抗菌纤维/二氧化钛复合气凝胶材料及其制备和应用制造技术

本发明专利技术提供了一种抗菌纤维/二氧化钛复合气凝胶材料的制备方法及其产品和应用，本发明专利技术利用水解及缩聚反应得到抗菌纤维/二氧化钛复合气凝胶，使衣物不仅有抗菌防晒功能，抗菌率接近100%，同时还具有较强的韧性和较好的透气性，透气率大于100 mm/s。该制备工艺相对简单，易操作。

Antibacterial fiber / titanium dioxide composite aerogel material and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
抗菌纤维/二氧化钛复合气凝胶材料及其制备和应用
本专利技术属于抗菌防晒衣物用气凝胶材料及其制备和应用领域，特别涉及一种抗菌纤维/二氧化钛复合气凝胶材料的制备方法及其产品和应用。
技术介绍
随着科学技术的发展和生活水平的提高，使人们对健康和环境意识增加，对服装也有了更高的要求，即在注重服装美观与舒适的同时，对服装的保护性和卫生性等功能提出了更高的要求，因此具有抗菌、抗紫外线的新型服装成了人们追逐的趋势。尤其是夏天，天气炎热，细菌大量滋生与繁殖，加上紫外线辐射强，如果在户外行走，不做保护措施的话容易灼伤皮肤，从而滋生更多的细菌，产生恶性循环，现有的抗菌防晒衣都是普通面料经过抗菌剂处理再加上抗紫外线涂层，加工成本高，涂层又容易造成服装面料密闭不透气，所以穿着会感觉不舒适。气凝胶是一种多孔三维网络结构的纳米材料，其孔隙率较高，空隙中充满空气。这种结构决定了气凝胶具有良好的透气性。然而，普通的气凝胶脆性大、力学强度小，很难用于服装方面，只有通过与纤维复合才能赋予其所需的强度和韧性。本专利技术提供了一种抗菌纤维/二氧化钛复合气凝胶材料的制备方法，本专利技术利用水解及缩聚反应得到抗菌纤维/二氧化钛复合气凝胶，使衣物不仅有抗菌防晒功能，同时还具有较强的韧性和较好的透气性。该制备工艺相对简单，易操作。
技术实现思路
为克服现有防晒衣透气性差的不足，本专利技术的目的在于：提供一种抗菌纤维/二氧化钛复合气凝胶材料的制备方法。本专利技术的再一目的在于：提供一种上述方法获得的抗菌纤维/二氧化钛复合气凝胶材料产品。本专利技术的又一目的在于：提供一种上述产品的应用。本专利技术目的通过下述方案实现：一种抗菌纤维/二氧化钛复合气凝胶材料的制备方法，利用水解及缩聚反应得到抗菌纤维/二氧化钛复合气凝胶，包括下述步骤：（1）室温下将15mL稀酸水溶液、0.8g表面活性剂以及5.0g尿素在烧杯中混合均匀，添加7mL有机钛盐于混合溶液中，磁力搅拌0.5h，得有机钛盐水溶胶；（2）选取合适大小的抗菌纤维放入模具中，加入钛盐水溶胶，使抗菌纤维完全被溶胶浸渍，模具密封后，在80℃进行凝胶化，老化两天；（3）对湿凝胶进行溶剂置换，先放置于去离子水-异丙醇(1：1)溶液中1天，取出，放置于异丙醇溶剂中1天，最后在正己烷溶剂中置换1天，常温常压干燥，得最终产物。所述的稀酸水溶液为0.5～3.5mmol/L的硫酸水溶液、1～8mmol/L的醋酸水溶液、1～6mmol/L的盐酸水溶液或1～5mmol/L的硝酸水溶液中的一种或其组合。所述的表面活性剂是十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或其组合。所述的钛盐为钛酸四异丙酯、钛酸二异丙酯、钛酸四丁酯中的一种或其组合。本专利技术提供一种抗菌纤维/二氧化钛复合气凝胶材料，根据上述任一所述方法制备得到。专利技术提供一种抗菌纤维/二氧化钛复合气凝胶材料在防晒衣中的应用。本专利技术优越性在于：利用水解及缩聚反应得到抗菌纤维/二氧化钛复合气凝胶，使衣物不仅有抗菌防晒功能，同时还具有较强的韧性和较好的透气性。该制备工艺相对简单，易操作。附图说明图1为实施例2抗菌纤维/二氧化钛复合气凝胶材料的紫外吸收图。具体实施方式本专利技术通过下面具体实例进行详细的描述，但是本专利技术的保护范围不受限于这些实施例子。实施例1一种抗菌纤维/二氧化钛复合气凝胶材料，按下述步骤制备：（1）室温下将15mL3mmoL盐酸水溶液、0.8g十六烷基三甲基氯化铵以及5.0g尿素在烧杯中混合均匀，添加7mL钛酸四异丙酯于混合溶液中，磁力搅拌0.5h，得钛酸四异丙酯水溶胶；（2）选取合适大小的抗菌纤维放入模具中，加入钛酸四异丙酯水溶胶，使抗菌纤维完全被溶胶浸渍。模具密封后，在80℃进行凝胶化，老化两天，得湿凝胶；（3）对湿凝胶进行溶剂置换，先放置于去离子水-异丙醇(1：1)溶液中1天，取出，放置于异丙醇溶剂中1天，最后，在正己烷溶剂中置换1天，常温常压干燥，得最终产物。表1是抗菌纤维/二氧化钛复合气凝胶材料的抗菌性能结果；实施例2一种抗菌纤维/二氧化钛复合气凝胶材料，按下述步骤制备：（1）室温下将15mL2mmoL硝酸水溶液、0.8g十六烷基三甲基溴化铵以及5.0g尿素在烧杯中混合均匀，添加7mL钛酸二异丙酯于混合溶液中，磁力搅拌0.5h，得钛酸二异丙酯水溶胶；（2）选取合适大小的抗菌纤维放入模具中，加入钛酸二异丙酯水溶胶，使抗菌纤维完全被溶胶浸渍。模具密封后，在80℃进行凝胶化，老化两天；（3）对湿凝胶进行溶剂置换，先放置于去离子水-异丙醇(1：1)溶液中1天，取出，放置于异丙醇溶剂中1天，最后在正己烷溶剂中置换1天，常温常压干燥，得最终产物。图1为本实施例抗菌纤维/二氧化钛复合气凝胶材料的紫外吸收图；紫外吸收接近100%，与市场上的光催化材料相比，催化效果较好。实施例3一种抗菌纤维/二氧化钛复合气凝胶材料，按下述步骤制备：（1）室温下将15mL5mmoL醋酸水溶液、0.8g十六烷基三甲基溴化铵以及5.0g尿素在烧杯中混合均匀，添加7mL钛酸四丁酯于混合溶液中，磁力搅拌0.5h，得钛酸四丁酯水溶胶；（2）选取合适大小的抗菌纤维放入模具中，加入钛酸四丁酯水溶胶，使抗菌纤维完全被溶胶浸渍。模具密封后，在80℃进行凝胶化，老化两天；（3）对湿凝胶进行溶剂置换，先放置于去离子水-异丙醇体积比1：1的溶液中1天，取出，放置于异丙醇溶剂中1天，最后在正己烷溶剂中置换1天，常温常压干燥，得最终产物。表2为实施例3抗菌纤维/二氧化钛复合气凝胶材料的透气率和比表面积，具有较好的透气率和比表面积：。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗菌纤维/二氧化钛复合气凝胶材料的制备方法，其特征在于，利用水解及缩聚反应得到抗菌纤维/二氧化钛复合气凝胶，包括下述步骤：（1）室温下将15mL稀酸水溶液、0.8g表面活性剂以及5.0g尿素在烧杯中混合均匀，添加7mL有机钛盐于混合溶液中，磁力搅拌0.5h，得有机钛盐水溶胶；（2）选取合适大小的抗菌纤维放入模具中，加入钛盐水溶胶，使抗菌纤维完全被溶胶浸渍，模具密封后，在80℃进行凝胶化，老化两天，得湿凝胶；（3）对湿凝胶进行溶剂置换，先放置于去离子水‑异丙醇(1：1)溶液中1天，取出，放置于异丙醇溶剂中1天，最后，在正己烷溶剂中置换1天，常温常压干燥，得最终产物抗菌纤维/二氧化钛复合气凝胶。

