一種阻燃抗菌棉織物的整理方法與流程

2023-06-17 18:28:41 2

本發明涉及一種阻燃抗菌棉織物的整理方法，屬於棉織物的功能性後整理領域。技術背景棉纖維屬於易燃纖維，而且燃燒速度快，具有很大的助燃性。棉織物的燃燒實質是纖維素的燃燒，所謂的燃燒通常是指物質氧化產生熱量並引起發光的現象，它是一個封閉的鏈式循環過程。纖維素纖維是一種天然高分子碳水化合物，受熱時不熔融，遇火後燃燒較快，熱裂解部分產物又會再次燃燒，進一步促進燃燒過程。提高棉織物的阻燃能力，已經擁有了多種阻燃技術，棉織物阻燃整理技術取得了重大進展。抗菌織物的生產方法主要有兩種：一種方法是將抗菌劑添加到成纖聚合物中，經紡絲後製成抗菌纖維，具有抗菌性能優良、持久性(耐洗性)、安全性高並且使用舒適的特點。另一種方法是採用抗菌整理劑進行整理的方法，由於其工藝簡單、抗菌劑選擇餘地大、適用性廣等特點而得到廣泛應用，此類抗菌紡織品在應用中也顯現出許多問題，如抗菌效果持久性問題、溶出物對人體的安全性等問題。技術實現要素：本發明的目的是提供一種阻燃抗菌棉織物的整理方法，以阻燃整理劑與有機-無機雜化納米二氧化鈦/含氟納米銀抗菌乙丙乳液複合對棉織物進行整理，實現棉織物的阻燃抗菌性能。為實現上述目的，本發明採用了以下技術方案：一種阻燃抗菌棉織物的整理方法，其步驟為：(1)配製阻燃抗菌整理液阻燃劑30～50g/L抗菌乳液120～180g/L餘量為去離子水(2)將絲光後的棉織物浸入阻燃抗菌整理液中，二浸二軋，軋餘率60-80％；(3)將浸軋後的棉織物在90-100℃下預烘6-8min，再於160-180℃下焙烘3-5min，即得阻燃抗菌棉織物。所述的阻燃劑為N-羥甲基-3-(二甲氧基膦醯基)丙醯胺。所述的抗菌乳液，以質量份計，由62份丙烯酸丁酯、13份丙烯酸異辛酯、21份甲基丙烯酸甲酯、5份丙烯酸、7份丙烯酸六氟丁酯、12份含氟單體A、11份表面改性納米二氧化鈦、1.2份過硫酸鉀、6份丙烯酸縮水甘油酯、18份醋酸乙烯酯、9份3-乙烯基苯胺、6份N-丁氧基丙烯醯胺、7份烯丙氧基壬基酚聚氧乙烯(20)醚、5份烯丙基磺酸鈉、5份丙烯醯胺基丙烷磺酸鈉、0.3份硝酸銀、0.3份硼氫化鈉、620份去離子水經無皂乳液聚合而成；所述的含氟單體A的結構式如式1所示：含氟單體A的製備方法為：在裝有回流冷凝管和恆壓漏鬥的三頸燒瓶中，加入配方量的3-丁烯-1-醇和適量的無水乙醚，室溫下緩慢滴加3-丁烯-1-醇等摩爾量的六氟環氧丙烷二聚體，在攪拌下反應約12h，除去反應混合物中的乙醚後，再經減壓蒸餾得到含氟單體A。所述的表面改性納米二氧化鈦由下述方法製得：依次將質量比為1∶10∶0.2∶0.3的粒徑為30～50nm的二氧化鈦、無水乙醇、3-(甲基丙烯醯氧)丙基三甲氧基矽烷、十三氟辛基三甲氧基矽烷放入三口瓶中，再加入醋酸調節pH＝5.5～6.5，在70℃下攪拌反應4小時後，冷卻；通過無水乙醇反覆高速離心分離5次，去除多餘的偶聯劑；濾餅經乾燥、研磨、過篩，即得改性納米二氧化鈦粉末；所述抗菌乳液的製備方法為：a、預乳化將改性的無機納米二氧化鈦和配方量的丙烯酸丁酯、丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、丙烯酸六氟丁酯、含氟單體A、表面改性納米二氧化鈦、丙烯酸縮水甘油酯、醋酸乙烯酯、N-丁氧基丙烯醯胺、3-乙烯基苯胺加入到攪拌釜中，用高速分散機分10min使之分散均勻成混合單體；向反應釜中依次加入550份去離子水、乳化劑，升溫、攪拌溶解；當溫度達到70℃時，加入佔總質量25％的分散有改性無機納米二氧化鈦的上述混合單體，高速攪拌30min使之充分預乳化；b、將a步驟反應釜的預乳化液繼續升溫至85℃加入0.4份過硫酸銨與10份去離子水的溶液，引發反應，至溫度回落且有藍光時，製得種子乳液；c、向b步驟的種子乳液中勻速滴加剩餘混合單體、0.7份引發劑與20份去離子水溶液，2小時加完；再保溫30min，升溫至90℃，反應1.5h，冷卻；d、再加入0.3份硝酸銀與20份去離子水的溶液，攪拌均勻後，迅速加入0.3份硼氫化鈉與20份去離子水的溶液，進行還原反應；過200目篩，即得氟及納米粒子改性乙丙抗菌乳液。氟矽烷偶聯劑與矽烷偶聯劑協同改性納米二氧化鈦粒子，氟烷基可有效降低納米粒子的表面張力，促進納米粒子的穩定，可避免在乳液聚合過程中納米粒子的團聚；此外，通過矽烷偶聯劑的C＝C雙鍵，在納米粒子表面形成聚合物，形成無機-有機複合材料，增強了乳液膜的強度、耐水等性能。氟具有特別強的疏水性，含氟基團在成膜時易富集於膜的表面，形成嚴密的疏水層，以及納米二氧化鈦表面接枝的氟矽偶聯劑，可有效減弱位於乳液膜表面的納米二氧化鈦粒子因表面含有的未反應羥基吸收空氣中水份而導致乳液膜疏水性不足的缺陷。在乙丙等單體聚合物分子鏈上，通過與胺基螯合，使銀離子吸附到分子鏈上，再以還原劑還原，形成納米銀粒子，而納米銀具有優異的抗菌性，可與納米二氧化鈦形成抗菌協同效應。納米銀、納米二氧化鈦的抗菌效果持久，不會出現溶出物而對人體安全性造成危害。本發明以氟矽烷偶聯劑、氟單體、納米二氧化鈦對聚丙烯酸酯進行改性，改善了聚丙烯酸酯乳液的耐熱、耐水和耐候等性能。阻燃整理劑與有機-無機雜化納米二氧化鈦/含氟納米銀抗菌乙丙乳液複合對棉織物進行整理，實現棉織物的阻燃抗菌性能。具體實施方案下面通過具體實施例對本發明作進一步說明：一種阻燃抗菌棉織物的整理方法，其步驟為：配製阻燃抗菌整理液；棉織物浸軋整理液；預烘、焙烘。阻燃抗菌整理液為：阻燃劑30～50g/L抗菌乳液120～180g/L餘量為去離子水棉織物浸軋整理液時，將絲光後的棉織物浸入阻燃抗菌整理液中，二浸二軋，軋餘率60-80％；浸軋整理液後的棉織物在先90-100℃下預烘6-8min，再於160-180℃下焙烘3-5min。所述的抗菌乳液，以質量份計，由62份丙烯酸丁酯、13份丙烯酸異辛酯、21份甲基丙烯酸甲酯、5份丙烯酸、7份丙烯酸六氟丁酯、12份含氟單體A、11份表面改性納米二氧化鈦、1.2份過硫酸鉀、6份丙烯酸縮水甘油酯、18份醋酸乙烯酯、9份3-乙烯基苯胺、6份N-丁氧基丙烯醯胺、7份烯丙氧基壬基酚聚氧乙烯(20)醚、5份烯丙基磺酸鈉、5份丙烯醯胺基丙烷磺酸鈉、0.3份硝酸銀、0.3份硼氫化鈉、620份去離子水經無皂乳液聚合而成；含氟單體A由3-丁烯-1-醇與六氟環氧丙烷二聚體反應製成，其他組份物質均為市售產品。