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一种抑菌除臭的功能性纺织面料及其制备方法

文献发布时间:2023-06-19 09:41:38



技术领域

本发明属于纺织面料技术领域。更具体地,涉及一种抑菌除臭的功能性纺织面料及其制备方法。

背景技术

随着功能纤维材料的不断创新与改进,服装面料的功能化进程也在不断加快。而光触媒纤维则是近年刚兴起的一种集抗菌、抗污、除臭等功能于一体的纤维,主要原理是利用纳米氧化物,如纳米二氧化硅、氧化锌、二氧化钛等对聚酯纤维等纺织材料进行改性整理,使得其在光催化作用下能降解各种有毒气体或有害物质,起到抗菌、抗污、除臭等功能。而羊毛纤维则是人们使用较早、较为优质的纺织纤维材料,但由于其热阻较高,使得羊毛织物的热传导性较差,易使羊毛服装产生异味,从而影响服装的服用性能。

光触媒是一种以纳米级二氧化钛为代表的具有光催化功能的逛半导体材料的总称,是当前治理室内环境污染的理想材料。其主要成分是纳米二氧化钛,在360-400nm波长的紫外线照射下,对有机污染物有分解作用。光触媒在光的照射下,会产生类似光合作用的光催化反应,产生出氧化能力极强的羟自由基和活性氧,两者具有很强的光氧化还原功能,可氧化分解各种有机化合物和部分无机物,并且能破坏细菌的细胞膜和固化病毒的蛋白质,因此可以起到良好的抑菌和除臭功能。

然而,由于光触媒添加到纤维基材中后,容易被基体纤维遮蔽,而光触媒需要发挥作用,必须要与污染性的气体充分接触,才可以有效发挥其催化降解效果,而被基体纤维遮蔽后,导致其难以和污染性气体接触,引起产品催化效果降低;因此,如何有效提升功能性纤维中,光触媒的催化效果,是本领域技术人员面对的技术难题之一。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有光触媒添加到纤维基材中后,容易被基体纤维遮蔽,导致其难以和污染性气体接触,引起产品催化效果降低的缺陷和不足,提供一种抑菌除臭的功能性纺织面料及其制备方法。

本发明的目的是提供一种抑菌除臭的功能性纺织面料。

本发明另一目的是提供一种抑菌除臭的功能性纺织面料的制备方法。

本发明上述目的通过以下技术方案实现:

一种抑菌除臭的功能性纺织面料,所述纺织面料包括光触媒纤维和羊毛纤维;所述光触媒纤维和所述羊毛纤维的质量比为1:5-1:10;

所述光触媒纤维中包括以下重量份数的原料:8-15份纳米二氧化钛,3-5份吸水树脂,8-10份热塑性弹性体,80-120份涤纶树脂。

上述技术方案通过在羊毛织物中引入光触媒纤维,且光触媒纤维中引入吸水树脂和热塑性弹性体;首先,吸水树脂具有良好的吸湿性能,可以在产品使用过程中,吸收空气中的水分子,吸水后,其中的水分将有利于环境中的硫化氢、氨气等污染性气体在水中逐渐溶解,从而使得环境中污染性气体可以以水溶液形式在织物中扩散,相较于单一的仅仅依靠孔隙的气体扩散方式而言,以水溶液形式在织物中扩散可以充分接触到光触媒,从而使污染性气体有效降解;另外,上述污染性气体在水中溶解存在平衡,当溶解部分的被降解后,环境中其余未溶解部分会继续溶解,直至被完全降解;再者,吸水树脂吸收的水分子部分扩散到热塑性弹性体分子结构中,引起热塑性弹性体的膨胀,膨胀过程中使得织物内部形成相对负压环境,从而有利于环境中带有污染性气体的空气向内部扩散渗透,从而增加污染性气体和光触媒的接触几率,提高催化效果。

进一步地,所述光触媒纤维中还包括纳米二氧化钛质量5-10%的氧化石墨烯。

进一步地,所述热塑性弹性体嵌入氧化石墨烯层间,并与氧化石墨烯共轭区形成化学键合。

上述技术方案进一步引入氧化石墨烯,首先氧化石墨烯具备一定的表面活性,可以有效提高吸水树脂和热塑性弹性体之间的界面相容性,另外,将热塑性弹性体嵌入氧化石墨烯层间,可以在其膨胀过程中,引起氧化石墨烯层间距的增大,从而在其内部形成负压环境,有利于气体向光触媒纤维中的扩散,增加光触媒和污染性气体的接触几率,进一步提升催化效果。

