一种UV光开关引发可控亲水-疏水可逆转化功能纺织品制备方法及应用

摘要

本发明公开了一种UV光开关引发可控亲水-疏水可逆转化功能纺织品制备方法及应用，属于纺织化工技术领域。选用硅和钛前驱体制备UV光诱导TiO2/SiO2杂化溶胶，并掺杂UV诱导转化剂增强光引发效率，织物经杂化溶胶处理后UV光照射可以改变织物的润湿性。此方法可用于织物印染过程中可逆润湿改性、静电防护、特种功能织物制备等，而且具有工艺简单、无污水排放、对环境友好等优点。

说明书

技术领域

一种UV光开关引发可控亲水-疏水可逆转化功能纺织品制备方法及应用， 属于纺织化学技术领域。

背景技术

疏水织物具有很多独特的应用领域，如自清洁纺织品、防水篷布等。通过 纤维表面沉积疏水性纳米颗粒或封闭大量羟基可以赋予纤维素纤维织物优异的 疏水性。但是疏水性织物的许多场合的使用性又受到限制，如在织物印染过程 中和易燃易爆环境中，织物需要具有一定的亲水性。因此，根据情形转化织物 亲水-疏水性能是具有广泛实际需求。

UV光具有能量密度大、化学效应强等特点，是一种重要的材料改性方法。 UV光照射可以实现纺织品自清洁、表面刻蚀、接枝改性等，同时UV光可以作为 外界刺激实现材料润湿性变化。润湿可控材料可以通过UV光刺激智能控制材料 表面的润湿性。在UV光刺激下，材料表面活性分子的化学构型、化学组成、物 理结构或极性等会发生可逆性变化，因而能实现润湿性可逆变化。目前关于润 湿可控的研究主要是以光滑表面为基底，如玻璃、硅片等。

根据润湿可控机理以合成纤维织物为基底可以实现织物润湿可控。朱英等 利用原位聚合法将全氟癸二酸掺杂到聚苯胺中，然后用于涤纶织物改性。当改 性织物分别浸渍全氟癸二酸和静置于氨气中后，改性织物的接触角可以达到 160.9°和0°，而且当处理条件多次循环后，其接触角转换情况不会出现接触角衰 减情况。此方法虽然实现了织物的润湿可控，但处理方法较复杂，而且仅应用 于涤纶织物上。

通过溶胶-凝胶技术原理制备UV光诱导TiO₂/SiO₂杂化溶胶，并用于织物处理 以制备UV光开关引发可控亲水-疏水可逆转化功能纺织品。

发明内容

本发明的目的在于提供一种UV光开关引发可控亲水-疏水可逆转化功能纺 织品制备方法。

具体实验方法如下：

1.一种UV光诱导TiO₂/SiO₂杂化溶胶，由以下产物组成：正硅酸乙酯、钛酸 四正丁酯、UV诱导转化剂、硅烷偶联剂、水、乙醇、盐酸和氨水；其特征是采 用如下方法制备：将5-22重量份正硅酸乙酯、3-12重量份水和2-11重量份硅烷偶 联剂依次滴加到31-62重量份乙醇中，在磁力搅拌器上以500rpm的速度搅拌 25min；将9-47重量份钛酸四正丁酯滴加到上述溶液中，继续搅拌25min，然后 添加1-5重量份的UV诱导转化剂，将浓度为1mol/L的盐酸滴加到上述溶胶中，调 整pH值为4.0，在室温下连续搅拌48h，静置120h，然后缓慢滴加1mol/L的氨水调 节溶胶的pH为5.5-6，即得到UV光诱导TiO₂/SiO₂杂化溶胶；

所述UV诱导转化剂是氧化铥、氧化镧、氧化钇、氧化钐、氧化钬、氧化 钆；

所述硅烷偶联剂是γ-氯丙基三乙氧基硅烷、γ-氯丙基三甲氧基硅烷、γ-氯 丙基甲基二乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷或十三氟辛基乙基三甲氧基硅烷。

2.所述的UV光诱导TiO₂/SiO₂杂化溶胶在紫外光引发亲水-疏水转化可控织物 上的应用，其特征是采用旋涂、轧压、喷涂、浸渍的方式；织物经UV光诱导 TiO₂/SiO₂杂化溶胶处理后在50-60℃预烘10-30min，然后在100-160℃焙烘 3-10min。