所述的含氟單體A的製備方法為：在裝有回流冷凝管和恆壓漏鬥的三頸燒瓶中，加入配方量的3-丁烯-1-醇和適量的無水乙醚，室溫下緩慢滴加3-丁烯-1-醇等摩爾量的六氟環氧丙烷二聚體，在攪拌下反應約12h，除去反應混合物中的乙醚後，再經減壓蒸餾得到含氟單體A。反應方程式如下：所述的過硫酸鉀為聚合反應引發劑、丙烯酸縮水甘油酯為自交聯單體。所述的烯丙氧基壬基酚聚氧乙烯(20)醚、烯丙基磺酸鈉、丙烯醯胺基丙烷磺酸鈉為可聚合乳化劑。所述的表面改性納米二氧化鈦由下述方法製得：依次將質量比為1∶10∶0.2∶0.3的粒徑為30～50nm的二氧化鈦、無水乙醇、3-(甲基丙烯醯氧)丙基三甲氧基矽烷、十三氟辛基三甲氧基矽烷放入三口瓶中，再加入醋酸調節pH＝5.5～6.5，在70℃下攪拌反應4小時後，冷卻；通過無水乙醇反覆高速離心分離5次，去除多餘的偶聯劑；濾餅經乾燥、研磨、過篩，即得改性納米二氧化鈦粉末；所述抗菌乳液的製備方法為：a、預乳化將改性的無機納米二氧化鈦和配方量的丙烯酸丁酯、丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、丙烯酸六氟丁酯、N-丁氧基丙烯醯胺、含氟單體A、表面改性納米二氧化鈦、丙烯酸縮水甘油酯、醋酸乙烯酯、3-乙烯基苯胺加入到攪拌釜中，用高速分散機分10min使之分散均勻成混合單體；向反應釜中依次加入550份去離子水、乳化劑，升溫、攪拌溶解；當溫度達到70℃時，加入佔總質量25％的分散有改性無機納米二氧化鈦的上述混合單體，高速攪拌30min使之充分預乳化；b、將a步驟反應釜的預乳化液繼續升溫至85℃加入0.4份過硫酸鉀與10份去離子水的溶液，引發反應，至溫度回落且有藍光時，製得種子乳液；c、向b步驟的種子乳液中勻速滴加剩餘混合單體、0.8份引發劑與20份去離子水溶液，2小時加完；再保溫30min，升溫至90℃，反應1.5h，冷卻；d、再加入0.3份硝酸銀與20份去離子水的溶液，攪拌均勻後，迅速加入0.3份硼氫化鈉與20份去離子水的溶液，進行還原反應；過200目篩，即得氟及納米粒子改性乙丙抗菌乳液。所述的高速攪拌的轉速為5000-8000轉/分鐘。實施例1：一種阻燃抗菌棉織物的整理方法，其步驟為：(1)配製阻燃抗菌整理液阻燃劑30g/L抗菌乳液120g/L餘量為去離子水(2)將絲光後的棉織物浸入阻燃抗菌整理液中，二浸二軋，軋餘率60％；(3)將浸軋後的棉織物在90℃下預烘6min，再於160℃下焙烘5min，即得阻燃抗菌棉織物。實施例2：一種阻燃抗菌棉織物的整理方法，其步驟為：(1)配製阻燃抗菌整理液阻燃劑40g/L抗菌乳液150g/L餘量為去離子水(2)將絲光後的棉織物浸入阻燃抗菌整理液中，二浸二軋，軋餘率70％；(3)將浸軋後的棉織物在100℃下預烘7min，再於170℃下焙烘4min，即得阻燃抗菌棉織物。