一种采用钛酸四丁酯和活性染料对棉纤维改性染色的方法

摘要

本发明公开了一种采用钛酸四丁酯和活性染料对棉纤维改性染色的方法，首先对棉纤维进行预处理，然后使用活性染料对预处理后的棉纤维进行染色处理，再配制钛酸四丁酯改性溶液，在染色后期添加改性溶液对染色棉纤维进行改性处理，最后，对染色改性后的棉纤维进行后处理。本发明的方法实现了棉纤维染色和纳米二氧化钛负载的同步进行，改性染色后获得的棉纤维具有良好的抗紫外线、抗菌性、耐日晒色牢度。

说明书

技术领域

本发明属于功能纺织材料技术领域，涉及一种棉纤维染色与改性的方法，具体涉及一种采用钛酸四丁酯和活性染料对棉纤维改性染色的方法。

背景技术

纳米二氧化钛是一种十分重要的无机半导体材料，其独特的紫外线屏蔽能力、光催化活性和颜色效应使它一经面世而倍受青睐，在防晒、杀菌、废水处理、环保和汽车工业等方面有着广阔的应用前景。利用纳米二氧化钛耐高温、难分解、无毒、功能持久以及与聚合物相容性较好等特性，可以制备出具有多种功能的纺织纤维和织物。纳米二氧化钛的制备方法主要包括气相法、液相法和固相法。相比之下，液相法具有合成温度低、设备简单、易操作等优点。液相法主要有液相沉淀、溶胶-凝胶、微乳液和水热等方法，其中水热法制备出的纳米晶体具有晶粒发育完整，粒度小，分布均匀，颗粒团聚较轻等优点，而且晶粒物相和形貌可以控制。

目前有关使用活性染料和钛酸四丁酯在水热条件下对棉纤维进行染色改性的研究还没有涉及。对纺织材料进行表面改性方法主要有两种：一是制备含有纳米颗粒的功能性纤维，即在纺丝过程中将纳米颗粒分散在纺丝原料中纺成纤维，其优点是性能持久，缺点是纳米颗粒与聚合物材料亲和性差，纳米颗粒分散不均匀，团聚现象严重，大部分纳米颗粒包埋在纤维基体内部，而纤维表面的纳米颗粒很少，因此不能很好地发挥纳米颗粒的性能，材料的功能性大幅度下降；二是采用后整理工艺将纳米颗粒整理到纤维或织物表面，通常使用粘合剂和助剂等将纳米颗粒粘附在纤维或织物表面，因此也同样面临着纳米颗粒团聚的问题，而且整理后的织物耐洗涤牢度不好，服用性能受到较大影响，手感明显变差。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用钛酸四丁酯和活性染料对棉纤维改性染色的方法，实现了棉纤维染色和纳米二氧化钛负载的同步进行，改性染色后获得的棉纤维具有良好的抗紫外线、抗菌性、耐日晒色牢度。

本发明所采用的技术方案是，一种采用钛酸四丁酯和活性染料对棉纤维改性染色的方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、对棉纤维进行预处理；

步骤2、使用活性染料对预处理后的棉纤维进行染色处理；

步骤3、配制钛酸四丁酯改性溶液，在染色后期添加改性溶液对染色棉纤维进行改性处理；

步骤4、对染色改性后的棉纤维进行后处理。

本发明的特点还在于，

步骤1具体按照以下步骤实施：

1.1）称取棉纤维；

1.2）将称取的棉纤维浸泡在质量-体积浓度为3.0～6.0g/L的氢氧化钠溶液中，于80℃～100℃条件下处理30min～50min，然后用无水乙醇、去离子水于60℃条件下分别洗涤10min～20min；

1.3）取出清洗干净的棉纤维后于70℃～90℃条件下烘干，得到预处理的棉纤维。

步骤2具体按照以下步骤实施：

2.1）按照步骤1得到的预处理后的棉纤维质量的1%～2%称取活性翠兰KN-G染料；

2.2）按照棉纤维和去离子水的浴比为1：30～50，量取去离子水；

2.3）按照每升去离子水中溶解50g～70g的硫酸钠和10g～20g的碳酸钠的比例称取硫酸钠和碳酸钠；

2.4）将步骤2.1）中称取的活性翠兰KN-G染料溶解于步骤2.2）中量取的去离子水中，在40℃～50℃条件下，放入预处理后的棉纤维进行染色，接着添加步骤2.3）中称取的二分之一的硫酸钠并不断搅拌，10～15min后添加另外二分之一的硫酸钠，继续搅拌，染色10min～15min后，将染色溶液以1℃/min～2℃/min速率升温至80℃～90℃，10min～15min后添加步骤2.3）中称取的二分之一的碳酸钠，10min～20min后添加另外二分之一的碳酸钠，并不断搅拌，10min～20min后完成染色处理。

步骤3具体按照以下步骤实施：

3.1）按照预处理后的棉纤维质量称取钛酸四丁酯，棉纤维与钛酸四丁酯的质量比为3～6：1；

3.2）按照步骤3.1）中称取的钛酸四丁酯量取无水乙醇，钛酸四丁酯和无水乙醇的体积比为1：10～30；

3.3）将步骤3.1）中称取的钛酸四丁酯溶解于步骤3.2）量取的无水乙醇中，并进行搅拌，配制成钛酸四丁酯改性溶液；

3.4）将步骤3.3）配制的钛酸四丁酯改性溶液缓慢滴加到步骤2得到的含有棉纤维的染色溶液中，一边滴加一边不断搅拌，将混合溶液以1℃/min～2℃/min速率升温至110℃～130℃，恒温处理2h～4h，待反应结束后取出棉纤维。

步骤4具体按照以下步骤实施：

4.1）将步骤3得到的染色改性后的棉纤维，以1：30～50的浴比，在70℃～90℃条件下用洗涤液洗涤10min～20min；

4.2）将洗涤后的棉纤维用热水、冷水反复洗涤3次；

4.3）烘干或自然晾干，得到染色改性后的棉纤维。

步骤4.1）中的洗涤液，是由质量体积浓度为2g/L的皂片溶液和质量体积浓度为2g/L的碳酸钠溶液混合而成的。

本发明的有益效果是，

本发明的采用钛酸四丁酯和活性染料对棉纤维改性染色的方法使用活性翠兰KN-G染料在常温条件下对棉纤维进行染色处理，可以最大限度地保护活性染料，在相对较低的温度条件下实现活性染料上染棉纤维，不会造成染料热水解，保证棉纤维染色均匀，上染率高，染色深。在染色后期添加钛酸四丁酯改性整理液，此时溶液中的大部分染料已经与棉纤维发生了化学反应，溶液中残留的染料已经很少，对钛酸四丁酯前驱体生成纳米二氧化钛影响很小，保证纳米二氧化钛能够很好地包覆在棉纤维表面，从而赋予棉纤维抗紫外线、抗菌和自清洁等功能。通过控制染料、硫酸钠和碳酸钠用量，反应温度和时间，钛酸四丁酯用量等工艺参数，优化了整理工艺，该方法节省原材料，操作简便。染色改性后的溶液中因为含有一定量的纳米二氧化钛颗粒，在日光或紫外线辐照下，溶液中残留的染料和有机污染物能够进行光催化降解，减少了对环境的污染。测试结果表明，活性染料染色和钛酸四丁酯纳米二氧化钛改性后的棉纤维，染料利用率高，染色均匀，表面负载有纳米二氧化钛薄膜，耐日晒色牢度好，具有抗紫外线，抗菌和自清洁能力。

本发明的方法解决了棉纤维染色和纳米二氧化钛负载不能同步实现的问题，以及现有改性方法得到的棉纤维抗紫外线、抗菌性能不高，耐日晒色牢度不好，自清洁功能欠缺，而且染色后的印染废水经过日光或紫外线的辐照处理，溶液中残留的染料大分子能够进一步光催化降解，降低了对环境的污染，达到绿色环保目的。较其他功能纺织产品的生产与加工方法，极大地简化了生产工艺流程，节约了原材料成本，提高了产品附加值。

