纳米织物整理剂及其制备方法和应用

摘要

一种纳米织物整理剂，由以下成分按所附重量百分比配制而成；溶剂70-95％；紫外屏蔽剂1-10％；表面处理剂0.1-10％；抗微生物助剂0.01-1％；浆料稳定剂0.05-5％；成膜剂0.1-10％。上述纳米织物整理剂的制备方法是，先配制溶剂，然后将紫外屏蔽剂、表面处理剂、抗微生物助剂、浆料稳定剂、成膜剂依次加入溶剂中，搅拌分散均匀。本发明的纳米织物整理剂用于对织物进行表面处理，使织物具有屏蔽紫外线和抗菌防霉性能。

说明书

技术领域

本发明涉及化学组合物，尤其涉及纳米织物整理剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着人类活动对大气臭氧层的破坏，紫外线辐射已成为人类健康的巨大威胁之 一，增大了人类患皮肤癌的几率。如今抗紫外线化妆品、日用品销量激增，但其防 护能力、保护面积和作用时间毕竟有限。因此，利用面积更大、防护效果更好的纺 织品来阻挡紫外线对人体的过度伤害，成为保护皮肤免受紫外线侵袭的屏障，成为 一个重要的方向。

根据防护机理的不同，使用的紫外线屏蔽剂类型可分为两种，一种是无机类紫 外线反射剂，如二氧化钛、氧化锌、滑石粉、陶土、碳酸钙等，它们都具有较高的 折射率，加入织物中，可增加织物表面对紫外线的反射和散射；另一种是有机类紫 外线吸收剂，作用机理主要是对紫外线具有吸收能力，而起到防紫外线的作用，常 用的有二苯甲酮类和苯并三唑类等。

目前，国内外防紫外线纺织品的生产，主要分为两大类：一种是通过在聚合或 纺丝时加人紫外线遮蔽剂，制得防紫外线纤维，这样制得的纤维及织物防紫外线功 能持久，耐洗性好。但是，无机粉体与聚合物基体相容性差，易团聚而堵塞喷丝孔， 缩短喷丝板的寿命，加工难度大，成本高，而且不适用于天然纤维及其织物(如各 种棉、麻、真丝、羊毛等制品)，因此应用报道很少。第二种方法是后整理法，利 用紫外线遮蔽剂浸渍或涂层于织物表面，起到防护作用。该方法工艺简单灵活，应 用面广，是目前织物防紫外改性的主流技术。

例如，ZL200620083970.3公开了一种防紫外毛巾的制备方法，将毛巾纱线用 含纳米ZnO或TiO2的整理剂浸渍处理而得，该方法工艺简单，但耐久性差；ZL 200710022689.8公开了纳米耐久抗紫外纺织品，以纳米金属氧化物为抗紫外剂， 聚氨酯、聚丙烯酸酯等为成膜剂，处理纤维，并最终在其表面形成一层含纳米抗紫 外粒子的皮膜结构，该方法工艺较为复杂，成本较高。其余还有一些类似的方法， 但上述技术在纳米粒子的表面处理技术方面，还存在缺陷。导致整理剂的稳定性不 高，纳米粒子在浆料中易团聚、沉降，从而影响防紫外处理效果。

另一方面，有害微生物的传播和繁殖一直是危害人类健康的主要因素之一。各 类织物、服装应用广泛，赋予其有效的抗有害微生物性能，对于保护人类健康、提 高生活质量、乃至延长纺织品的使用寿命，都有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的，就是为了提供一种使织物具有屏蔽紫外线和抗菌防霉性能的纳 米织物整理剂及其制备方法和应用。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种纳米织物整理剂，由以 下成分按所附重量百分比配制而成；

所述溶剂为乙醇与水的混合溶剂，其中乙醇的重量百分含量为2-50％，该混 合溶剂用无机酸或／和无机碱调节pH值在3-12之间。乙醇的作用在于降低浆料的 表面张力，增加与织物纤维的亲和性以及溶剂的挥发性。但是过多的乙醇一方面会 增加成本，另一方面由于乙醇是易燃物质，存在安全隐患。

所述紫外屏蔽剂选自二氧化钛、氧化锌、氧化铝、滑石粉、碳酸钙的一种或几 种的混合物，其粒径在50-1000纳米之间。上述粉体具有较高的折射率和较低的紫 外透过率，基于效果和成本的综合考虑，其中优选的为二氧化钛和氧化锌。