實施例3：一種阻燃抗菌棉織物的整理方法，其步驟為：(1)配製阻燃抗菌整理液阻燃劑50g/L抗菌乳液180g/L餘量為去離子水(2)將絲光後的棉織物浸入阻燃抗菌整理液中，二浸二軋，軋餘率80％；(3)將浸軋後的棉織物在100℃下預烘8min，再於180℃下焙烘3min，即得阻燃抗菌棉織物。實施例4：實施例1-3中所述抗菌乳液，以質量份計，由62份丙烯酸丁酯、13份丙烯酸異辛酯、21份甲基丙烯酸甲酯、5份丙烯酸、7份丙烯酸六氟丁酯、12份含氟單體A、11份表面改性納米二氧化鈦、1.2份過硫酸鉀、6份丙烯酸縮水甘油酯、18份醋酸乙烯酯、9份3-乙烯基苯胺、6份N-丁氧基丙烯醯胺、7份烯丙氧基壬基酚聚氧乙烯(20)醚、5份烯丙基磺酸鈉、5份丙烯醯胺基丙烷磺酸鈉、0.3份硝酸銀、0.3份硼氫化鈉、620份去離子水經無皂乳液聚合而成；製備方法為：a、預乳化將改性的無機納米二氧化鈦和配方量的丙烯酸丁酯、丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、丙烯酸六氟丁酯、N-丁氧基丙烯醯胺、含氟單體A、表面改性納米二氧化鈦、丙烯酸縮水甘油酯、醋酸乙烯酯、3-乙烯基苯胺加入到攪拌釜中，用高速分散機分10min使之分散均勻成混合單體；向反應釜中依次加入550份去離子水、乳化劑，升溫、攪拌溶解；當溫度達到70℃時，加入佔總質量25％的分散有改性無機納米二氧化鈦的上述混合單體高速攪拌30min使之充分預乳化；b、將a步驟反應釜的預乳化液繼續升溫至85℃加入0.4份過硫酸銨與10份去離子水的溶液，引發反應，至溫度回落且有藍光時，製得種子乳液；c、向b步驟的種子乳液中勻速滴加剩餘混合單體、0.7份引發劑與20份去離子水溶液，2小時加完；再保溫30min，升溫至90℃，反應1.5h，冷卻；d、再加入0.3份硝酸銀與20份去離子水的溶液，攪拌均勻後，迅速加入0.3份硼氫化鈉與20份去離子水的溶液，進行還原反應；過200目篩，即得氟及納米粒子改性乙丙抗菌乳液。其中：表面改性納米二氧化鈦的製備方法為：依次將質量比為10份粒徑為30～50nm的二氧化鈦、100份無水乙醇、2份3-(甲基丙烯醯氧)丙基三甲氧基矽烷、3份十三氟辛基三甲氧基矽烷放入三口瓶中，再加入醋酸調節pH＝5.5～6.5，在70℃下攪拌反應4小時後，冷卻；通過無水乙醇反覆高速離心分離5次，去除多餘的偶聯劑；濾餅經乾燥、研磨、過篩，即得改性納米二氧化鈦粉末。含氟單體A的製備方法為：在裝有回流冷凝管和恆壓漏鬥的三頸燒瓶中，加入1mol的3-丁烯-1-醇和500mL的無水乙醚，室溫下緩慢滴加1mol的六氟環氧丙烷二聚體，在攪拌下反應約12h，除去反應混合物中的乙醚後，再經減壓蒸餾得到含氟單體A。阻燃性棉織物測試的垂直燃燒性能、極限氧指數(LOI)按照GB/T5455-1997測試標準進行。實施例1-3棉織物的阻燃性能見表1所示。續燃(s)陰燃(s)極限氧指數(％)實施例10.40.231.3實施例20.50.332.4實施例30.30.231.5當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp