所P艮，并非所有的天然蛋白纖維都可用于紡紗。因此，天然蛋白纖維如羊毛和蠶絲在加工及最終使用的過程中均有有一些因不能被紡成紗而廢棄?，F(xiàn)有的專利文獻(xiàn)200410085281.1，02155407.2，200410045621.8中己揭示，利用把羊毛粉碎成納米顆粒的方法制備納米羊毛/蠶絲纖維材料，并將其用來處理純棉織物以得到額外的性能，如紫外保護(hù)、紅外吸收和保暖等。很多研究人員嘗試為天然纖維建立新的應(yīng)用領(lǐng)域，將其開發(fā)成在生物技術(shù)或生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域使用的新材料。山田等人提出一種動(dòng)物毛發(fā)的溶液化方法以及很多方面的廣泛應(yīng)用，比如作為重金屬捕獲劑、化妝品和食物的添加劑、滋發(fā)藥及衣服的改良劑。美國專利5，853，764描述了一種利用堿性水溶液制造超3細(xì)粉末的方法，_美國專利5，5718，954提出一種生產(chǎn)粒度lOum左右的超細(xì)粉末的方法。美國專利4，233，212提出一種把絲纖維壓粹成細(xì)粉的方法，這種細(xì)粉尤其適合作為化妝品的添加劑。中國專利CN94115873.X提出一種利用化學(xué)處理配合低溫干燥、粉碎、過濾等操作把棉花或大麻纖維制成平均大小為2.5-10nm的納米纖維粉末的方法。上述的專利報(bào)道了利用蛋白或纖維制備細(xì)/超細(xì)粉末的方法以及潛在的用途，但是，沒有一個(gè)提到在滿足環(huán)境友好的要求下增強(qiáng)棉織物功能特性的方法。羊毛是產(chǎn)自綿羊/山羊的一種毛發(fā)纖維。它是一種主要的天然多細(xì)胞纖維，是一種由碳、氫、氧、氮及硫等元素組成的有機(jī)物。羊毛的纖維長度與綿羊的種類和羊毛的生長時(shí)間有關(guān)。一般來講，羊毛纖維的長度從20mm到300mm不等，直徑范圍8-50um。從橫截面上看，羊毛纖維是卵形或是橢圓形的，包括三層(l)髓質(zhì)，色素或顏色所在的部分，提供空氣間隙；(2)皮質(zhì)，纖維的主要組成部分，由層疊的微小的細(xì)胞組成；(3)外層，是由重疊的鱗片細(xì)胞組成的細(xì)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在羊毛氈合或收縮時(shí)發(fā)揮作用。中國的專利申請(qǐng)200410085281.1,200410045621.8中，李毅等人報(bào)道了一種把天然纖維粉碎成納米材料并利用它們加強(qiáng)織物功能特性的方法?；谏鲜鰧＠麛?shù)據(jù)庫中的文獻(xiàn)以及大量的文獻(xiàn)閱讀，我們確定沒有相關(guān)的專利記載有利用納米角蛋白功能材料在環(huán)境友好的要求下增強(qiáng)棉織物的性能的方法。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種利用納米蛋白材料制備無甲醛納米復(fù)合結(jié)構(gòu)功能紡織品的方法，它滿足了環(huán)境友好的要求，并且增強(qiáng)了織物的多種性能。本發(fā)明進(jìn)一步要解決的問題在于，提供一種依據(jù)此方法制備的納米復(fù)合結(jié)構(gòu)功能紡織品。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種利用納米蛋白材料制備納米復(fù)合結(jié)構(gòu)功能紡織品的方法，其特征在于，所述方法滿足了環(huán)境友好的要求，增強(qiáng)了棉織物的功能特性。在本發(fā)明所述的利用納米蛋白材料制備納米復(fù)合結(jié)構(gòu)功能紡織品的方法中，包括三個(gè)步驟，每個(gè)步驟使用不同的溶液和處理工藝Sl納米蛋白材料積聚到棉織物表面；S2納米蛋白材料向棉織物內(nèi)部擴(kuò)散；S3納米蛋白材料和棉織物之間形成交聯(lián)。在本發(fā)明所述的利用納米蛋白材料制備納米復(fù)合結(jié)構(gòu)功能紡織品的方法中，所述納米蛋白材料的粒度小于300nm，平均值在70rnn附近。在本發(fā)明所述的利用納米蛋白材料制備納米復(fù)合結(jié)構(gòu)功能紡織品的方法中，所述步驟S1包括汽蒸過程，汽蒸的條件為，飽和蒸汽，溫度為100-120°C，時(shí)間為1-15分鐘。