进一步地,所述吸水树脂为阴离子聚丙烯酰胺;所述阴离子聚丙烯酰胺的分子量为600-1200万。

进一步地,所述热塑性弹性体为苯乙烯类TPE、烯烃类TPE、聚氨酯类TPE、二烯类TPE、氯乙烯类TPE中的任意一种。

一种抑菌除臭的功能性纺织面料的制备方法,具体制备步骤包括:

光触媒纤维的制备:

按重量份数计,依次取8-15份纳米二氧化钛,3-5份吸水树脂,8-10份热塑性弹性体,80-120份涤纶树脂,40-60份水;

先将吸水树脂和水混合溶解,再加入纳米二氧化钛,分散均匀后,干燥,得复合物;

再将复合物、热塑性弹性体和涤纶树脂混合后,加热熔融,纺丝,得光触媒纤维;

面料产品的制备:

将光触媒纤维和羊毛纤维按质量比为1:5-1:10纺制成双线合股纱,再织造成织物,即得面料产品。

进一步地,所述光触媒纤维的制备还包括以下具体制备步骤:

按重量份数计,依次取8-15份纳米二氧化钛,3-5份吸水树脂,8-10份热塑性弹性体,80-120份涤纶树脂,40-60份水;

先将吸水树脂和水混合溶解,再加入纳米二氧化钛,分散均匀后,干燥,得复合物A;

将热塑性弹性体和纳米二氧化钛质量5-10%的氧化石墨烯混合倒入球磨罐中,球磨混合后,出料,得复合物B;

再将复合物A、复合物B和涤纶树脂混合后,加热熔融,纺丝,得光触媒纤维。

进一步地,所述吸水树脂为阴离子聚丙烯酰胺;所述阴离子聚丙烯酰胺的分子量为600-1200万。

进一步地,所述热塑性弹性体为苯乙烯类TPE、烯烃类TPE、聚氨酯类TPE、二烯类TPE、氯乙烯类TPE中的任意一种。

具体实施方式

以下结合具体实施例来进一步说明本发明,但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明,本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。

除非特别说明,以下实施例所用试剂和材料均为市购。

实施例1

光触媒纤维的制备:

按重量份数计,依次取8份纳米二氧化钛,3份吸水树脂,8份热塑性弹性体,80份涤纶树脂,40份水;

先将吸水树脂和水混合后,于温度为55℃,搅拌转速为200r/min条件下,加热搅拌溶解10min,再加入纳米二氧化钛,于温度为55℃,超声频率为60kHz条件下,恒温超声分散40min后,于温度为70℃条件下,干燥至恒重,得复合物A;

将热塑性弹性体和纳米二氧化钛质量5%的氧化石墨烯混合倒入球磨罐中,并按球料质量比为20:1加入氧化锆球磨珠,于公转转速为300r/min,自转转速为500r/min条件下,球磨混合4h后,出料,得复合物B;

再将复合物A、复合物B和涤纶树脂混合后,加热熔融,纺成平均长度为45mm,纤维平均直径为10μm的丝,得光触媒纤维;

面料产品的织造:

将光触媒纤维和平均长度为45mm,纤维平均直径为16μm的羊毛纤维按质量比为1:5纺制成双线合股纱,纱线线密度为16tex,Z捻,捻度为95捻/10cm,再使用TNY101 A-12型全自动剑杆织样机织造成经向密度为450根/10cm,纬向密度为320根/10cm的平纹织物,即得面料产品;

所述吸水树脂为阴离子聚丙烯酰胺;所述阴离子聚丙烯酰胺的分子量为600万;

所述热塑性弹性体为苯乙烯类TPE。

实施例2

光触媒纤维的制备:

按重量份数计,依次取12份纳米二氧化钛,4份吸水树脂,9份热塑性弹性体,100份涤纶树脂,50份水;

