一种聚氨酯有色膜复合功能蚕丝纺织品的制备方法和应用

技术领域

本发明属于纺织品技术领域，具体涉及一种聚氨酯有色膜复合功能蚕丝纺织品的制备方法和应用。

背景技术

聚氨酯是一种可对其分子结构进行设计的有机高分子材料，因其卓越的性能被广泛应用于涂料、胶粘剂、泡沫、弹性体、纤维等领域。水性聚氨酯(WPU)以水为溶剂，将含有异氰酸酯官能团的聚氨酯预聚体直接或通过相反转乳化过程分散到水中，形成WPU，具有无污染、安全可靠、易于改性、机械性能优良、相容性好等优点。

本发明以聚氨酯为分散剂、稳定剂，多巴胺为还原剂，原位合成金属纳米粒子，并沉积于织物上，制备不同有色结构的功能纺织品，期望通过简单的途径获得、阻燃、防皱、抗紫外等多功能的纺织品。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。

作为本发明其中一个方面，本发明提供一种聚氨酯有色膜复合功能蚕丝纺织品的制备方法，其由以下步骤组成，

(1)甲壳素微晶的制备：将甲壳素置于遮光容器中，加入高碘酸钠溶液，避光条件下震动氧化，加入乙二醇反应，过滤，加入醋酸钡，再加入丙酮，静置，将沉淀干燥，得到甲壳素微晶；

(2)制备金属离子溶液；

(3)有色溶胶制备：将水性聚氨酯分散液加入到水中，搅拌条件下加入所述金属离子溶液，加入所述甲壳素微晶，再加入多巴胺，搅拌，得到有色溶胶；

(4)有色溶胶复合纺织品的制备：将蚕丝织物浸入步骤(3)配制的有色溶胶中，室温震荡，取出后，水洗，烘干。

作为本发明所述的聚氨酯有色膜复合功能蚕丝纺织品的制备方法的一种优选方案：步骤(1)中，将3g甲壳素置于遮光容器中，加入120ml 0.3mol/L的高碘酸钠溶液，在30℃下，遮光振动氧化2小时，加入20ml 0.1mol/L的乙二醇反应0.5小时，过滤，加入醋酸钡，再加入丙酮，静置，将沉淀干燥，得到甲壳素微晶。

作为本发明所述的聚氨酯有色膜复合功能蚕丝纺织品的制备方法的一种优选方案：步骤(1)中，加入3～5ml的1.5mmol/L的醋酸钡。

作为本发明所述的聚氨酯有色膜复合功能蚕丝纺织品的制备方法的一种优选方案：步骤(1)中，加入120ml的丙酮，静置5小时。

作为本发明所述的聚氨酯有色膜复合功能蚕丝纺织品的制备方法的一种优选方案：步骤(2)中，所述金属离子溶液为0.02mol/L的AgNO

作为本发明所述的聚氨酯有色膜复合功能蚕丝纺织品的制备方法的一种优选方案：步骤(3)中，将10mL含固率为60wt％的水性聚氨酯分散液加入到30mL水中，搅拌条件下加入10mL所述金属离子溶液，加入0.1g所述甲壳素微晶，再加入0.1g多巴胺，搅拌2小时，得到有色溶胶。

作为本发明所述的聚氨酯有色膜复合功能蚕丝纺织品的制备方法的一种优选方案：步骤(4)中，所述室温震荡，时间为1小时。

作为本发明所述的聚氨酯有色膜复合功能蚕丝纺织品的制备方法的一种优选方案：步骤(1)中，所述高碘酸钠溶液是高碘酸钠水溶液。

本发明的有益效果：本发明以蚕丝织物作为基底，以聚氨酯为分散剂、稳定剂，甲壳素微晶为交联剂、多巴胺为还原剂，原位合成金属纳米粒子，共同沉积于蚕丝织物上，制备了聚氨酯有色膜复合功能纺织品。获得的聚氨酯有色膜复合蚕丝织物具有较好的防皱性能、抗紫外性能、阻燃性能和强力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为不同处理方法处理后织物的K/S值。

图2为不同方法处理后织物反射率。

图3为WSK/DA+ZnSO

图4为WSK/DA+FeCl

图5为WSA/DA+AgNO

图6为经多巴胺/微晶/金属离子处理前后的蚕丝织物的应力-应变曲线。

图7为不同处理方法处理后织物的K/S值。

图8为不同处理方法处理后织物的反射率。

图9为WSK/DA+PU+ZnSO

图10为WSK/DA+PU+FeCl

图11为WSK/DA+PU+AgNO

图12为经PU/多巴胺/微晶/金属离子处理前后的蚕丝织物的应力-应变曲线。

图13为经碱性条件下PU/多巴胺/微晶/Ag离子处理前后蚕丝的K/S值。

图14为经碱性条件下PU/多巴胺/微晶/Ag离子处理前后蚕丝的R/T值。

图15为碱性环境下PU/多巴胺/微晶/Ag离子处理的蚕丝织物。

图16为经碱性环境下PU/多巴胺/微晶/Ag离子处理前后的蚕丝织物的应力-应变曲线。

图17为甲壳素微晶的制备示意图。

图18为多巴胺的自聚合机理示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。

甲壳素，生化试剂BR，购于上海展云化工有限公司，壳聚糖，购于国药集团化学试剂有限公司。

(1)甲壳素微晶的制备：将3g的甲壳素置于由铝箔包装的圆筒内，向其中添加120ml 0.3mol/L的高碘酸钠水溶液，在30℃下，遮光振动氧化2小时，然后添加20ml0.1mol/L的乙二醇，反应0.5小时，过滤除该溶液中的未反应的杂质，将4ml的1.5mmol/L的醋酸钡水溶液添加到滤液中，将过量的Ba