優(yōu)選條件為，飽和蒸汽，溫度為10(TC，時(shí)間為10分鐘。在本發(fā)明所述的利用納米蛋白材料制備納米復(fù)合結(jié)構(gòu)功能紡織品的方法中，所述步驟S1、S2、S3均有干燥和烘焙過程。一種利用納米蛋白材料制備納米復(fù)合結(jié)構(gòu)功能紡織品的方法得到的納米復(fù)合結(jié)構(gòu)功能紡織品，其特征在于，所述納米復(fù)合結(jié)構(gòu)功能紡織品的折皺回復(fù)性能提升，撕裂強(qiáng)度沒有下降，無甲醛含量。所述納米復(fù)合結(jié)構(gòu)功能紡織品有較高的UPF值。本發(fā)明的原理是，利用納米蛋白材料在濕處理過程中處理棉織物。溶液中含有納米角蛋白功能性材料，它在織物表面積聚，并向棉織物內(nèi)部擴(kuò)散，最后與棉織物進(jìn)行交聯(lián)，如圖1所示。全部過程有以下四個(gè)主要步驟1.納米角蛋白材料的制備；2.功能性乳液的制備；3.織物處理；4.織物的洗滌及pH值調(diào)整(可選)。本發(fā)明中用到的乳液及其組成乳液A納米角蛋白材料3-30%，優(yōu)選8%5<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>納米角蛋白材料是但不限于納米羊毛；漂白劑是但不限于11202，Blankit(購自巴斯夫)；堿是但不限于NaOH、KOH、Na2C03、NaHC03;多元羧酸是但不限于1,2，4，5-丁烷四羧酸(BTCA)、檸檬酸(CA)、琥珀酸(SUA)、蘋果酸(MLA)、酒石酸(TTA)和順丁烯二酐(MA);次亞磷酸鹽是但不限于NaH2P02、Na3P04、NaH2P04;柔軟劑是但不限于MonatericCEM(遼寧恒星精細(xì)化工有限公司)、AV920(香港先進(jìn)化工有限公司)、EST(上海天壇助劑有限公司)。本發(fā)明中的處理過程SI將織物在乳液A中二浸二軋(軋余率70-150%,優(yōu)選100%)—汽蒸烘干(100-120°C，1-15分鐘，飽和蒸汽，優(yōu)選10CTC，IO分鐘)S2將SI中得到的織物在乳液B中二浸二軋(軋余率70-150%，優(yōu)選100%)—干燥(50-95°C，1-10分鐘，優(yōu)選80。C，3分鐘)—烘焙(130-190°C，1-10分鐘，優(yōu)選18(TC，l分鐘)一洗滌(可選)S3將S2中得到的織物在乳液C中浸軋一干燥(50-95°C，1-10分鐘，優(yōu)選80。C，3分鐘)一烘焙(130-190°C，1-10分鐘，優(yōu)選180°C，1分鐘)一洗滌干燥。實(shí)施本發(fā)明的利用納米蛋白材料制備納米復(fù)合結(jié)構(gòu)功能紡織品的方法，具有以下有益效果本發(fā)明提供的方法既滿足了環(huán)境友好的要求，又增強(qiáng)了織物防紫外線性能、折鈹回復(fù)性能和撕裂強(qiáng)度性能，并且處理后得到的織物中甲醛含量并無增加。下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中圖1是本發(fā)明中處理方法的示意圖2是本發(fā)明中所用納米角蛋白材料粒度分布圖3是棉織物的SEM照片；圖4是棉織物的傅里葉紅外光譜圖5是棉織物的防紫外線性能圖6是棉織物的甲醛含量圖7是棉織物樣品水提物的pH值；圖8是棉織物的折皺回復(fù)性能圖9(a)棉織物經(jīng)線方向的撕裂強(qiáng)度性能；圖9(b)棉織物緯線方向的撕裂強(qiáng)度性能。具體實(shí)施例方式納米蛋白材料是根據(jù)中國專利200410045621.8"納米羊毛乳液和粉末、其制備方法以及用途"中提到的方法制備得到的。納米蛋白粒度分布見圖2所示，在圖2中，可以看出得到的納米角蛋白材料粒度平均為73nm左右，絕大部分粒度在200nm以內(nèi)。實(shí)施例1乳液A的組成納米羊毛H202NaOH調(diào)節(jié)pH至其它乳液B的組成5%1%12水7BTCA3%CA3%NaH2P023%其它水乳液C的組成AV92020%其它水處理過程S1將織物在乳液A中二浸二軋(軋余率100%)—汽蒸烘干(100°C，10分鐘，飽和蒸汽)S2將S1中得到的織物在乳液B中二浸二軋(軋余率100%)—干燥(80。C，3分鐘)一烘焙(180°C，l分鐘)S3將S2中得到的織物在乳液C中二浸二軋一干燥(80°C，3分鐘)一烘焙(180°C，l分鐘)一洗滌干燥。經(jīng)過處理得到的織物具體性能表現(xiàn)如下1、表面形態(tài)圖3為處理后的棉織物的掃描電鏡(ScanningElectronMicroscope,簡稱SEM)照片，如圖3所示，在織物表面觀察到一層類似膠狀的材料，表明有某些材料已經(jīng)加到了棉織物的表面。2、紅外特性圖4a為傅立葉變換紅外光譜結(jié)果，a)純棉織物，b)不含納米角蛋白的溶液處理過的棉織物，c)溶液處理過的棉織物，d)納米角蛋白。在c)和d)均可發(fā)現(xiàn)1634cm-l(氨基化合物C=0伸縮振動(dòng)鍵)和1555cm-l(氨基化合物N-H伸縮鍵)的吸收峰，表明納米角蛋白存在于處理過的棉織物上。Cm"圖4b中曲線l、2、3分別為未處理的棉織物、處理后的棉織物及處理后經(jīng)堿洗的棉織物，曲線1中3334cm-l為棉纖維-OH的特征峰，經(jīng)處理后，其特征峰明顯變?nèi)?，表?OH基團(tuán)發(fā)生明顯的減少；經(jīng)處理后的棉纖維在1735.5cm-l出現(xiàn)明顯的吸收峰，為酯基或羧基的C=0的伸縮振動(dòng)吸收峰，經(jīng)堿洗將羧酸轉(zhuǎn)變成羧酸鹽后，1735.5cm-1仍然存在，并在1566.5cm-l出現(xiàn)羧酸鹽的吸收峰，表明處理后的棉纖維含有酯基的c=o，是由于酸酐與棉纖維中的羥基及角蛋白中的氨基發(fā)生了酯化反應(yīng)；并且棉纖維處理后在802cm-l處出現(xiàn)明顯的吸收峰，為氨基酸酯化后N-H內(nèi)振動(dòng)吸收峰。3、防紫外線性能圖5為處理后的織物防紫外線的性能，根據(jù)AS/NZS4300:1996標(biāo)準(zhǔn)，顯示處理后的棉織物具有很好的防紫外線能力(紫外線防護(hù)系數(shù)UPF=60)，而沒有處理過的較差(UPF=15)。4、甲醛含量測定根據(jù)ISO14184-1:1998標(biāo)準(zhǔn)，測定處理后的棉織物甲醛含量，低于生態(tài)指標(biāo)oeko-texstandard100的要求(〈30mg/Kg)，與處理前并無明顯差異，如圖6所示。根據(jù)ISO3071:2005(E)，處理后的織物的pH值為8.3，而沒有處理過的pH值為8.2，如圖7所示。5、折鈹回復(fù)角按照AATCC66-2003標(biāo)準(zhǔn)，處理后的棉織物與未處理的比較，在50次洗滌試驗(yàn)中其性能有了很大的提升，如圖8所示。這表明處理顯著地增強(qiáng)了織物的抗折皺性能，洗滌不會(huì)影響織物的折皺回復(fù)角。從折皺回復(fù)和抗拉強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，經(jīng)處理的棉織物抗拉強(qiáng)度沒有降低，甲醛無增加，但是折皺回復(fù)性能得到了很大的提高。6、撕裂強(qiáng)度按照ASTMD1424-07標(biāo)準(zhǔn)，分別評(píng)價(jià)了經(jīng)線和緯線方向上的撕裂強(qiáng)度，其結(jié)果如圖9所示。與未處理的相比，處理后的織物在50次洗滌中其試驗(yàn)數(shù)據(jù)有了很大的提高。實(shí)施例2乳液A的組成納米羊毛15%9H202NaOH調(diào)節(jié)pH至其它乳液B的組成:BTCACANaH2P02其它乳液C的組成:CEM其它5%10水5%2%8%水15%水處理過程SI將織物在乳液A中二浸二軋(軋余率80%)—汽蒸烘干(100°C，20分鐘，飽和蒸汽)S2將S1中得到的織物在乳液B中二浸二軋(軋余率100%)—干燥(95°C，5分鐘)一烘焙(160°C，3分鐘)S3將S2中得到的織物在乳液C中浸軋一干燥(9(TC，3分鐘)一烘焙(no°C，2分鐘)一洗滌干燥。實(shí)施例3乳液A的組成納米羊毛H202NaOH調(diào)節(jié)pH至其它乳液B的組成.-BTCACA20%8%13水1%6%NaH2P028%其它水乳液C的組成CEM10%其它水處理過程Sl將織物在乳液A中二浸二軋(軋余率90%)—汽蒸烘干(IO(TC，10分鐘，飽和蒸汽)S2將S1中得到的織物在乳液B中二浸二軋(軋余率100%)—干燥(95°C,5分鐘)一烘焙(160°C，3分鐘)S3將S2中得到的織物在乳液C中浸軋一干燥(8(TC，3分鐘)一烘焙(nO°C，2分鐘)一洗滌干燥。實(shí)施例4乳液A的組成納米羊毛3%NaOH調(diào)節(jié)pH至9其它水乳液B的組成BTCA0.5%CA0.5%NaH2P023%其它水乳液C的組成CEM5%其它水處理過程Sl將織物在乳液A中二浸二軋(軋余率70%)—汽蒸烘干(100°C，15分鐘，飽和蒸汽)S2將Sl中得到的織物在乳液B中二浸二軋(軋余率70%)—干燥(50°C，IO分鐘)一烘焙(130°C，IO分鐘)S3將S2中得到的織物在乳液C中浸軋一干燥(50°C，10分鐘)一烘焙(130°C，IO分鐘)一洗滌干燥。實(shí)施例5乳液A的組成納米羊毛H202NaOH調(diào)節(jié)pH至其它乳液B的組成BTCACANaH2P02其它乳液C的組成CEM其它處理過禾ks30%10%10.5水4%6%10%水30%水Sl將織物在乳液A中二浸二軋(軋余率150%)—汽蒸烘干(120°C，1分鐘，飽和蒸汽)S2將S1中得到的織物在乳液B中二浸二軋(軋余率150%)—干燥(95°C，1.5分鐘)一烘焙(190°C，0.5分鐘)S3將S2中得到的織物在乳液C中浸軋一干燥(95°C，1.5分鐘)一烘焙(190°C，0.5分鐘)一洗漆干燥。權(quán)利要求1、一種利用納米蛋白材料制備納米復(fù)合結(jié)構(gòu)功能紡織品的方法，其特征在于，所述方法滿足了環(huán)境友好的要求，增強(qiáng)了棉織物的功能特性。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用納米蛋白材料制備納米復(fù)合結(jié)構(gòu)功能紡織品的方法，其特征在于，包括三個(gè)步驟，每個(gè)步驟使用不同的溶液和處理工藝Sl納米蛋白材料積聚到棉織物表面；S2納米蛋白材料向棉織物內(nèi)部擴(kuò)散；S3納米蛋白材料和棉織物之間形成交聯(lián)。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用納米蛋白材料制備納米復(fù)合結(jié)構(gòu)功能紡織品的方法，其特征在于，所述納米蛋白材料的粒度小于300nm，平均值在70nm附近。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用納米蛋白材料制備納米復(fù)合結(jié)構(gòu)功能紡織品的方法，其特征在于，所述步驟Sl包括汽蒸過程，汽蒸的條件為，飽和蒸汽，溫度為100-12(TC,時(shí)間為1-15分鐘；優(yōu)選條件為，飽和蒸汽，溫度為IO(TC，時(shí)間為IO分鐘。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用納米蛋白材料制備納米復(fù)合結(jié)構(gòu)功能紡織品的方法，其特征在于，所述步驟S1、S2、S3均有干燥和烘焙過程。6、一種如上述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的利用納米蛋白材料制備納米復(fù)合結(jié)構(gòu)功能紡織品的方法得到的納米復(fù)合結(jié)構(gòu)功能紡織品，其特征在于，所述納米復(fù)合結(jié)構(gòu)功能紡織品的折皺回復(fù)性能提升，撕裂強(qiáng)度沒有下降，無甲醛含量的增加。7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的利用納米蛋白材料制備納米復(fù)合結(jié)構(gòu)功能紡織品的方法得到的納米復(fù)合結(jié)構(gòu)功能紡織品，其特征在于，所述納米復(fù)合結(jié)構(gòu)功能紡織品有較高的UPF值。全文摘要本發(fā)明涉及織物的功能性處理，尤其涉及一種利用納米蛋白材料制備具有納米復(fù)合結(jié)構(gòu)的功能性紡織品的制備方法。本發(fā)明提供的方法包括三個(gè)步驟，每個(gè)步驟使用不同的溶液和處理工藝S1納米蛋白材料積聚到棉織物表面；S2納米蛋白材料向棉織物內(nèi)部擴(kuò)散；S3納米蛋白材料和棉織物之間形成交聯(lián)。本發(fā)明提供的方法既滿足了環(huán)境友好的要求，又增強(qiáng)了織物的防紫外線性能、折皺回復(fù)性能和撕裂強(qiáng)度性能，并且處理后得到的紡織品中甲醛含量并無增加。文檔編號(hào)D06M13/192GK101684616SQ200910163890公開日2010年3月31日申請(qǐng)日期2009年8月4日優(yōu)先權(quán)日2008年8月4日發(fā)明者如呂,毅李,文楊,胡軍巖,韓艷霞申請(qǐng)人:香港紡織及成衣研發(fā)中心