一種抗紫外紡織品及其製備方法與流程
2023-06-25 17:29:11
本發明涉及一種生態紡織品，特別涉及一種抗紫外紡織品。
發明背景
服裝使用生態友好的面料或環保面料越來越受歡迎。生態友好的織物可以是生長在數年沒有使用農藥的土壤中的天然纖維，如棉，麻，竹。其他環保的織物的一些例子如：有機棉，劍麻，麻/粘混紡，麻/棉花混紡，闊幅，牛仔布，亞麻布，以及竹/粘混紡。天然纖維的來源可以是從植物也可以是從動物，如羊毛，山羊毛，絲綢，羊駝，羊絨，當然絲綢也是環境友好的的織物。由可持續產物制的的合纖織物，如尼龍，人造絲，烯烴，氨綸，和天絲製成也是環境友好的的織物。
為了協助個人確定衣物是否具有防紫外線輻射，一個評級系統已被開發。該評級體系聞名於行業的UPF（紫外線防護係數）評級系統。服裝的UPF值達到50就能夠阻擋98％的太陽紫外線輻射。此外，比如UPF在15-24的服裝將只屏蔽掉93.3％-95.9％的紫外線輻射。暴露於陽光中的有害紫外線輻射（稱為UVA / UVB射線）可損傷皮膚，可引起曬斑，過長時間暴露並且可能導致皮膚癌。
有許多影響通過織物和UPF評級提供紫外線輻射的保護水平的因素。一些因素是該織物的編織，織物的顏色，織物的重量，織物的纖維組合物中，織物的拉伸，使織物的水分含量。如果該織物具有緊密編織或較高的線程數將具有較高的UPF評級。然而，即使該織物具有較高的UPF評級，織物可以因為更緊的編織或較高的線程數意味著織物較重或穿起來不舒服是不太舒服。影響保護的另一個因素是添加化學品如在製造過程中的UV吸收劑或UV擴散器。可以理解的是，一些衣服特性需要穿著舒適性，這也使得使服裝有較少的保護。對於服裝生產商面臨的挑戰是生產一種可以防護太陽光且被穿著舒適的衣服。
因此，人們希望有一種處理過的環保織物，可以保護來自太陽光的傷害。此外，還需要一種可控的工藝，用於粘接防紫外劑到環保布料上，使處理後的織物可以用於保護來自紫外線的輻射。此外，這將是包括衣服，織物或紡織品在內提供充足的保護是有力的，以防止暴露於紫外線輻射，以提高服裝，織物或紡織品的抗紫外線性能，或增強的衣服的紫外輻射吸收，織物，或紡織品以保護人體免受紫外線輻射。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種抗紫外紡織品，以及製備該紡織品的方法。
作為一種優選方案，製備該抗紫外生態紡織品方法包括以下幾個步驟：將醋酸鋅或其它鋅鹽溶解在溶液中形成Zn2+溶液，將織物加入到溶液中並攪拌，當有懸浮ZnO納米顆粒與織物表面接觸時加入一份鹼。
作為一種優選方案，製備該抗紫外生態紡織品方法包括以下幾個步驟：將織物浸入磷酸或膦酸衍生物的溶液中，似的織物發生磷酸化反應。隨後進軋織物溶液，加熱、洗滌，將上述織物放入納米氧化鋅納米的懸浮液中並攪拌，將織物從納米氧化鋅懸浮液中取出，烘乾促使表面縮合。
作為一種優選方案，製備該抗紫外生態紡織品方法包括以下幾個步驟：將納米氧化性懸浮液混合在在水性緩衝液的和有機矽烷或膦與反應性基團的溶液中，通過離心收集氧化鋅納米顆粒，並洗滌。再將納米氧化性可以懸浮於緩衝液中，並把織物放入納米氧化性可以懸浮於緩衝液中。
具體的實施方法
本發明是採用通過將抗紫外納米粒子固定在環保織物上的方法，使其製備得到的織物具有防紫外線功能。該織物可以使穿戴者免受紫外線輻射。製備該織物的方法之一，是直接從原位聚合形成固定的粒子。方法之二，是將織物羧化或磷酸化後，連接上抗紫外納米顆粒來改性織物。方法之三，是通過單層自組裝 (SAM)或通過具有可以連接上織物的活性基團的聚合物層改性抗紫外納米顆粒，並從溶液中沉積到織物上。
納米氧化鋅顆粒(氧化鋅)通常是用氫氧化鈉或一種胺來使得鋅鹽(乙酸、硫酸鹽、硝酸鹽、氯化物)沉降。下面的例子公開了直接從原位聚合的方法形成納米氧化鋅顆粒。
實施例1
溶膠-凝膠方案，氫氧化基
將4.39 g乙酸鋅(20 mmol)溶解在100mL去離子或蒸餾水中。將紡織材料加入到上述溶液中並將100mL，0.4 M的氫氧化鈉混合加入。將這個懸浮液攪拌2小時形成納米氧化鋅顆粒懸浮液與織物接觸。將織物從納米顆粒懸浮液中取出並在家用洗衣機清洗。正如可以理解的，織物被處理後具有紫外保護功能需要經過以下幾個步驟，溶解醋酸鋅或其他鋅鹽在液體中形成一個Zn2+溶液，,將織物添加到溶液中，混合織物與溶液，當混合溶液中形成納米氧化鋅懸浮液與織物接觸時，向溶液中加入一份鹼。