【技术特征摘要】
1.一种抗菌纤维/二氧化钛复合气凝胶材料的制备方法，其特征在于，利用水解及缩聚反应得到抗菌纤维/二氧化钛复合气凝胶，包括下述步骤：（1）室温下将15mL稀酸水溶液、0.8g表面活性剂以及5.0g尿素在烧杯中混合均匀，添加7mL有机钛盐于混合溶液中，磁力搅拌0.5h，得有机钛盐水溶胶；（2）选取合适大小的抗菌纤维放入模具中，加入钛盐水溶胶，使抗菌纤维完全被溶胶浸渍，模具密封后，在80℃进行凝胶化，老化两天，得湿凝胶；（3）对湿凝胶进行溶剂置换，先放置于去离子水-异丙醇(1：1)溶液中1天，取出，放置于异丙醇溶剂中1天，最后，在正己烷溶剂中置换1天，常温常压干燥，得最终产物抗菌纤维/二氧化钛复合气凝胶。2.根据权利要求1所述抗菌纤维/二氧化钛复合气凝胶材料的制备方法，其特征在于所述的稀酸水溶液为0.5～3.5mmol/L的硫酸水溶液、1～8mmol/L的醋酸水溶液、1～6mmol/L的盐酸水溶液或1～5mmol/L的硝酸水溶液中的一种或其组合。3.根据权利要求1所述抗菌纤维/二氧化钛复合气凝胶材料的制备方法，其特征在于所述的表面活性剂是十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或其组合。4.根据权利要求1所述抗菌纤维/二氧化钛复合气凝胶材料的制备方法，其特征在于，所述的钛盐为：钛酸四异丙酯、钛酸二异丙酯、钛酸四丁酯中的一种或其组合。5.根据权利要求1至4任一项所述抗菌纤维/二氧化钛复合气凝胶材料的制备方法，其特征在于，按下述步骤制备：（1）室温下将15mL3mmoL盐酸水溶液、0.8g十六烷基三甲基氯化铵以及5.0g尿素在烧杯中混合均匀，添加7mL钛酸四异丙酯于混合溶液中，磁力搅拌0.5h，得钛酸四异丙酯水溶胶；（2）选取合适大小的抗菌纤维放入模具中，加入钛酸四异丙酯水溶胶，使抗菌纤维完全被溶胶浸渍，模具密封后，在80℃进行凝胶化，老化两天，得湿...

【专利技术属性】
技术研发人员：何丹农，吴晓燕，林琳，陈振，王敬锋，徐少洪，陈超，金彩虹，
申请(专利权)人：上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31