一种基于MOF的多功能染色荧光棉织物的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种基于MOF的多功能染色荧光棉织物的制备方法。该方法包括：Zn‑MOF预整理棉织物制备，基于Zn‑MOF的多功能染色荧光棉织物制备。该方法工艺操作简单，效率高，无需特殊设备，原料成本低廉、易得，适于工业化生产；制备的基于Zn‑MOF的多功能染色荧光棉织物荧光性能优异，同时具有抗菌防臭、防霉防蛀、抗紫外和阻燃等多种性能。

A Method for Preparing Multifunctional Dyed Fluorescent Cotton Fabric Based on MOF

The invention relates to a preparation method of multifunctional dyed fluorescent cotton fabric based on MOF. The method includes: preparation of cotton fabric pre-treated with zinc MOF and preparation of multifunctional dyed fluorescent cotton fabric based on zinc MOF. The method has the advantages of simple operation, high efficiency, no need of special equipment, low cost and easy availability of raw materials, and is suitable for industrial production. The multi-functional dyed fluorescent cotton fabric based on Zn_MOF has excellent fluorescence properties, and has many other properties, such as anti-bacterial, anti-odor, anti-mildew and anti-moth, anti-ultraviolet and flame retardant.

【技术实现步骤摘要】
一种基于MOF的多功能染色荧光棉织物的制备方法
本专利技术属于荧光棉织物的制备领域，特别涉及一种基于MOF的多功能染色荧光棉织物的制备方法。
技术介绍
荧光棉织物作为棉织物产品中的重要一类，对于丰富棉织物的种类具有非常重要的意义。当前，常用的荧光面料产品基本都是化纤制品，如涤纶、腈纶、锦纶等，而具有优异荧光效果的棉织物却鲜有报道。与此同时，市场上用于棉织物染色的荧光色素又以荧光涂料为主。涂料染色的棉织物往往存在耐摩擦色牢度和手感不佳的问题，选用荧光染料对棉织物染色可以很好的解决这一问题，其手感优于荧光涂料染色棉织物，且牢度优良，但适用于棉织物染色的荧光染料品种却极其少见。近年来，具有高比表面积和孔隙率的金属有机骨架化合物(Metal-OrganicFrameworks,MOF)，尤其是Zn-MOF，由于其具有孔隙结构和尺寸可调可控、材料可进行负载后处理、结构可修饰裁剪和易于功能化等特性，引起了人们广泛的关注。MOF作为一类新型有机-无机杂化材料，科研工作者们将其负载于棉织物表面(Cellulose,2012,19(5):1771-1779；RSCAdv,2016,6(48):42324-42333；Bioengineering,2018,5(1):14；IndEngChemRes,2018,57(28):9151-9161)，表现出了良好的应用前景。负载MOF的棉织物可以用于其抗菌防臭、防霉防蛀、防辐射、抗静电、抗紫外、抗皱、阻燃和荧光等众多织物功能性领域。虽然负载MOF的棉织物应用前景广阔，但也面临着一些问题，如由于界面结合不够牢固而导致机械性能和力学稳定性差等。