附图说明

图1是棉纤维改性前的扫描电镜照片；

图2是采用本发明方法对棉纤维染色改性后的扫描电镜照片；

图3是采用本发明方法对棉纤维染色改性后表面包覆的纳米二氧化钛颗粒的电子衍射图；

图4是棉纤维染色改性前、后的紫外线可见光漫反射光谱曲线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种采用钛酸四丁酯和活性染料对棉纤维改性染色的方法是使用活性染料对棉纤维染色然后添加钛酸四丁酯前驱体对棉纤维进行改性的方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、对棉纤维进行预处理：

1.1）称取棉纤维；

1.2）将称取的棉纤维浸泡在质量-体积浓度为3.0g/L～6.0g/L的氢氧化钠溶液中，于80℃～100℃条件下处理30min～50min，然后用无水乙醇、去离子水于60℃条件下分别洗涤10min～20min；

1.3）取出清洗干净的棉纤维后于70℃～90℃条件下烘干，得到预处理的棉纤维。

步骤2、使用活性染料对预处理后的棉纤维进行染色处理：

2.1）按照步骤1得到的预处理后的棉纤维质量的1%～2%称取活性翠兰KN-G染料；

2.2）按照棉纤维和去离子水的浴比为1：30～50，量取去离子水；

2.3）按照每升去离子水中溶解50g～70g的硫酸钠和10g～20g的碳酸钠的比例称取硫酸钠和碳酸钠；

2.4）将步骤2.1）中称取的活性翠兰KN-G染料溶解于步骤2.2）中量取的去离子水中，在40℃～50℃条件下，放入预处理后的棉纤维进行染色，接着添加步骤2.3）中称取的二分之一的硫酸钠并不断搅拌，10min～15min后添加另外二分之一的硫酸钠，继续搅拌，染色10min～15min后，将染色溶液以1℃/min～2℃/min速率升温至80℃～90℃，10min～15min后添加步骤2.3）中称取的二分之一的碳酸钠，10min～20min后添加另外二分之一的碳酸钠，并不断搅拌，10min～20min后完成染色处理。

步骤3、配制钛酸四丁酯改性溶液，在染色后期添加改性溶液对染色棉纤维进行改性处理：

3.1）按照预处理后的棉纤维质量称取钛酸四丁酯，棉纤维与钛酸四丁酯的质量比为3～6：1；

3.2）按照步骤3.1）中称取的钛酸四丁酯量取无水乙醇，钛酸四丁酯和无水乙醇的体积比为1：10～30；

3.3）将步骤3.1）中称取的钛酸四丁酯溶解于步骤3.2）量取的无水乙醇中，并进行搅拌，配制成钛酸四丁酯改性溶液；

3.4）将步骤3.3）配制的钛酸四丁酯改性溶液缓慢滴加到步骤2得到的含有棉纤维的染色溶液中，一边滴加一边不断搅拌，将混合溶液以1℃/min～2℃/min速率升温至110℃～130℃，恒温处理2h～4h，待反应结束后取出棉纤维。

步骤4、对染色改性后的棉纤维进行后处理：

4.1）将步骤3得到的染色改性后的棉纤维，以1：30～50的浴比，在70℃～90℃条件下用洗涤液洗涤10min～20min，其中的洗涤液是由质量体积浓度为2g/L的皂片溶液和质量体积浓度为2g/L的碳酸钠溶液混合而成的

4.2）将洗涤后的棉纤维用热水、冷水反复洗涤3次。

4.3）烘干或自然晾干，得到染色改性后的棉纤维。

图1是棉纤维染色改性前的扫描电镜照片。可以看出，未染色改性的棉纤维表面比较洁净，没有其他附着物。图2是使用活性染料对棉纤维染色然后添加钛酸四丁酯改性溶液对棉纤维改性后的棉纤维的扫描电镜照片。可以看出，染色改性后的棉纤维表面包覆了一层薄膜状物质，高倍电镜照片显示，该薄膜是由纳米级颗粒构成。图3是染色改性棉纤维表面包覆的纳米二氧化钛颗粒的电子衍射环。可以看出，纳米二氧化钛电子衍射环分别对应着锐钛矿相二氧化钛的（101）、（004）、（200）、（105）和（211）晶面。图4是棉纤维染色改性前、后的紫外线可见光漫反射光谱曲线。可以看出，棉纤维经过活性翠兰KN-G染料染色和钛酸四丁酯水热改性之后，不仅对紫外线吸收显著增强，而且对可见光也有所增加。

采用残液比色法用7220N型分光光度计分别测定棉纤维染色改性处理前、后溶液在最大吸收波长680nm处的吸光度，并根据公式（1）计算上染率E：

$>E=(1-\frac{C_1}{C_0\times n})\times 100---\left(1\right);$>

式中，C₁为残液的吸光度；C₀为原液的吸光度；n为原液和残液的稀释倍数。

量取50mL染色改性后的残液，在照度为8.5×10⁴勒克斯的太阳光下辐照2h，用7220N型分光光度计测定溶液在最大吸收波长680nm处的吸光度，并根据公式（2）计算染料的降解率D：

$>D=\frac{A_0-A_1}{A_0}\times 100\%---\left(2\right);$>

式中，A₀为染色改性残液的初始吸光度；A₁为染色改性残液辐照2h后的吸光度。

用SF300型测色配色仪测定棉纤维在最大吸收波长680mm处的染色深度K/S值，选用D65光源，10°视场。根据国家标准GB/T8427-2008《纺织品色牢度试验耐人造光色牢度：氙弧》，用YG611型日晒气候色牢度测试仪对染色改性棉纤维进行耐人造光（氙弧灯）辐照，使用蓝色羊毛标准评定耐人造光色牢度等级。根据国家标准GB/T8629-2001《纺织品试验用家庭洗涤和干燥程序》，对活性染料染色钛酸四丁酯水热改性后的棉纤维进行洗涤和干燥（选用A型洗衣机，7A洗涤程序，C型干燥程序），并根据国家标准GB/T20944.1-2007《纺织品抗菌性能的评价第1部分：琼脂平皿扩散法》，测定棉纤维的抗菌效果。根据国家标准GB/T18830-2009《纺织品防紫外线性能的评定》测定棉纤维的防紫外线性能。

使用草莓汁沾污棉纤维，使用紫外线辐照来评价棉纤维的自清洁性能。将0.3g的棉纤维手扯成平直的棉条，用大头针固定在泡沫板上，滴加0.5ml质量浓度为100%的草莓原汁，然后放置在30W的紫外线灯下进行辐照，紫外线灯主波长为254nm，光源距棉纤维为15cm。当棉纤维所沾污的草莓汁由红色完全变为无色时，记录紫外线辐照的时间。辐照时间越短，表明棉纤维自清洁能力越强。

从原理方面说明本发明的有益效果所在：

（1）使用活性染料在较低温度条件下对棉纤维进行染色，可以保证染料较好地上染棉纤维，提高染料的利用率，棉纤维染色均匀，色牢度好。然后添加钛酸四丁酯改性溶液，此时溶液中残留的染料较少，能够保证钛酸四丁酯前驱体顺利生成纳米二氧化钛颗粒，并且较好地包覆在棉纤维表面。当活性翠兰KN-G染料用量在1～2%时，棉纤维上染率高，溶液中残留的染料很少，不会影响纳米二氧化钛晶体的生长；当染料用量小于1%时，棉纤维染色深度K/S值太小，颜色浅；当染料用量大于2%时，棉纤维上染率有所下降，反应液中残留的染料偏多，影响纳米二氧化钛颗粒的形成。

（2）当硫酸钠用量在50g/L～70g/L时，可以提高棉纤维的上染率，同时也不会影响纳米二氧化钛的生成和对棉纤维的包覆；当硫酸钠用量小于50g/L时，棉纤维上染率有所下降，颜色不深；当硫酸钠用量大于70g/L时，影响纳米二氧化钛的生长。当碳酸钠用量在10g/L～20g/L时，活性染料固色棉纤维较好，纳米二氧化钛包覆效果好；当碳酸钠用量小于10g/L时，棉纤维色牢度不好；当碳酸钠用量大于20g/L时，不仅造成浪费，而且影响纳米二氧化钛的形成。