(2)AgNO

(3)含不同金属离子的PU/PDA/M+有色溶胶制备：取10mL含固率为60wt％的水性聚氨酯分散液加入到30mL蒸馏水中，磁力搅拌条件下，逐渐加入10mL不同的所述金属离子溶液，加入0.1g所述甲壳素微晶，磁力搅拌全部溶解后，继续加入0.1g多巴胺，磁力搅拌2小时。

(4)PU/PDA/M+有色溶胶复合纺织品的制备：将蚕丝织物剪成10cm＊10cm

图18为多巴胺的自聚合机理示意图。

抗紫外性能测定：打开设备10分钟后，点击桌面上的YG(B)912纺织品防紫外线性能测试系统，在系统主界面新建文件，进入功能。关闭参数并保存。打开主菜单″控制工具″并选择″清除工具″开始探索未使用的模式。测试完成时，插入一个样本，测试的数据将其保存到创建的文件夹中。每块织物平均称重。

表面色深值测定：设备开箱预热15分钟后，安装电脑终端模拟软件，开始用光阱和白板对设备进行测量。在观察窗下放一块丝布，使用Color-Eye7000A电脑配色系统测量色深K/S、反射率R/T和L＊，a＊，b＊唇丝值等颜色对比数据。L＊代表光，a＊代表红绿，b＊代表黄蓝。每块织物都可以尝试多次并进行评级。

抗皱性能测试：竖向法的样品形状是向外侧凸出的，测试时，将样品在折线处竖直对折，置于实验台的卡盘中，然后用玻璃片支撑。接着，将压力施加到玻璃片的压力之上，经过一段时期的释放，卸下了压力片；把实验桌竖直，用测斜仪读取样品两个相对平面的展开角，这个角叫做折线恢复角。一般把在更短的时间内(15秒)之后的恢复角度称作快速的弹力的恢复角度，而把经过更久(5分钟)的恢复角度叫做缓弹式的折痕恢复角度。

拉伸性能测试：本实验采用扯边条样法，即将10×10cm的待测样品箭成2cm宽10cm长的条状并将其全部夹持在强力机的上下钳内，通过微型控制电子万能试验机(型号CMT4304)进行测试，并记录所得数据。

阻燃性能测试：在进行测试之前，先在离点火50mm的地方画一条标尺，然后用竖直的方式安装在样品夹具上，使其与燃烧室之间的间距超过10mm，估算出初始氧气的含量，并进行调整；在任何情况下，在燃烧室中都要维持40±10毫米/秒的流动速度。在调整后的空气流动30秒后，这样才能做到清洁燃料箱。接着用着火器点着试样的顶端，当所有的样品都被点着之后，把点火器取下，并开始计时。在这个时候，不要随意地调整流速和氧气的含量。在实验期间，如果样品的燃烧持续3分钟以上，或者在标线处出现了火峰，则必须先将氧气含量降到最低。相反，氧气的含量应该提高。在调整至氧含量之间的差异低于0.5％时，物质氧气指标应该用氧气含量下降的数值来进行。三个实验在这个区域进行。

氧指数(OI)的计算公式：OI＝[O

式中[O

PU金属离子有色纺织品制备：

多巴胺/微晶/金属离子处理的蚕丝织物：

研究不同金属离子掺杂改性沉积对前处理的蚕丝性能影响，测定蚕丝表面色深值K/S、反射透射率R/T和抗紫外系数UPF值。表面色深值K/S如图1，反射透射率R/T如图2，L＊、a＊、b＊值如表1，抗紫外系数UPF值如表2。图1为不同处理方法处理后织物的K/S值。图2为不同方法处理后织物反射率。表中的WSK表示甲壳素微晶，DA为多巴胺。

表1不同方法处理后织物的L＊、a＊、b＊值

表2不同方法处理后的织物UPF值

由图1可知，处理过的蚕丝织物K/S都比未处理的蚕丝K/S大，用WSK/DA+ZnSO

经WSK/DA+ZnSO

表3经多巴胺/微晶/金属离子处理前后的蚕丝织物急、缓弹性折皱回复角

由表3可知，经过处理的蚕丝织物的急、缓弹性折皱回复角都有提高，抗皱性能有所改善。这是由于聚多巴胺的表面聚合，在织物表面形成了一层聚合物膜，增强了织物的弹性，限制了纤维分子链的相对滑移，有助于整体抗皱性能的提高，其中，硝酸银作为金属源，对织物的褶皱回复角的增加较为明显，这可能银离子可与蚕丝织物表面的氨基、羧基进行配位，增强了分子链间的连接点，也有助于抗皱性能提高。图6为经多巴胺/微晶/金属离子处理前后的蚕丝织物的应力-应变曲线。

表4经多巴胺/微晶/金属离子处理前后的蚕丝织物的强力性能

由图6可知，织物在经过甲壳素微晶多巴胺表面聚合，结合金属离子的还原沉积，蚕丝织物的强力比未处理的强力有所增加。由表4可知，经多巴胺/微晶/金属离子处理的蚕丝织物断裂伸长率变小，弹性模量增加，说明蚕丝织物弹性变小，刚性变大了。

表5经多巴胺/微晶/金属离子处理前后的蚕丝织物的阻燃性能

由表5可知，未处理的蚕丝织物的极限氧指数为23.10％，WSK/DA+AgNO

PU/多巴胺/微晶/金属离子处理的蚕丝织物：研究聚氨酯聚合物存在下，结合多巴胺/微晶/金属离子对蚕丝的表面性能影响。测定蚕丝表面色深值K/S、反射透射率R/T和抗紫外系数UPF值。表面色深值K/S如图7，反射透射率R/T如图8，L＊、a＊、b＊值如表5，抗紫外系数UPF值如表6。图7为不同处理方法处理后织物的K/S值。图8为不同处理方法处理后织物的反射率。

表6不同方法处理后织物的，L＊、a＊、b＊值

图9为WSK/DA+PU+ZnSO

在WSK/DA+PU+ZnSO

表7经PU/多巴胺/微晶/金属离子处理前后的蚕丝织物急、缓弹性折皱回复角

由表7可知，金属离子有色溶液加入聚氨酯后处理的蚕丝织物的急、缓弹性折皱回复角都有较大的增加，说明织物的抗皱性能得到了较大的提升，尤其是加入金属Ag离子处理的蚕丝织物抗皱性能最好。这说明加入聚氨酯后，抗皱性能明显提升。图12为经PU/多巴胺/微晶/金属离子处理前后的蚕丝织物的应力-应变曲线。

表8 PU/多巴胺/微晶/金属离子处理前后的蚕丝织物的强力性能

由图12和表8可知，经PU/多巴胺/微晶/金属离子处理的蚕丝织物断裂伸长率都变大了，说明加入聚氨酯处理后的织物的弹性得到了极大的提升，弹性模量除了PU/WSK/DA+FeCl

表9经PU/多巴胺/微晶/金属离子处理前后的蚕丝织物的阻燃性能

由表9可知，未处理的蚕丝织物的极限氧指数为23.10％，PU/WSK/DA+AgNO

碱性环境下PU/多巴胺/微晶/Ag离子处理的蚕丝织物：基于上述实验结果可知，阴离子型水性聚氨酯和酸性金属离子溶液在一块是会反应的，猜想在碱性条件下可能会效果理想，而ZnSO

表10经碱性条件下PU/多巴胺/微晶/Ag离子处理前后蚕丝的L＊、a＊、b＊值

表11经碱性条件下PU/多巴胺/微晶/Ag离子处理前后蚕丝的UPF值

由图13可以看出，经过碱性环境下聚氨酯加硝酸银处理的蚕丝织物其K/S值有所增加。由图14可以看出，经过碱性环境下聚氨酯加硝酸银处理的蚕丝织物其R/T值比未处理的蚕丝要小很多，说明金属Ag离子覆盖在织物表面降低了织物的反射透过率。

经过碱性条件下聚氨酯加金属Ag离子处理的蚕丝织物实物图如图15所示。图15为碱性环境下PU/多巴胺/微晶/Ag离子处理的蚕丝织物。

表12碱性环境下PU/多巴胺/微晶/Ag离子处理的蚕丝织物前后急、缓弹性折皱回复角

由表12可知，在碱性条件下，金属离子有色溶液加入聚氨酯后处理的蚕丝急、缓弹性回复角都明显增加。图16为经碱性环境下PU/多巴胺/微晶/Ag离子处理前后的蚕丝织物的应力-应变曲线。

表13经碱性环境下PU/多巴胺/微晶/Ag离子处理前后的蚕丝织物的强力性能

由图16和表13可知，在碱性环境下，金属离子Ag有色溶胶加入聚氨酯处理的蚕丝织物的强力明显降低，这是因为蚕丝织物在碱减量处理后，有部分纤维被碱剥蚀，所以呈现蚕丝织物强力下降的现象。

表14经碱性环境下PU/多巴胺/微晶/Ag离子处理前后的蚕丝织物的阻燃性能

由表14可知，在碱性环境下，金属离子Ag有色溶胶加入聚氨酯处理的蚕丝织物的极限氧指数为31.4％，未处理的蚕丝极限氧指数为23.10％。

本发明发现，甲壳素微晶可以促进多巴胺在纤维表面的聚合，结合聚氨酯作为分散剂，可进一步有效地促进金属银离子在织物表面的还原沉积。当选择使用的金属离子溶液为硝酸银时，获得的聚氨酯有色膜复合蚕丝织物具有较好的防皱性能、抗紫外性能、阻燃性能和强力。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。