一种高效阻燃的抗菌自清洁生物基复合涂层及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种应用于织物表面的高效阻燃的抗菌自清洁生物基复合涂层及其制备方法，采用浸渍或涂敷法在织物表面形成第一层生物基阻燃抗菌涂层作为涂层，该涂层赋予织物优良的阻燃性和抑菌性，然后在其表面再涂敷一层偶联剂表面改性的聚丙烯酸磷酸酯微纳米阻燃剂颗粒涂层作为第二层涂层，该涂层赋予织物表面优良的疏水性和阻燃性。高效阻燃的抗菌自清洁生物基复合涂层改性织物的极限氧指数提高到27

【技术实现步骤摘要】
一种高效阻燃的抗菌自清洁生物基复合涂层及其制备方法


[0001]本专利技术设计一种高效阻燃的抗菌自清洁生物基复合涂层，具体涉及一种应用于织物的高效阻燃的抗菌自清洁生物基复合涂层及其制备方法。

技术介绍

[0002]棉织物作为一种天然纤维，具有柔软、舒适、吸湿的特性，已经广泛应用于日常生活中，特别是应用于家装装饰的棉织物，如窗帘、墙纸、幕布等。棉织物富含纤维素，很容易被点燃，极限氧指数只有18％
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19％，点燃后迅速燃烧并且伴有阴燃现象，许多经济损失和人员伤亡都是由易燃的纺织物造成的。随着经济的发展，阻燃织物的推广应用必将引起全社会的重视，阻燃纺织物具有很大的发展潜力。在南方潮湿或沿海地区，棉织物的家装产品容易滋生细菌，对人们的身体健康产生危害，而且由于棉织物具有吸湿的特性，容易黏附污渍或液体，从而会影响自身性能。但是目前发展的阻燃纤维或织物仅有阻燃功能，不能满足某些特殊的需求。因此，对棉织物的高效阻燃以及纺织物的抗菌和疏水等多功能的复合研究是非常重要的。
[0003]传统的卤素阻燃剂虽具有阻燃效率高，具有添加量低等优点，但是在燃烧过程中会释放卤化氢、多溴代二苯并二甲烷以及多溴代二苯并呋喃等大量有毒物质，危害生态环境和人体健康。开发新型的环境友好型的生物基阻燃剂成为阻燃纺织物材料的研究热点。
[0004]通过对棉织物进行表面改性可赋予织物良好的阻燃性，常见的表面改性方法主要包括层层自组装(layer
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by
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layer,LBL法)、溶胶
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凝胶法和化学接枝等方法。Li等人利用壳聚糖(CS))和植酸铵(AP)，采用LBL的方式制备了生物基阻燃涂层的棉织物，当CS/AP表面涂层增重率为8wt％时，阻燃棉织物的极限氧指数(LOI值)可达到29％，但是LBL法工艺复杂，组装时间周期长，而且阻燃性达不到V
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0等级。Rao等人采用聚磷酸铵(APP)、海藻酸钠(SA)和四氧乙基硅烷(TEOS)，利用溶胶
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凝胶法在织物表面制备了无卤阻燃性能涂层，极限氧指数达31％，但是该涂层的耐水性较差；溶胶
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凝胶法会改变棉织物原有形态，并降低其本身的机械强度。以上的阻燃改性方法只能应用在不需要多次洗涤的纺织物领域中，其阻燃性会随使用时间的推移，阻燃性下降。
[0005]为满足棉织物涂层耐洗的要求，Cheng等人利用3
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氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)、戊二醛和亚磷酸二乙酯(DEP)，通过溶胶
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凝胶法将杂化的硅溶胶以共价键的方式与真丝纤维连接，经过25次洗涤循环，氧指数从原来的32.8％降低到28％，阻燃棉织物仍能保持较高的阻燃性能。但该方法所使用的戊二醛等原料会对人体健康产生危害。采用化学接枝法将阻燃基团接枝到纤维素上，如等离子体或光诱导，化学接枝，超声波辐射等，可以提高织物的阻燃性和耐久性，但由于接枝反应条件苛刻，对织物的结构极容易破坏。因此需要开发一些环保高效的方法来制造疏水抗菌的阻燃棉织物，而又不破坏其纤维结构和机械性能。
[0006]为实现棉织物多功能表面改性体系的构建，使棉织物兼具优良的阻燃性、抗菌性与自清洁性能是纺织领域的研究热点和发展趋势之一。本项目采用涂敷或浸渍法在织物表
面形成一种生物基阻燃抗菌多功能复合涂层，使其多种功能之间相互协调、相互促进；其次，在棉织物表面引入低表面能的硅烷或氟硅烷偶联剂改性微纳米阻燃颗粒，可同时赋予棉织物阻燃和自清洁的性能，使其可以广泛应用于家装装饰中，如窗帘、墙纸、幕布、灯罩等领域。该涂层工艺操作简单，容易大规模实施，成本低廉，也可以在纸张、木材、家具等表面使用，适用面非常广泛。这种多功能生物基涂层阻燃改性织物有望成为新的行业增长点。