此外，将荧光染料或荧光性能优异的稀土金属离子包裹于MOF中作为一种高效荧光传感器应用于传感或检测阳离子、阴离子、小分子、蒸汽以及易爆炸物等方面也已经成为科研工作者们主要研究的方向之一(Chem-EurJ,2015,21(27):9748-9752；ACSApplMaterInter,2017,9(29):24671-24677；JMaterChemC,2017,5(19):4661-4669)。但和大多数化合物一样，粉末状的MOF的应用也需要面临其溶解熔融性质差和可加工性差等缺点。因此，如何克服以上问题，开发一种基于MOF的荧光染料染色的且高效稳定的荧光棉织物具有重要的实用价值。当前，棉织物表面合成MOF主要采用的方法有：溶剂热合成法、水热合成法、微波合成法、超声合成法、离子热合成法、电化学合成法和机械合成法等(2018,河北工业科技,35(1):72-76)。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于MOF的多功能染色荧光棉织物的制备方法，以克服现有技术中负载金属有机骨架化合物的棉织物荧光效果不佳、发光方式单一以及Zn-MOF与棉织物间机械性能及力学稳定性差等缺陷。本专利技术创新性的提出通过Zn-MOF将荧光染料和稀土金属离子包裹并高效负载于棉织物表面，综合利用Zn-MOF复合结构主客体之间的相互协同作用，提高其发光效率，改变其单一的发光方式，同时通过层层自组装的方式有效解决易脆Zn-MOF与柔性棉织物间机械性能及力学稳定性差的问题，从而实现荧光染料在棉织物上的广泛应用，这为荧光棉织物的开发提供了一种有别于传统染色工艺的新的制备方式。本专利技术将Zn-MOF通过层层自组装的方式沉积到棉织物表面，与其他方法相比，设备简单，反应温度低，能耗小，以水为溶剂，废液处理难度低。本专利技术制备一种基于Zn-MOF的具有多种性能的棉织物。本专利技术制备得到的基于Zn-MOF的多功能染色荧光棉织物除具有抗菌防臭、防霉防蛀、抗紫外和阻燃等传统的功能整理特性以及常规的发色、着色性能外，还具有良好的热稳定性、荧光稳定性以及较高的发光效率，荧光性能优异。本专利技术的一种基于MOF的多功能染色荧光棉织物的制备方法，包括：(1)将棉织物依次用锌盐水溶液、多元羧酸水溶液预整理，重复上述预整理，得到Zn-MOF预整理棉织物，其中锌盐和多元羧酸的摩尔比为1:1-1:5；(2)将步骤(1)中预整理棉织物在荧光染料溶液中浸渍染色，取出织物漂洗，晾干，得到Zn-MOF染色棉织物，然后将该棉织物在稀土盐水溶液中浸渍，取出织物水洗，烘干，得到基于Zn-MOF的多功能染色荧光棉织物；或者将步骤(1)中预整理棉织物在稀土盐水溶液中浸渍，取出织物水洗，烘干，得到基于Zn-MOF的荧光棉织物，然后将该棉织物在荧光染料溶液中浸渍染色，取出织物漂洗，晾干，得到基于Zn-MOF的多功能染色荧光棉织物；其中，荧光染料的用量为0.02％-10.0％owf，稀土盐水溶液的浓度为0.001-0.1mol/L。所述步骤(1)中锌盐为醋酸锌、氯化锌、硝酸锌和硫酸锌中的至少一种。所述步骤(1)中多元羧酸为对苯二甲酸、均苯三甲酸、均苯四甲酸、2-氨基对苯二甲酸、2,5-二羟基对苯二甲酸、4-氧代-1,4-二氢-2,6-吡啶二甲酸、吡啶-2,6-二羧酸、丁二酸、戊二酸、柠檬酸、丁烷四羧酸和联苯二甲酸中的至少一种。所述步骤(1)中将棉织物依次用锌盐水溶液、多元羧酸水溶液预整理具体为：将棉织物在锌盐水溶液中浸渍，取出棉织物水洗，烘干，然后将棉织物在多元羧酸溶液中浸渍，取出棉织物水洗，烘干，其中锌盐水溶液浓度为0.2-1.2mol/L，多元羧酸水溶液浓度为0.1-0.6mol/L。所述浸渍浴比均为1:5-1:50，浸渍温度均为70-75℃，浸渍时间均为2-10min。所述水洗温度均为室温；烘干温度均为80-120℃，烘干时间均为10-30min。所述步骤(1)中重复上述预整理的次数为1-16次。所述步骤(1)中棉织物用锌盐水溶液预处理和用多元羧酸水溶液预整理的工艺条件相同。所述步骤(2)中荧光染料为罗丹明6G、结晶紫、罗丹明B、吖啶橙、藏红O、钙黄绿素和亚甲基蓝中的至少一种；荧光染料溶液的溶剂为三氯甲烷。所述步骤(2)中稀土盐为铕盐、钐盐、铽盐和镝盐中的至少一种。所述铕盐为醋酸铕、氯化铕、硝酸铕和硫酸铕中的至少一种。所述钐盐为醋酸钐、氯化钐、硝酸钐和硫酸钐中的至少一种。所述铽盐为醋酸铽、氯化铽、硝酸铽和硫酸铽中的至少一种。所述镝盐为醋酸镝、氯化镝、硝酸镝和硫酸镝中的至少一种。所述步骤(2)中浸渍染色浴比均为1:5-1:50，浸渍染色温度均为20-40℃，浸渍染色时间均为12-48h。所述步骤(2)中漂洗均是在三氯甲烷中进行。所述步骤(2)中浸渍浴比均为1:5-1:50，浸渍温度均为20-40℃，浸渍时间均为6-24h。所述步骤(2)中烘干温度均为80-120℃，烘干时间均为10-45min。本专利技术由于Zn-MOF可以通过简单的交替循环浸渍方式均匀负载于棉织物表面，从而使得Zn-MOF棉织物在众多领域表现出广阔的应用前景，如用于抗菌、抗紫外和阻燃等领域。此外，由于Zn-MOF具有多孔性和大的比表面积，可以在其内部引入荧光染料和优良荧光性能的稀土离子，从而赋予其新的荧光特性。将荧光染料和稀土离子结合引入Zn-MOF中并负载于棉织物上，利用锌离子、多元羧酸、荧光染料与稀土离子四者之间的协同效应可以赋予棉织物优异的荧光性能，可将其应用于特种服装、防伪、检测和保密材料等领域。本专利技术基于该原理提供一种操作简便、原料低廉易得、适用于规本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于MOF的多功能染色荧光棉织物的制备方法，包括：(1)将棉织物依次用锌盐水溶液、多元羧酸水溶液预整理，重复上述预整理，得到Zn‑MOF预整理棉织物，其中锌盐和多元羧酸的摩尔比为1:1‑1:5；(2)将步骤(1)中预整理棉织物在荧光染料溶液中浸渍染色，取出织物漂洗，晾干，得到Zn‑MOF染色棉织物，然后将该棉织物在稀土盐水溶液中浸渍，取出织物水洗，烘干，得到基于Zn‑MOF的多功能染色荧光棉织物；或者将步骤(1)中预整理棉织物在稀土盐水溶液中浸渍，取出织物水洗，烘干，得到基于Zn‑MOF的荧光棉织物，然后将该棉织物在荧光染料溶液中浸渍染色，取出织物漂洗，晾干，得到基于Zn‑MOF的多功能染色荧光棉织物；其中，荧光染料的用量为0.02％‑10.0％owf，稀土盐水溶液的浓度为0.001‑0.1mol/L。

【技术特征摘要】
1.一种基于MOF的多功能染色荧光棉织物的制备方法，包括：(1)将棉织物依次用锌盐水溶液、多元羧酸水溶液预整理，重复上述预整理，得到Zn-MOF预整理棉织物，其中锌盐和多元羧酸的摩尔比为1:1-1:5；(2)将步骤(1)中预整理棉织物在荧光染料溶液中浸渍染色，取出织物漂洗，晾干，得到Zn-MOF染色棉织物，然后将该棉织物在稀土盐水溶液中浸渍，取出织物水洗，烘干，得到基于Zn-MOF的多功能染色荧光棉织物；或者将步骤(1)中预整理棉织物在稀土盐水溶液中浸渍，取出织物水洗，烘干，得到基于Zn-MOF的荧光棉织物，然后将该棉织物在荧光染料溶液中浸渍染色，取出织物漂洗，晾干，得到基于Zn-MOF的多功能染色荧光棉织物；其中，荧光染料的用量为0.02％-10.0％owf，稀土盐水溶液的浓度为0.001-0.1mol/L。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中锌盐为醋酸锌、氯化锌、硝酸锌和硫酸锌中的至少一种；多元羧酸为对苯二甲酸、均苯三甲酸、均苯四甲酸、2-氨基对苯二甲酸、2,5-二羟基对苯二甲酸、4-氧代-1,4-二氢-2,6-吡啶二甲酸、吡啶-2,6-二羧酸、丁二酸、戊二酸、柠檬酸、丁烷四羧酸和联苯二甲酸中的至少一种。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中将棉织物依次用锌盐水溶液、多元羧酸水溶液预整理具体为：将棉织物在锌盐水溶液中浸渍，取出棉织物水洗，烘干，然后将棉织物在多元羧酸水溶液中浸渍，取出棉织物水洗，烘干，其中锌盐水溶液浓度为0.2-1.2mo...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢彦军，牛传文，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海,31