一種抗紫外羊絨複合織物的製備方法
2024-04-16 09:31:05
1.本發明涉及紡織技術領域，特別是涉及一種抗紫外羊絨複合織物的製備方法。
背景技術：
2.隨著人類活動的加劇，臭氧層遭到不斷地破壞，更多的紫外線可以直接照射到人體，紫外線過度輻射對皮膚所產生的影響，不僅僅只是影響皮膚美觀的問題，而是對人體的健康產生了很嚴重的影響。為了減少紫外線對人體的傷害，近幾十年來，人們對抗紫外紡織品的研究仍在不斷深入，防紫外線紡織品的作用機理有兩種：吸收作用和反射作用。相應地紫外線遮蔽劑有吸收劑和反射劑(或稱散射劑)兩類。吸收劑和反射劑可單獨使用，也可兩者混用。紫外線反射劑主要是利用無機微粒的反射和散射作用，可起到防紫外線透過的效應。紫外線吸收劑主要利用有機物質吸收紫外光，並進行能量轉換，以熱能形式或無害低輻射將能量釋放或消耗。反射劑主要是二氧化鈦等金屬氧化物，吸收劑主要是苯酮類化合物、水楊酸類化合物等。
3.傳統的紫外阻隔織物一般是通過浸軋法、溶膠-凝膠法、水熱法等製造，其中存在著紡織品耐洗性較差、成本較高、難以規模化應用等問題。石墨烯基織物的出現較好的解決了這個問題。石墨烯的二維特殊結構不僅賦予了石墨烯特殊光、電、磁等性能，而且具有優異的抗紫外、抗菌、抗靜電等性能。研究結果證明經氧化石墨烯(go)還原而得的rgo可散射長波紫外線，吸收高能量短波紫外線，並將其轉化為螢光或熱能等無害物質。如果將石墨烯負載在紡織品纖維表面，就會賦予紡織品良好的抗紫外線性能。因此，相對於傳統方法而言，開發出一種快速、高效、耐水洗、抗紫外能力強的織物具有較大的市場前景。
技術實現要素：
4.本發明的目的在於提供一種抗紫外羊絨複合織物的製備方法，可有效提升羊絨織物的抗紫外性能，且製備方法簡便、高效，以解決上述背景中提出的問題。
5.為解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的：
6.本發明為一種抗紫外羊絨複合織物的製備方法，所述製備方法包括以下步驟：
7.s1、製備雙醛基殼聚糖(d-cs)溶液：在避光條件下向殼聚糖溶於乙酸後的溶液中加入高碘酸鈉(naio4)，經無水乙醇終止後透析得到d-cs溶液；
8.s2、配置納米殼聚糖(nano-cs)溶液：將步驟s1中得到的d-cs溶液烘乾後與乙酸溶液混合後加入過氧化氫(h2o2)攪拌，然後加入司班80和三聚磷酸鈉(tpp)反應後得到nano-cs溶液；
9.s3、製備經nano-cs修飾後的羊絨織物；量取步驟s2中配置後的nano-cs溶液，再將清洗乾淨的純羊絨織物浸入配置後的nano-cs溶液中，浸漬一段時間後洗滌、烘乾，得到nano-cs修飾後的羊絨織物；
10.s4、製備nano-cs修飾後的羊絨負載石墨烯織物：將go粉末加入去離子水中攪拌均勻，超聲後得到go溶液，將步驟s43經nano-cs修飾後的羊絨織物浸入到go溶液中，利用
nano-cs與go的層層靜電自組裝技術原理將go負載到nano-cs修飾後的羊絨織物表面，一段時間後洗淨、烘乾得到nano-cs修飾後的羊絨負載石墨烯織物。
11.優選地，所述製備方法包括以下步驟：
12.s1、製備d-cs溶液：在避光條件下向殼聚糖溶於乙酸後的溶液中加入高碘酸鈉(naio4)，經無水乙醇終止後透析得到d-cs溶液；
13.s2、配置nano-cs溶液：將步驟s1中得到的d-cs溶液烘乾後與乙酸溶液混合後加入一定比例的過氧化氫(h2o2)攪拌，然後加入司班80和三聚磷酸鈉(tpp)反應後得到nano-cs溶液；
14.s3、配置不同種類的nano-cs溶液：稱取一定量步驟s2中的nano-cs溶液，將其放入配置好的乙酸溶液中攪拌，配置不同質量分數的nano-cs溶液以及浸泡不同次數的nano-cs溶液；
15.s4、製備經nano-cs修飾後的羊絨織物；分別量取步驟s3中不同質量分數的nano-cs溶液以及浸泡不同次數的nano-cs溶液，再將清洗乾淨的純羊絨織物浸入配置後的nano-cs溶液中，浸漬一段時間後洗滌、烘乾，得到nano-cs修飾後的羊絨織物；
16.s5、製備nano-cs修飾後的羊絨負載石墨烯織物：將一定量的go粉末加入去離子水中攪拌均勻，超聲後得到go溶液，將步驟s4中經nano-cs修飾後的羊絨織物浸入到go溶液中，利用nano-cs與go的層層靜電自組裝技術原理將go負載到nano-cs修飾後的羊絨織物表面，一段時間後洗淨、烘乾得到nano-cs修飾後的羊絨負載石墨烯織物。
17.本發明具有以下有益效果：
18.1、採用本發明提供的一種抗紫外羊絨複合織物的製備方法，基於nano-cs與go的層層靜電自組裝技術可有效將go負載在羊絨織物表面，從而將go的性能賦予羊絨織物。
19.2、由本方法製備的抗紫外羊絨複合織物不僅可以將go有效負載在羊絨織物表面，而且羊絨表面同時含有大量的氨基(-nh2)、羧基(-cooh)等基團，可以與go表面的活性基團發生化學反應，進一步提升了的go在羊絨纖維上的負載量，同時也有效提升的負載go後羊絨織物的抗紫外性能。
20.3、羊絨由於其本身的柔軟和保暖的性質，已經被廣泛應用於日常服裝中，而採用本方法製備的抗紫外羊絨複合織物以go為抗紫外整理劑，具備抗菌、抗靜電以及抗紫外性能，在抗紫外織物、智能穿戴、抗菌衣物等領域具有潛在的應用前景，具有重要的發展意義。
21.當然，實施本發明的任一產品並不一定需要同時達到以上所述的所有優點。
附圖說明
22.為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
23.圖1為抗紫外羊絨複合織物的製備流程示意圖；
24.圖2為不同放大比例的羊絨原樣的掃描電鏡(sem)表徵照片；
25.圖3為配置不同nano-cs質量分數後的羊絨/nano-cs/go的sem照片；
26.圖4為羊絨、go、羊絨/nano-cs、羊絨/nano-cs/go的xrd光譜；
27.圖5為不同質量分數nano-cs修飾後的羊絨/nano-cs/go的xrd光譜；
28.圖6為不同質量分數nano-cs修飾後的羊絨/nano-cs/go的紅外表徵；
29.圖7為不同質量分數nano-cs修飾後的羊絨/nano-cs/go的抗紫外表徵；
30.圖8為為浸泡不同次數後的羊絨/nano-cs/go的sem照片；
31.圖9為浸泡不同次數後的羊絨/nano-cs/go的xrd光譜；
32.圖10為浸泡不同次數後的羊絨/nano-cs/go的紅外表徵；
33.圖11為浸泡不同次數後的羊絨/nano-cs/go的抗紫外表徵；
具體實施方式
34.下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬於本發明保護的範圍。
35.實施例一
36.如圖1所示，本發明為一種抗紫外羊絨複合織物的製備方法，所述製備方法包括以下步驟：
37.s1、量取一定體積的冰乙酸加入到容量瓶中，去離子水定容，配置成體積分數2％的乙酸溶液，將4g殼聚糖粉末溶於200ml2％乙酸溶液中，60℃恆溫攪拌至完全溶解，以4g/l向上述溶液中加入naio4避光條件下反應2h，後量取200ml無水乙醇終止反應並於透析袋中透析48h，後於60℃烘乾得到d-cs粉末。
38.s2、100ml2％的乙酸與0.4g的d-cs於70℃攪拌30min，配備3％h2o2溶液按照1：10比例加入上述溶液中，降解2～3h後滴入少許司班80反應30min，反應完成後加入tpp使其質量分數為0.2g/l，室溫下攪拌30min後得到nano-cs溶液。
39.s3、將羊絨織物裁剪為30cm
×
30cm的形狀，放在去離子水溶液中常溫下清洗2～3h，然後在60℃烘乾得到清洗後的羊絨織物。如圖2所示，用掃描電鏡(sem)對其表徵可以看到羊絨，羊絨的表面鱗片較薄，多呈環狀包覆在毛幹上，鱗片較為光滑，無髓質層，羊絨纖維的鱗片包覆毛幹緊密，翹角很小，比較光滑平貼，符合羊絨較為柔軟的特性。
40.s4、將清洗乾淨後的羊絨織物浸入質量分數分別為0.6％、1.2％、1.8％、2.4％、3％的nano-cs溶液中，浸漬2h後取出水洗烘乾，得到經nano-cs修飾後的羊絨織物。
41.s4、將氧化石墨烯粉末置於去離子水中，超聲2h後攪拌3h，製得氧化石墨烯溶液。然後將nano-cs修飾後的羊絨織物浸漬到go溶液中，浸漬2h後取出得到經nano-cs修飾後的氧化石墨烯羊絨織物。如圖3所示，用掃描電鏡(sem)對其表徵可以看到從上到下分別為0.6％、1.2％、1.8％、2.4％、3％五組經nano-cs修飾後的羊絨織物，可以清楚的看到go呈多層褶皺狀附著在織物表面隨著nano-cs質量分數的增加，go的負載量也明顯得到了提高。
42.通過製備雙醛基殼聚糖(d-cs)溶液再去合成nano-cs溶液、配置不同質量分數的nano-cs溶液、製備經nano-cs修飾後的羊絨織物、將經過nano-cs修飾後的羊絨織物浸泡在氧化石墨烯(go)溶液中，藉助nano-cs的「橋梁」作用將go負載到羊絨織物表面。抗紫外性能測試結果表明其upf數值可達500+，uva低於5％，具有出色的抗紫外能力，說明採用go和nano-cs通過靜電層層自組裝技術對羊絨織物進行表面改性，能得到抗紫外線性能優異的
羊絨織物，且改性織物抗紫外性能的水洗耐久性良好。由於石墨烯材料具有優異的電學、光學、熱學和力學性能，因而在紡織領域中應用廣泛，這為功能性紡織品的研發開闢了新的研究空間，在智能穿戴、抗紫外織物、抗靜電織物等領域有潛在的應用。
43.圖4為羊絨、go、羊絨/nano-cs和羊絨/nano-cs/go的xrd光譜，如圖所示，在羊絨/nano-cs/go光譜中，吸收峰發生了偏移，是由於go與nano-cs發生反應，在氧化石墨烯邊緣的羧基和納米殼聚糖的氨基發生反應，增大了氧化石墨烯片層間距，因此衍射角變小。
44.圖5為不同質量分數nano-cs修飾後的羊絨/nano-cs/go的xrd光譜，由圖5可以看出，經nano-cs修飾後的羊絨織物負載go後，在2θ為20.52
°
和22.56
°
處出現nano-cs的無定型結構峰；go的特徵峰在2θ為10.48
°
處，分別對應相應的物質。
45.由圖6的紅外光譜可以看出，go圖譜中，3268cm-1、1726cm-1、1040cm-1處分別是-oh的伸縮振動峰、-cooh中的c＝o的伸縮振動峰和c-o的伸縮振動峰。2921cm-1為羊絨的-ch3和-ch2的伸縮振動所引起，1632cm-1和1523cm-1處的峰分別對應於仲醯胺(醯胺i帶)的羰基伸縮振動和醯胺ii帶的n-h彎曲振動。在羊絨/nano-cs/go光譜中可以看出位於1523cm-1處的吸收峰減弱，說明go中的羧基和nano-cs中的氨基共價結合，且特徵伸縮振動譜帶發生紅移，這些可能是由於nano-cs和go中的氫鍵的作用。
46.圖7為不同質量分數nano-cs修飾後的羊絨/nano-cs/go的抗紫外效果圖，由圖7可以看出隨著nano-cs質量分數的增加，upf曲線呈現出先上升後下降的趨勢並在1.2％時達到最大，最高可達900+，而且uva整體數值小於5％，表明複合後的樣品具有優異的抗紫外性能。
47.實施例二
48.本發明為一種抗紫外羊絨複合織物的製備方法，所述製備方法包括以下步驟：
49.s1、量取一定體積的冰乙酸加入到容量瓶中，去離子水定容，配置成體積分數2％的乙酸溶液，將4g殼聚糖粉末溶於200ml2％乙酸溶液中，60℃恆溫攪拌至完全溶解，以4g/l向上述溶液中加入naio4避光條件下反應2h，後量取200ml無水乙醇終止反應並於透析袋中透析48h，後於60℃烘乾得到d-cs粉末。
50.s2、100ml2％的乙酸與0.4g的d-cs於70℃攪拌30min，配備3％h2o2溶液按照1：10比例加入上述溶液中，降解2～3h後滴入少許司班80反應30min，反應完成後加入tpp使其質量分數為0.2g/l,室溫下攪拌30min後得到nano-cs溶液。
51.s3、將羊絨織物裁剪為30cm
×
30cm的形狀，放在去離子水溶液中常溫下清洗2～3h，然後在60℃烘乾得到清洗後的羊絨織物。
52.s4、將清洗乾淨後的羊絨織物浸入質量分數為0.6％的nano-cs溶液中，浸漬30min後取出水洗烘乾，分別浸漬一次、三次、五次得到三組經nano-cs修飾後的羊絨/nano-cs織物。
53.s5、將氧化石墨烯粉末置於去離子水中，超聲2h後攪拌3h，製得不同質量分數的氧化石墨烯溶液。然後將nano-cs修飾後的羊絨織物浸漬到go溶液中，浸漬2h後取出得到經nano-cs修飾後的氧化石墨烯羊絨織物。
54.圖8中從上到下三組分別為浸漬一次、三次、五次後的羊絨/nano-cs/go織物，從圖8中可以看出隨著浸漬次數的增加，由於層層自組裝的作用，羊絨和nano-cs所帶電荷相反因此go可以沉積在羊絨表面，所以隨著浸漬次數的增加羊絨表面的go片層所形成的褶皺逐
漸增多。圖9為浸泡不同次數後的羊絨/nano-cs/go的xrd衍射光譜，由圖中可以看出2θ＝11.2
°
為go的特徵峰，2θ＝20.95
°
為羊絨的特徵峰，當羊絨經nano-cs修飾後負載go發現特徵峰相對於go原特徵峰發生偏移，說明go與nano-cs發生了反應，化學環境發生了改變。
55.圖10為浸泡不同次數後的羊絨/nano-cs/go的紅外表徵圖，在go紅外光譜圖中，3275cm-1為-oh的伸縮振動峰、1727cm-1為c＝o的伸縮振動峰、1055cm-1處為c-o的伸縮振動峰。2922cm-1為羊絨的-ch3和-ch2的伸縮振動所引起，1639cm-1和1517cm-1處的峰分別對應於仲醯胺(醯胺i帶)的羰基伸縮振動和醯胺ii帶的n-h彎曲振動。在羊絨/nano-cs/go光譜中可以看出位於1517cm-1處的吸收峰減弱，說明go中的羧基和nano-cs中的氨基共價結合，二者發生了反應。
56.圖11為在nano-cs溶液浸泡不同次數後的羊絨/nano-cs/go織物的抗紫外效果圖，由圖可以看出隨著在nano-cs溶液中浸泡次數的增加，複合織物的upf值逐漸增加，並且最高可達到160+，並且uva最低可達到0.5％，低於5％，符合紡織物的抗紫外標準。
57.在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「示例」、「具體示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
58.以上公開的本發明優選實施例只是用於幫助闡述本發明。優選實施例並沒有詳盡敘述所有的細節，也不限制該發明僅為所述的具體實施方式。顯然，根據本說明書的內容，可作很多的修改和變化。本說明書選取並具體描述這些實施例，是為了更好地解釋本發明的原理和實際應用，從而使所屬技術領域技術人員能很好地理解和利用本發明。本發明僅受權利要求書及其全部範圍和等效物的限制。