先将吸水树脂和水混合后,于温度为65℃,搅拌转速为250r/min条件下,加热搅拌溶解15min,再加入纳米二氧化钛,于温度为60℃,超声频率为70kHz条件下,恒温超声分散50min后,于温度为75℃条件下,干燥至恒重,得复合物A;

将热塑性弹性体和纳米二氧化钛质量8%的氧化石墨烯混合倒入球磨罐中,并按球料质量比为25:1加入氧化锆球磨珠,于公转转速为350r/min,自转转速为550r/min条件下,球磨混合5h后,出料,得复合物B;

再将复合物A、复合物B和涤纶树脂混合后,加热熔融,纺成平均长度为48mm,纤维平均直径为11μm的丝,得光触媒纤维;

面料产品的织造:

将光触媒纤维和平均长度为48mm,纤维平均直径为17μm的羊毛纤维按质量比为1:7纺制成双线合股纱,纱线线密度为17tex,Z捻,捻度为96捻/10cm,再使用TNY101 A-12型全自动剑杆织样机织造成经向密度为455根/10cm,纬向密度为330根/10cm的平纹织物,即得面料产品;

所述吸水树脂为阴离子聚丙烯酰胺;所述阴离子聚丙烯酰胺的分子量为800万;

所述热塑性弹性体为烯烃类TPE。

实施例3

光触媒纤维的制备:

按重量份数计,依次取15份纳米二氧化钛,5份吸水树脂,10份热塑性弹性体,120份涤纶树脂,60份水;

先将吸水树脂和水混合后,于温度为70℃,搅拌转速为300r/min条件下,加热搅拌溶解30min,再加入纳米二氧化钛,于温度为65℃,超声频率为80kHz条件下,恒温超声分散60min后,于温度为80℃条件下,干燥至恒重,得复合物A;

将热塑性弹性体和纳米二氧化钛质量10%的氧化石墨烯混合倒入球磨罐中,并按球料质量比为30:1加入氧化锆球磨珠,于公转转速为400r/min,自转转速为600r/min条件下,球磨混合6h后,出料,得复合物B;

再将复合物A、复合物B和涤纶树脂混合后,加热熔融,纺成平均长度为50mm,纤维平均直径为12μm的丝,得光触媒纤维;

面料产品的织造:

将光触媒纤维和平均长度为50mm,纤维平均直径为18μm的羊毛纤维按质量比为1:10纺制成双线合股纱,纱线线密度为18tex,Z捻,捻度为100捻/10cm,再使用TNY101 A-12型全自动剑杆织样机织造成经向密度为460根/10cm,纬向密度为350根/10cm的平纹织物,即得面料产品;

所述吸水树脂为阴离子聚丙烯酰胺;所述阴离子聚丙烯酰胺的分子量为1200万;

所述热塑性弹性体为聚氨酯类TPE。

对比例1

本对比例相比于实施例1而言,区别在于,未加入吸水树脂,其余条件保持不变。

对比例2

本对比例相比于实施例1而言,区别在于,未加入热塑性弹性体,其余条件保持不变。

对比例3

本对比例相比于实施例1而言,区别在于,未加入氧化石墨烯,其余条件保持不变。

对实施例1-3及对比例1-3所得产品进行性能测试,具体测试方式和测试结果如下所述:

使用量筒量取氨水10mL,用去离子水稀释1000倍后,取出5mL倒人表面皿中,另称取氢氧化钠2g放人装有氨水的表面皿中,迅速将表面皿移至一方形密闭透明玻璃容器中内挥发1h。使用JC-5型八合一室内空气检测仪测试此时玻璃容器内部的氨气浓度。记为C,称取相同质量的面料分别放人到玻璃容器中,并将玻璃容器放置在TILO标准光源箱下方。在D65国际标准人工日光(功率18w,色温6500K)条件下辐照12h后,再次使用JC-5型八合一室内空气检测仪测试此时玻璃容器内部的氨气浓度,记为C1,并利用以下公式计算氨气降解率,该实验重复操作30次,计算平均值。

W=(C1-C)/C×100%

其中,W为氨气的降解率,单位为%;C为降解前玻璃容器内部的氨气浓度,单位为mg/m

具体测试结果如表1所示:

表1:产品性能测试结果

由表1测试结果可知,本发明技术方案取得了优异的降解效果。

上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。

技术分类

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