所述表面处理剂选自硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂中的一种，所述硅烷偶联剂包 括KH550、KH560、KH570，所述钛酸酯偶联剂包括NXT-105、NXT-101。表面处 理剂的作用是使纳米无机粉体在溶剂中均匀分散，防止其团聚。另一方面，增强无 机粉体与织物纤维或成膜剂之间的结合能力，保证防紫外整理效果的耐久性。

所述抗微生物助剂选自尼泊金甲酯、尼泊金乙酯、尼泊金丁酯、三氯生、异噻 唑啉酮等中的一种或几种。上述化合物具有广谱高效、性能稳定、使用方便、且对 人体安全性高等特点，适用于纺织品的抗微生物整理，而且由于其难溶于水的特点， 不会因洗涤而流失，可以保证效果的持久性。

所述浆料稳定剂选自聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、海藻酸钠 中的一种或几种。上述物质具有增稠、悬浮、粘合、乳化、分散等作用，可有效地 提高纳米无机粉体在溶剂中的分散，在储运过程中提高浆料稳定性及抗冻融性，防 止颜料、填料沉底结块。

所述成膜剂选自聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚硅氧烷中的一种或数种。成膜剂的作 用是在织物纤维表面形成薄膜，将具有紫外屏蔽性能的无机粉体以及抗微生物助剂 等包覆其中，以提高防护效果的耐久性。同时，为防止涂层影响织物的手感和透气 透湿性能，本发明将选用水溶型或水分散型的上述聚合物的溶液或乳液。

上述纳米织物整理剂的制备方法，包括以下步骤：

A、将乙醇与水按配比混合，并用无机酸或／和无机碱调节pH值在3-12之间， 配制成溶剂，其中乙醇的重量百分含量为2-50％；

B、取配比量的溶剂，并向溶剂中加入配比量的紫外屏蔽剂，搅拌10-40分钟；

C、向步骤B所得溶液中加入配比量的表面处理剂，搅拌20-60分钟；

D、向步骤C所得溶液中依次加入配比量的抗微生物助剂、浆料稳定剂和成膜 剂，搅拌均匀，得到分散均匀的乳白色浆液，为纳米织物整理剂。

上述纳米织物整理剂的应用，是用于对织物进行表面处理，使织物具有屏蔽紫 外线和抗菌防霉性能。

所述表面处理是将干净的织物在室温下用纳米织物整理剂浸渍，然后经室温冷 轧、烘、焙，在织物表层牢固地附着一层纳米织物整理剂。

所述织物为天然纤维织物、化学纤维织物或天然纤维与化学纤维混纺的织物， 所述天然纤维包括棉、麻、真丝、羊毛，所述化学纤维包括涤纶、锦纶、丙纶、腈 纶、粘胶纤维。

经本发明的纳米织物整理剂整理的织物，在保持原有服用性能(如柔软度、透 湿透气性等)的基础上，赋予面料优良的防紫外和抗菌防霉性能，能够屏蔽日光中 90％以上的紫外线，同时对常见的有害微生物，如大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、绿 脓杆菌、霉菌等有很好的抑制杀灭作用。

本发明的纳米织物整理剂采用偶联剂对粉体进行表面处理与增稠剂相结合，可 使纳米粒子在浆料中稳定均匀地分散。

本发明的纳米织物整理剂除采用了紫外屏蔽剂以外，还采用了具有高效广谱抗 微生物功能的助剂和成膜剂，解决了现有技术的类似整理剂技术功能单一、效果不 持久等问题。

具体实施方式

实施例1

一种纳米防紫外抗微生物涤纶面料的制备

(1)整理剂的配制：将50g乙醇与850g水混合均匀，加入适量稀硫酸，调节 pH值至3-4之间，加入50g纳米氧化锌粉体，用乳化机以2000转／分高速分散20 分钟，然后加入5g硅烷偶联剂KH560，继续高速搅拌30分钟，然后再依次加入 0.2g三氯生、10g羧甲基纤维素钠以及15g水溶性聚氨酯(如德国Bayer的Impranil 系列，或日本第一制药的Elastron系列等)，再继续搅拌1小时，得到稳定性能良 好的白色浆料即整理剂；