（3）棉纤维和钛酸四丁酯的用量比例影响着反应生成纳米二氧化钛的多少和棉纤维表面包覆的效果。当棉纤维与钛酸四丁酯的质量比为3～6：1，可以在棉纤维表面包覆一定厚度的纳米二氧化钛薄膜，同时溶液中不会沉积过多的纳米颗粒；当小于3～6：1时，钛酸四丁酯用量过大，大部分纳米二氧化钛沉积在溶液底部，易造成浪费；当大于3～6：1时，棉纤维表面包覆的纳米二氧化钛颗粒太少，达不到抗紫外线、抗菌的效果。

（4）使用无水乙醇溶液溶解钛酸四丁酯，可以有效地防止钛酸四丁酯水解。当钛酸四丁酯和无水乙醇的体积比为1：10～30时，能够保证钛酸四丁酯完全稀释，晶粒生长缓慢，晶粒度较小；当钛酸四丁酯和无水乙醇的体积比小于1：10～30时，钛酸四丁酯不能够完全稀释，添加到染色溶液中时，很快发生水解，晶粒生长加快，晶粒度增大，容易产生团聚现象；当钛酸四丁酯和无水乙醇的体积比大于1：10～30时，容易造成无水乙醇浪费。

（5）当反应温度控制在110～130℃时，棉纤维机械性能损伤较小，能够生成锐钛矿相纳米二氧化钛；当反应温度低于110℃时，纳米二氧化钛晶型发育不好；当反应温度高于130℃时，二氧化钛晶体生长速率加快，因为成核过程是一个放热过程，温度的升高不利于水解反应向成核方向进行，使体系中晶核数量相对较少，而且温度的升高还会导致能稳定存在的临界晶核尺寸增大。当反应时间为2h～4h时，二氧化钛晶粒尺寸小；当反应时间小于2h时，纳米二氧化钛晶型不好；当反应时间大于4h时，二氧化钛晶核生长时间延长，晶体逐渐长大，比表面积则随之降低，晶粒尺寸明显增大，与棉纤维结合牢度变差。

实施例1

将5g的棉纤维浸泡在质量浓度为3.0g/L的氢氧化钠溶液中，于80℃条件下处理50min，然后用无水乙醇、去离子水于60℃条件下分别洗涤10min，然后于70℃条件下烘干；按照棉纤维质量的1%称取0.05g的活性翠兰KN-G染料，按照浴比1：30量取150mL的去离子水，按照去离子水体积分别称取7.5g的硫酸钠和1.5g的碳酸钠，将活性翠兰KN-G染料溶解于40℃的去离子水中，放入预处理后的棉纤维染色，添加3.75g的硫酸钠并不断搅拌，10min后添加另外的3.75g硫酸钠，继续搅拌，染色10min后，溶液以1℃/min速率升温至80℃，10min后添加0.75g的碳酸钠，15min后添加另外的0.75g碳酸钠，并不断搅拌，15min后染色完成；按照棉纤维与钛酸四丁酯质量比为3：1称取1.67g钛酸四丁酯，按照钛酸四丁酯和无水乙醇体积比1：10称取18mL的无水乙醇，将钛酸四丁酯溶解于无水乙醇中，并进行搅拌，配制成钛酸四丁酯改性溶液，将钛酸四丁酯改性溶液缓慢滴加到染色溶液中，一边滴加一边不断地搅拌，将混合溶液以1℃/min速率升温至110℃，恒温处理4h；待反应结束后取出棉纤维，按照1:30的浴比量取质量体积浓度为2g/L的皂片溶液和质量体积浓度为2g/L的碳酸钠溶液混合而成的洗涤液，在70℃条件下处理棉纤维20min，接着用热水、冷水反复洗涤3次，烘干。

采用残液比色法，用7220N型分光光度计分别测定棉纤维染色改性处理前、后溶液在最大吸收波长680nm处的吸光度，计算出棉纤维的上染率为74%。量取50mL染色改性后的残液，在照度8.5×10⁴勒克斯的太阳光下辐照2h，用7220N型分光光度计测定溶液在最大吸收波长680nm处的吸光度，计算出染料的降解率为85%。用SF300型测色配色仪测定染色改性棉纤维在最大吸收波长680mm处的染色深度K/S值为0.9。根据国家标准GB/T8427-2008《纺织品色牢度试验耐人造光色牢度：氙弧》，用YG611型日晒气候色牢度仪测定染色改性棉纤维的耐人造光（氙弧灯）色牢度为5级。根据国家标准GB/T8629-2001《纺织品试验用家庭洗涤和干燥程序》，对染色改性后的棉纤维进行洗涤和干燥（选用A型洗衣机，7A洗涤程序，C型干燥程序），并根据国家标准GB/T20944.1-2007《纺织品抗菌性能的评价第1部分：琼脂平皿扩散法》，测定染色改性后的棉纤维经过30次洗涤之后，对金黄色葡萄球菌（ATCC6538）、大肠杆菌（8099）的抑菌带均在1.0mm之内，没有繁殖，抗菌效果好。根据国家标准GB/T18830-2009《纺织品防紫外线性能的评定》，测定染色改性后的棉纤维经过30次洗涤之后，在UVB和UVA波段的光谱透射比为3.7%，紫外线防护系数为62，表明染色改性后的棉纤维具有屏蔽紫外线能力，而且纳米二氧化钛与棉纤维结合牢固。使用草莓汁沾污棉纤维经过紫外线辐照评价棉纤维的自清洁性能，经过240min的紫外线辐照，棉纤维表面沾污的草莓汁颜色完全消失。

实施例2

将5g的棉纤维浸泡在质量浓度为6.0g/L的氢氧化钠溶液中，于100℃条件下处理30min，然后用无水乙醇、去离子水于60℃条件下分别洗涤20min后于90℃条件下烘干；按照棉纤维质量的2%称取0.1g的活性翠兰KN-G染料，按照浴比1：50量取250mL的去离子水，按照去离子水体积分别称取17.5g的硫酸钠和5g的碳酸钠，将活性翠兰KN-G染料溶解于50℃的去离子水中，放入预处理后的棉纤维染色，添加8.75g的硫酸钠并不断搅拌，15min后添加另外的8.75g硫酸钠，继续搅拌，染色15min后，溶液以2℃/min速率升温至90℃，15min后添加2.5g的碳酸钠，10min后添加另外的2.5g碳酸钠，并不断搅拌，10min后染色完成；按照棉纤维与钛酸四丁酯质量比为6：1称取0.83g钛酸四丁酯，按照钛酸四丁酯和无水乙醇体积比1：30称取26mL的无水乙醇，将钛酸四丁酯溶解于无水乙醇中，并剧烈搅拌，配制成钛酸四丁酯改性溶液，将钛酸四丁酯改性溶液缓慢滴加到染色溶液中，一边滴加一边不断地搅拌，将混合溶液以2℃/min速率升温至130℃，恒温处理2h；待反应结束后取出棉纤维，按照1：50浴比量取质量体积浓度为2g/L的皂片溶液和质量体积浓度为2g/L的碳酸钠溶液混合而成的洗涤液，在90℃条件下处理棉纤维10min，接着用热水、冷水反复洗涤3次，烘干。

采用残液比色法，用7220N型分光光度计分别测定棉纤维染色改性处理前、后溶液在最大吸收波长680nm处的吸光度，计算出棉纤维的上染率为63%。量取50mL染色改性后的残液，在照度8.5×10⁴勒克斯的太阳光下辐照2h，用7220N型分光光度计测定溶液在最大吸收波长680nm处的吸光度，计算出染料的降解率为72%。用SF300型测色配色仪测定染色改性棉纤维在最大吸收波长680mm处的染色深度K/S值为2.5。根据国家标准GB/T8427-2008《纺织品色牢度试验耐人造光色牢度：氙弧》，用YG611型日晒气候色牢度仪测定染色改性棉纤维的耐人造光（氙弧灯）色牢度为5级。根据国家标准GB/T8629-2001《纺织品试验用家庭洗涤和干燥程序》，对染色改性后的棉纤维进行洗涤和干燥（选用A型洗衣机，7A洗涤程序，C型干燥程序），并根据国家标准GB/T20944.1-2007《纺织品抗菌性能的评价第1部分：琼脂平皿扩散法》，测定染色改性后的棉纤维经过30次洗涤之后，对金黄色葡萄球菌（ATCC6538）、大肠杆菌（8099）的抑菌带均在1.0mm之内，没有繁殖，抗菌效果好。根据国家标准GB/T18830-2009《纺织品防紫外线性能的评定》，测定染色改性后的棉纤维经过30次洗涤之后，在UVB和UVA波段的光谱透射比为4.1%，紫外线防护系数为53，表明染色改性后的棉纤维具有屏蔽紫外线能力，而且纳米二氧化钛与棉纤维结合牢固。使用草莓汁沾污棉纤维经过紫外线辐照评价棉纤维的自清洁性能，经过330min的紫外线辐照，棉纤维表面沾污的草莓汁颜色完全消失。

实施例3

将5g的棉纤维浸泡在质量浓度为4g/L的氢氧化钠溶液中，于90℃条件下处理40min，然后用无水乙醇、去离子水于60℃条件下分别洗涤15min后于80℃条件下烘干；按照棉纤维质量的1.2%称取0.06g的活性翠兰KN-G染料，按照浴比1：40量取200mL的去离子水，按照去离子水体积分别称取12g的硫酸钠和3g的碳酸钠，将活性翠兰KN-G染料溶解于45℃的去离子水中，放入预处理后的棉纤维染色，添加6g的硫酸钠并不断搅拌，13min后添加另外的6g硫酸钠，继续搅拌，染色13min后，溶液以1.5℃/min速率升温至85℃，13min后添加1.5g的碳酸钠，20min后添加另外的1.5g碳酸钠，并不断搅拌，20min后染色完成；按照棉纤维与钛酸四丁酯质量比为4：1称取1.25g钛酸四丁酯，按照钛酸四丁酯和无水乙醇体积比1：20称取25mL的无水乙醇，将钛酸四丁酯溶解于无水乙醇中，并进行搅拌，配制成钛酸四丁酯改性溶液，将钛酸四丁酯改性溶液缓慢滴加到染色溶液中，一边滴加一边不断地搅拌，将混合溶液以1.5℃/min速率升温至120℃，恒温处理3h；待反应结束后取出棉纤维，按照1：40的浴比量取质量体积浓度为2g/L的皂片溶液和质量体积浓度为2g/L的碳酸钠溶液混合而成的洗涤液，在80℃条件下处理棉纤维15min，接着用热水、冷水反复洗涤3次，烘干。

采用残液比色法，用7220N型分光光度计分别测定棉纤维染色改性处理前、后溶液在最大吸收波长680nm处的吸光度，计算出棉纤维的上染率为68%。量取50mL染色改性后的残液，在照度8.5×10⁴勒克斯的太阳光下辐照2h，用7220N型分光光度计测定溶液在最大吸收波长680nm处的吸光度，计算出染料的降解率为79%。用SF300型测色配色仪测定染色改性棉纤维在最大吸收波长680mm处的染色深度K/S值为1.8。根据国家标准GB/T8427-2008《纺织品色牢度试验耐人造光色牢度：氙弧》，用YG611型日晒气候色牢度仪测定染色改性棉纤维的耐人造光（氙弧灯）色牢度为5级。根据国家标准GB/T8629-2001《纺织品试验用家庭洗涤和干燥程序》，对染色改性后的棉纤维进行洗涤和干燥（选用A型洗衣机，7A洗涤程序，C型干燥程序），并根据国家标准GB/T20944.1-2007《纺织品抗菌性能的评价第1部分：琼脂平皿扩散法》，测定染色改性后的棉纤维经过30次洗涤之后，对金黄色葡萄球菌（ATCC6538）、大肠杆菌（8099）的抑菌带均在1.0mm之内，没有繁殖，抗菌效果好。根据国家标准GB/T18830-2009《纺织品防紫外线性能的评定》，测定染色改性后的棉纤维经过30次洗涤之后，在UVB和UVA波段的光谱透射比为3.9%，紫外线防护系数为57，表明染色改性后的棉纤维具有屏蔽紫外线能力，而且纳米二氧化钛与棉纤维结合牢固。使用草莓汁沾污棉纤维经过紫外线辐照评价棉纤维的自清洁性能，经过280min的紫外线辐照，棉纤维表面沾污的草莓汁颜色完全消失。