3.所述UV光诱导TiO₂/SiO₂杂化溶胶，其特征是适用于处理的织物为棉、 麻、粘胶织物及其混纺织物。

具体实施方式

通过以下的实施例将有助于进一步的理解本发明，但不能限定本发明的内 容。

测试方法，具体分析如下：

(1)接触角测试

织物样品放在UV灯箱或标准黑箱中一定时间，然后在25℃环境中，用 DSA 100型液滴形状分析仪测试接触角。将水滴滴到测试织物上，测试液滴的 接触角，每个试样测定3次取平均值。

实施例1

将12重量份正硅酸四乙酯、6重量份水和3重量份γ-氯丙基三乙氧基硅 烷以此滴加到58重量份乙醇中。在磁力搅拌器上以500rpm的速度搅拌25min， 再将20重量份钛酸四正丁酯滴加到上述溶液中，继续搅拌25min，然后添加1 重量份氧化铥，将浓度为1mol/L的盐酸滴加到上述溶胶中，调整pH值为4.0， 在室温下连续搅拌48h，静置120h，然后缓慢滴加1mol/L的氨水调节溶胶的 pH为5.5-6，即得到UV光诱导TiO₂/SiO₂杂化溶胶。

将纯棉织物样品预清洗和烘干后，在UV光诱导TiO₂/SiO₂杂化溶胶中轧 压处理，然后在50℃预烘20min，在140℃焙烘4min。

处理后的纯棉织物接触角为126.3°，而经UV光照射10h后接触角减为0°， 放置黑暗8h后接触角又增大到98.8°。再经连续的UV光照射和放置黑暗后接 触角在0°和平均98.9°之间转换。

实施例2

将20重量份正硅酸四乙酯、8重量份水和6重量份十三氟辛基乙基三甲 氧基硅烷依次滴加到40重量份乙醇中。在磁力搅拌器上以500rpm的速度搅拌 25min，再将24重量份钛酸四正丁酯滴加到上述溶液中，继续搅拌25min，然 后添加2重量份氧化镧，将浓度为1mol/L的盐酸滴加到上述溶胶中，调整pH 值为4.0，在室温下连续搅拌48h，静置120h，然后缓慢滴加1mol/L的氨水调 节溶胶的pH为5.5-6，即得到UV光诱导TiO₂/SiO₂杂化溶胶。

将棉麻混纺织物样品预清洗和烘干后，放入UV光诱导TiO₂/SiO₂杂化溶 胶中浸渍处理，然后将处理后的棉麻混纺织物在60℃预烘15min，在120℃焙 烘6min。

处理后的棉麻混纺织物样品接触角为136.3°，而经UV光照射6h后接触 角减为0°，放置黑暗8h后接触角增大到123.8°。再经连续的UV光照射和放 置黑暗后接触角在0°和平均122.5°之间转换。

实施例3

将15重量份正硅酸四乙酯、6重量份水和9重量份γ-氯丙基三甲氧基硅 烷依次滴加到50重量份乙醇中，在磁力搅拌器上以500rpm的速度搅拌25min， 再将18重量份钛酸四正丁酯滴加到上述溶液中，继续搅拌25min，然后添加2 重量份氧化钆，将浓度为1mol/L的盐酸滴加到上述溶胶中，调整pH值为4.0， 在室温下连续搅拌48h，静置120h，然后缓慢滴加1mol/L的氨水调节溶胶的 pH为5.5-6，即得到UV光诱导TiO₂/SiO₂杂化溶胶。

将粘胶织物样品预清洗和烘干后放置于旋涂仪上，高速旋转涂层UV光诱 导TiO₂/SiO₂杂化溶胶，然后在50℃预烘20min，在130℃焙烘5min。

处理后的粘胶织物接触角为119.4°，而经UV光照射12h后接触角减为0°， 放置黑暗7h后接触角增大到108.7°。再经连续的UV光照射和放置黑暗后接 触角在0°和平均108.3°之间转换，实现了织物的紫外光引发亲水-疏水转化可 控性能。