(2)织物的后整理：纯涤纶长丝面料，按照以下工艺进行处理：洗涤(去除 表面上浆或油剂)、室温浸渍(1.5kg面料配1kg整理剂)、室温冷轧(轧液率大约 70％左右、再重复浸渍-冷轧过程一次、预烘(90℃，5分钟)、焙(110℃，3分 钟)。

实施例2

一种纳米防紫外抗微生物涤棉(40／60)混纺面料的制备

(1)整理剂的配制：将350g乙醇与450g水混合均匀，加入适量NaOH稀溶 液，调节pH值至11-12之间，加入12g纳米二氧化钛粉体，用乳化机以1500转／ 分高速分散10分钟，然后加入3g钛酸酯偶联剂NXT-105，继续高速搅拌25分钟， 然后再依次加入1.5g尼泊金丁酯、12g聚丙烯酰胺以及10g水溶性聚氨酯(如德国 Bayer的Impranil系列，或日本第一制药的Elastron系列等)，再继续搅拌40分钟， 得到稳定性能良好的白色浆料即整理剂；

(2)织物的后整理：涤棉面料，按照以下工艺进行处理：洗涤(去除表面上 浆或油剂)、室温浸渍(1.5kg面料配1kg整理剂)、室温冷轧(轧液率大约70％左 右、再重复浸渍-冷轧过程一次、预烘(90℃，8分钟)、焙(110℃，5分钟)。

实施例3

一种纳米防紫外抗微生物真丝面料的制备

(1)整理剂的配制：将20g乙醇与980g水混合均匀，加入适量NaOH稀溶液， 调节pH值至10左右，加入25g纳米氧化锌与5g二氧化钛的混合粉体，用乳化机 以2500转／分高速分散20分钟，然后加入5g钛酸酯偶联剂NXT-101，继续高速搅 拌30分钟，然后再依次加入20g浓度为2.5％wt的5-氯-2甲基-4-异噻唑啉-3-酮水 溶液、15g海藻酸钠以及60g聚丙烯酸甲酯与丁酯共聚物乳液(固含量40％)，再 继续搅拌1小时，得到稳定性能良好的白色浆料即整理剂；

(2)织物的后整理：真丝面料，按照以下工艺进行处理：洗涤(去除表面上 浆或油剂)、室温浸渍(2kg面料配1kg整理剂)、室温冷轧(轧液率大约50％左右、 预烘(50℃，10分钟)、焙(80℃，6分钟)。

实施例4

一种纳米防紫外抗微生物羊毛腈纶(50／50)混纺面料的制备

(1)整理剂的配制：将100g乙醇与450g水混合均匀，加入适量稀硫酸，调 节pH值至4-5之间，加入40g纳米氧化锌和35g滑石粉的混合粉体，用乳化机以 2500转／分高速分散15分钟，然后加入6g硅烷偶联剂KH550，继续高速搅拌20 分钟，然后再依次加入0.2g三氯生、1.1g尼泊金乙酯、12g羟乙基纤维素以及35g 硅氧烷(如Dow-Corning公司的Syleoff23等)，再继续搅拌1小时，得到稳定性能 良好的白色浆料即整理剂；

(2)织物的后整理：羊毛腈纶混纺面料，按照以下工艺进行处理：洗涤(去 除表面上浆或油剂)、室温浸渍(1kg面料配1kg整理剂)、室温冷轧(轧液率大约 60％左右、再重复浸渍-冷轧过程一次、预烘(60℃，10分钟)、焙(110℃，5 分钟)。

上述实施例中所制备的织物，按照GB／T18830-2009，对织物的抗紫外性能进 行检测，对于波长在190-400nm的紫外线，其UFR值大于50。(UFR为紫外线防 护系数，为皮肤无防护时计算出的紫外线辐射平均效应与皮肤有织物防护时计算出 的紫外线平均效应的比值。)

上述实施例中所制备的织物的抗菌性能，采用振荡法(参见GB／T 20944.3-2008)检测，防霉性能参照GB／T2423.16-1999进行检测，结果如表1所 示。

表1

注：防霉测试所测试的是包括黑曲霉、土曲霉、短帚霉、多主枝孢、拟青霉、 赭色青霉、绳状青霉、绿色木霉等在内的混合菌种。