一种超疏水光催化防紫外线纺织品的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种超疏水光催化防紫外线纺织品的制备方法，将SiO2/TiO2复合气凝胶颗粒、聚硅氧烷及其交联剂与溶剂混合搅拌，在20‑50℃下超声分散得到聚硅氧烷/SiO2/TiO2复合材料混合液，在超声波条件下将洁净纺织品浸渍于聚硅氧烷/SiO2/TiO2复合材料混合液中，经浸轧、预烘、焙烘后，得到超疏水光催化防紫外线纺织品。与现有技术相比，本发明专利技术在纺织品表面牢固构建有机无机纳米复合微观多孔粗糙结构，同时实现超疏水光催化防紫外线多功能性，并具有耐久性，可使织物保持柔软的手感、强力、白度等基本物理机械性能。

【技术实现步骤摘要】
一种超疏水光催化防紫外线纺织品的制备方法
本专利技术属于纺织品功能整理领域，尤其是涉及一种超疏水光催化防紫外线纺织品的制备方法。
技术介绍
随着现代科技的快速发展，人们对纺织品不仅仅要求美观，而更要求其具有安全保健等多功能性，超疏水、光催化、防紫外线等多功能纺织品日益受到人们的青睐，且多功能纺织品已明确成为纺织行业未来发展的重要趋势之一。超疏水纺织品，即水滴在纺织品表面的接触角大于150°，具有独特的抗沾污、自清洁等性能，众多研究表明，低表面能材料和微观粗糙结构的共同作用可以实现超疏水表面的制备。近年来，大气臭氧层遭到破坏，紫外线辐射增加，对人类产生重大危害和影响，致使人类皮肤癌患者越来越多，而防紫外线纺织品以其良好的抗紫外线功能有效保护人体免受外界紫外线危害。此外，目前一般家庭装潢及交通工具内饰材料等普遍含有甲醛、苯等有害有机污染物，成为严重威胁人类健康的“隐形杀手”。光催化纺织品，是将具有光催化功能的材料附着于纤维表面制备而成，在光的作用下，光催化剂对吸附于其表面的有机污染物产生强烈催化降解作用，有机污染物被分解成水和二氧化碳，实现净化空气、处理有机污染物等功能。超疏水光催化防紫外线多功能纺织品作为重要的安全保护用品，具有较高的产品档次和附加值，可实现净化空气、自清洁、防紫外线、抗沾污等多功能复合，结合柔性纺织材料的柔韧、透气、轻质等优异性能，可广泛应用于工业、医疗、军事和日常生活中，如家纺面料、交通工具内饰织物、服装面料、生活伞、广告旗帜、帐篷、防护服等，也可拓展用于污水处理、建筑装饰材料等领域，具有广阔的应用前景。尽管市场上已出现军用帐篷、救灾帐篷等防水和抗紫外线复合功能纺织产品，然而这些产品主要采用含氟拒水整理剂及有机紫外线屏蔽剂通过传统涂层方法加工而成，所获得的织物达不到超疏水性能，厚重透气性差，采用的含氟拒水整理剂价格昂贵，部分具有一定的生物毒性，对人体安全和生态环境存在巨大威胁，且大部分有机紫外线屏蔽剂对人体有害，也会造成环境污染。目前文献报道将具有紫外线吸收功能的无机纳米粒子如纳米TiO2、纳米ZnO等负载于纤维表面，构建织物微纳结构粗糙表面，然后对织物进行低表面能物质疏水化处理以获得超疏水防紫外线复合功能纺织品。但由于纳米TiO2、纳米ZnO等还具有光催化功能，且光催化无选择性，其在纺织品表面直接负载再被低表面能物质疏水化处理后，会引起纤维和低表面能物质发生光降解，导致织物超疏水性能和机械强力大大下降。还有文献报道将不具有光催化活性的二氧化硅包覆TiO2、ZnO的复合微粒负载在织物表面再进行疏水化整理得到具有超疏水和防紫外线复合功能纺织品，大大抑制屏蔽了纳米TiO2、纳米ZnO的光催化作用。但这些方法工艺复杂、条件苛刻，且大多都存在超疏水稳定性不好的缺点，制备的纺织品仅有超疏水和防紫外线两种功能，较少涉及光催化功能或其被明显抑制屏蔽。目前关于超疏水光催化复合功能纺织品的报道研究相对较少。中国专利CN106884316A公开了一种光催化型无氟超疏水自清洁纺织品的制备方法，将疏水性二氧化硅颗粒分散液与四氯化钛混合在入密闭的聚四氟乙烯容器中进行水热处理获得二氧化硅/二氧化钛光催化超疏水复合粉体，再将纺织品浸渍于该复合粉体分散液中，浸轧、烘干得到光催化型无氟超疏水自清洁纺织品。该专利制备的纺织品具有光催化超疏水自清洁功能，但不涉及防紫外线功能，且由于无机材料与纺织品之间主要是通过物理吸附的方式结合，因此二氧化硅/二氧化钛光催化超疏水复合粉体与纺织品之间结合牢度较低，其耐久稳定性较差，从而限制了其应用。有文献报道采用花状硫化铜与聚二甲基硅氧烷混合物对纯白色棉织物整理后，制备了具有光催化防紫外线性能的超疏水棉织物，但涉及到的花状硫化铜颗粒尺寸较大(2-5μm)，不利于在织物表面均匀分布，且花状硫化铜颜色是黑色的，纯白色棉织物被整理后颜色变成了黑色，严重影响了织物的白度，不利于多领域多场合广泛应用。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种超疏水光催化防紫外线纺织品的制备方法，将高比表面积SiO2/TiO2复合气凝胶颗粒与具有优异粘结性的聚硅氧烷复合得到聚硅氧烷/SiO2/TiO2复合材料混合液，并将其在超声空化辅助及焙烘作用下在纺织品表面牢固构建有机无机纳米复合微观多孔粗糙结构，同时实现超疏水光催化防紫外线多功能性，并具有耐久性，可使织物保持基本物理机械性能，如柔软的手感、强力、白度等，不涉及含氟拒水整理剂及有机紫外线屏蔽剂应用中的难题，成本较低，安全环保，大大提高纺织品的附加值和产品档次，明显拓宽其应用领域。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种超疏水光催化防紫外线纺织品的制备方法，采用以下步骤：(1)聚硅氧烷/SiO2/TiO2复合材料混合液的制备：将SiO2/TiO2复合气凝胶颗粒、聚硅氧烷及其交联剂与溶剂混合搅拌，在20-50℃下超声分散得到聚硅氧烷/SiO2/TiO2复合材料混合液；(2)纺织品整理：在超声波条件下将洁净纺织品浸渍于聚硅氧烷/SiO2/TiO2复合材料混合液中，经浸轧、预烘、焙烘后，得到超疏水光催化防紫外线纺织品。步骤(1)中所述SiO2/TiO2复合气凝胶颗粒采用以下方法制备得到：将前驱体和溶剂按摩尔比为1:4-28混合，在常温下剧烈搅拌，同时加入酸性催化剂和化学干燥控制剂，催化剂与前驱体的摩尔比为1.0×10-4-3.0×10-4:1，搅拌1-3h后加入氨水调节反应体系pH至7-9，剧烈搅拌2-20min后于20-60℃温度下凝胶，形成SiO2湿凝胶；将纳米TiO2粉末与溶剂甲醇或乙醇混合，搅拌后倒入SiO2湿凝胶中，并将其在20-60℃温度下震荡老化4-30h，经溶剂置换、分级干燥、粉碎后得到SiO2/TiO2复合气凝胶颗粒。所述前驱体为甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷或乙基三乙氧基硅烷与γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷或γ-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷按摩尔比为8:2的混合物，所述溶剂为甲醇或乙醇，所述酸性催化剂为浓度为0.003-0.05mol/L的草酸溶液，所述化学干燥控制剂为N,N-二甲基甲酰胺。所述SiO2/TiO2复合气凝胶颗粒具有微观多孔网状粗糙结构，纳米TiO2粒子分散附着在网状气凝胶中，纳米TiO2粒子的含量为0.02％-3wt％，比表面积大于490.45m2/g，孔径分布为1-10nm。步骤(1)中所述聚硅氧烷为羟基或氨基封端的聚硅氧烷，所述交联剂为氨丙基三甲氧基硅烷或氨乙基三甲氧基硅烷，所述溶剂为异丙醇、正丙醇、环己烷、苯、甲苯、乙醚、环己酮或正己烷。所述SiO2/TiO2复合气凝胶颗粒含量为0.6％-6wt％，聚硅氧烷含量为0.5％-7wt％，交联剂含量为0.05％-0.7wt％。步骤(2)中所述纺织品为棉、麻、粘胶、涤纶、锦纶或其混纺机织物。浸渍时间为5-50min，浸轧为二浸二轧，轧余率为60％-90％；预烘温度为60-80℃，预烘时间为2-7min；焙烘温度是100-150℃，焙烘时间为4-60min。本专利技术将低表面能物质聚硅氧烷与高比表面积SiO2/TiO2复合气凝胶颗粒复合制备聚硅氧烷/SiO2/TiO2复合材料混合液，采用一步法在纺织品表面构建有机无机纳米复合低表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超疏水光催化防紫外线纺织品的制备方法，其特征在于，该方法采用以下步骤：(1)聚硅氧烷/SiO2/TiO2复合材料混合液的制备：将SiO2/TiO2复合气凝胶颗粒、聚硅氧烷及其交联剂与溶剂混合搅拌，在20‑50℃下超声分散得到聚硅氧烷/SiO2/TiO2复合材料混合液；(2)纺织品整理：在超声波条件下将洁净纺织品浸渍于聚硅氧烷/SiO2/TiO2复合材料混合液中，经浸轧、预烘、焙烘后，得到超疏水光催化防紫外线纺织品。

【技术特征摘要】
1.一种超疏水光催化防紫外线纺织品的制备方法，其特征在于，该方法采用以下步骤：(1)聚硅氧烷/SiO2/TiO2复合材料混合液的制备：将SiO2/TiO2复合气凝胶颗粒、聚硅氧烷及其交联剂与溶剂混合搅拌，在20-50℃下超声分散得到聚硅氧烷/SiO2/TiO2复合材料混合液；(2)纺织品整理：在超声波条件下将洁净纺织品浸渍于聚硅氧烷/SiO2/TiO2复合材料混合液中，经浸轧、预烘、焙烘后，得到超疏水光催化防紫外线纺织品。2.根据权利要求1所述的一种超疏水光催化防紫外线纺织品的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述SiO2/TiO2复合气凝胶颗粒采用以下方法制备得到：将前驱体和溶剂按摩尔比为1:4-28混合，在常温下剧烈搅拌，同时加入酸性催化剂和化学干燥控制剂，催化剂与前驱体的摩尔比为1.0×10-4-3.0×10-4:1，搅拌1-3h后加入氨水调节反应体系pH至7-9，剧烈搅拌2-20min后于20-60℃温度下凝胶，形成SiO2湿凝胶；将纳米TiO2粉末与溶剂甲醇或乙醇混合，搅拌后倒入SiO2湿凝胶中，并将其在20-60℃温度下震荡老化4-30h，经溶剂置换、分级干燥、粉碎后得到SiO2/TiO2复合气凝胶颗粒。3.根据权利要求2所述的一种超疏水光催化防紫外线纺织品的制备方法，其特征在于，所述前驱体为甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷或乙基三乙氧基硅烷与γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷或γ-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷按摩尔比为8:2的混合物，...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐丽慧，盛宇，沈勇，王黎明，丁颖，潘虹，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：上海,31