實施例2
溶膠-凝膠方案,胺基
將4.39 g乙酸鋅(20 mmol)溶解在100mL去離子水中。將紡織材料加入到上述溶液中並將0.4 mmol的胺混合加入。使用的胺包括乙醇胺、乙二胺、(三)羥甲基氨基甲烷或其它。將織物從納米顆粒懸浮液中取出並在家用洗衣機清洗。
實施例3
機械化學的過程
5.75克七水合物硫酸鋅（20mmol）和0.88克（15mmol）氯化鈉細化並混合，然後與織物一起放置在球磨機或類似的機械混合器中。1.6克（40mmol）氫氧化鈉提供能量並加入攪拌機。經過二十分鐘後，將紡織品取出，並用水徹底漂洗。
以下示例公開了經羧酸化或磷酸化的織物，再用抗紫外納米顆粒來改性此織物。
實施例4
膦酸基改性紡織品
對於這一過程，有必要用膦酸基改性織物。這可以在許多方面，但它是選用的材料是無毒的和/或可再生資源的化學品。磷酸纖維素可以與氧化鋅和二氧化鈦納米粒子形成共價鍵。利用膦酸鹽和氧化物表面之間的相互作用來改性氧化物表面。在本質上，該過程用雙（膦酸），膦酸酯，或磷酸酯類有機或無機物由冷凝該纖維素紡織品。添加尿素可防止織物的變色。通過脫水驅動磷酸化反應的發生。將得到的磷酸紡織品將直接與氧化鋅和氧化鈦納米顆粒結合。通過控制反應時間來必要的控制紡織品磷酸化的程度，以防止在紡織的性發生較大的改變。此過程不需要通過原位聚合法合成氧化鋅納米顆粒。市售的適宜的氧化鋅納米顆粒也可以使用。
棉紡織物樣品用浸溼用含有10-30％w/v尿素的10％v/v磷酸或雙膦酸溶液。紡織再在85-100℃下擠壓除去過量的溶液在烘箱中烘乾5分鐘，然後在170℃下2-4分鐘以固化未反應基團。從烘箱中取出織物並用水洗滌。在隨後的沉積步驟中紡織沒品並沒有進一步改性。
實施例5
TEMPO-H2O2部分氧化法改性紡織品
將棉織物樣品（約1克）放入到含有10mg（0.065mmol）TEMPO和0.22克（2mmol）溴化鈉組成的90毫升水溶液中。加入3％的雙氧水（0.9mL，1mmol），並在室溫下攪拌10分鐘至2小時反應。將該材料水洗、乾燥，在隨後的ZnO沉積過程中沒有進一步的改性。
實施例6
在磷酸化或羧基化纖維素表面固定納米粒子
將約1mg / mL的納米顆粒分散在水，乙醇或其它溶劑中。磷酸化或羧基化纖維素紡織品添加上述懸浮液中，並慢慢混合反應1至12小時。將紡織品從懸浮液中取出，並進行轉籠烘乾或另一個烘乾程序以迫使表面凝結和固化剩餘基團。
下面的例子中公開了通過單層自組裝 (SAM)或通過具有可以連接上織物的活性基團的聚合物層改性抗紫外納米顆粒，並從溶液中沉積到織物上。
實施例7
通過活性基團將纖維素接枝到納米粒子上
在這種方法中，氧化鋅粒子可以通過示例1 – 3中的任一方法製得或可以購買商品氧化鋅粒子。氧化鋅粒子懸浮在水中或弱非親核水性緩衝和一個有機矽烷中或含有特定反應基團的瞵酸鹽中，如表1所示。多齒配體或聚合矽烷也可加入到該混合物中以促進持久的活性層的形成，並且首先加入Ti或Si的氧化物、醇鹽，或其它形式的鹽在氧化性顆粒表面形成另一種其它氧化物表層。反應1-12小時後，離心收集，並用水洗滌。然後將離子重新懸浮到水或緩衝液中，再將紡織品加入其中。將粒子連接到織物上條件的變化取決於官能團，如表1所示，但可能涉及粒子直接應用到紡織中類似於示例6中所公開的，提高含有織物的懸浮液的pH值，或者加熱紡織品，在懸浮液中或取出都可以。這一過程產生的優勢在於可以極其精細的控制粒子和紡織品的之間的本質聯繫。這個過程具有的另一個優點是經處理的紡織品經久耐用，這是由於自組裝矽氧烷層在氧化物上的穩定性。
詞語「織物」或「紡織品」旨在包括纖維，絲，紗線，紡織品，材料，織造和非織造織物，針織物，和成品如服裝。以上描述的方法可以用於處理纖維，長絲，紗線，紡織品，和織物中使用。例如，纖維可以最初處理通過使用一個或一個以上的上述公開的方法，纖維可以被製造成的織物或紡織品。一旦製造成了織物，該織物可通過使用公開的一種或多種方法處理。以這種方式，進行處理後單獨的纖維和整個織物具有紫外線防護作用。可以理解的是，經處理的織物可以用於製造服裝，如，襯衫，褲子，帽子，外套，夾克，鞋子，襪子，制服，運動服，和泳裝。另外，經處理的織物可以用於製造非服裝物品，例如毯子，床單，睡袋，背包，和帳篷。