技术实现思路

[0007]为解决现有技术中棉织物的表面改性涂层工艺复杂、阻燃效率较低的缺点，本专利技术的目的在于：采用简单的浸渍和涂敷法在织物表面形成一种具有高度阻燃的抗菌自清洁生物基复合涂层，该表面改性涂层赋予织物优异的阻燃性、抗菌性和生物可相容性；由于改性织物表面具有优异的疏水性，因而该阻燃涂层赋予织物良好的自清洁性。
[0008]为达到上述目的，本专利技术所采用的技术手段是：
[0009]本专利技术提供了一种应用于织物表面的高效阻燃的抗菌自清洁生物基复合涂层及其制备方法，首先，以不同摩尔比的1
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羟乙酯甲基丙烯酸酯磷酸酯和丙烯酸酯为单体采用沉淀聚合制备一种微纳米尺度的聚1
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羟乙酯甲基丙烯酸酯磷酸酯及其共聚物含磷阻燃剂颗粒，并将含磷阻燃剂颗粒分散在偶联剂的乙醇溶液中制备成表面改性聚丙烯酸磷酸酯阻燃剂分散液；然后，采用浸渍法将含磷生物基阻燃剂水溶液浸泡织物，干燥后在织物表面形成第一层生物基阻燃抗菌涂层，该涂层赋予织物优良的阻燃性和抑菌性；最后，在第一层生物基阻燃抗菌涂层改性织物的表面再涂敷一层偶联剂表面改性微纳米含磷阻燃颗粒涂层作为第二层涂层，该涂层赋予织物表面优良的疏水性和阻燃性；通过两次复合涂层表面改性的织物具有高效的阻燃性、抗菌性、疏水性和自清洁性，对大肠肝菌和金黄色葡萄球菌有很好的抑菌性。。
[0010]所述的高效阻燃的超疏水抗菌生物基复合涂层的制备方法，其特征在于：
[0011](1)将1
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羟乙酯甲基丙烯酸酯磷酸酯和丙烯酸酯单体以不同摩尔比加入到合成装置中，分别加入有机溶剂和自由基引发剂进行聚合反应；1
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羟乙酯甲基丙烯酸酯磷酸酯与丙烯酸酯类摩尔比为1.0：0～0.5：0.5，单体在有机溶剂的质量分数为0.1～30.0wt％，引发剂在单体中的质量分数为0.01～10.0wt％，其中所述的丙烯酸酯类单体包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯中的任一种；所述的有机溶剂是甲苯、二甲苯、四氢呋喃、N,N
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二甲基甲酰胺中的任一种，所述的引发剂为过氧化二苯甲酰、偶氮二异丁腈、过氧化二异丁腈中的任一种；反应温度范围为50～
[0012]100℃，开启高速搅拌，搅拌速度为500～2000rpm,反应时间为0.5～24h，结束反应；
[0013]过滤，采用有机溶剂洗涤以除去未反应单体，在30～100℃干燥至恒重，得到微纳米尺度的聚1
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羟乙酯甲基丙烯酸酯磷酸酯及其共聚物含磷阻燃剂颗粒；将微纳米尺度的聚1
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羟乙酯甲基丙烯酸酯磷酸酯及其共聚物阻燃剂颗粒分散在乙醇中制备成聚丙烯酸磷酸酯阻燃剂分散液，阻燃剂在分散液中的质量分数为0.1～2 0wt％，然后在阻燃剂分散液中加入偶联改性剂对阻燃剂进行表面改性得到表面改性聚丙烯酸磷酸酯阻燃剂的分散液，其中偶联改性剂在分散液中的质量分数为0.01～20wt％，反应温度为20～80℃，反应时间60s～12h；
[0014](2)将棉织物采用氢氧化钠溶液浸泡进行预处理并干燥；将含磷生物基阻燃剂溶解在水中制备成阻燃剂溶液，含磷生物基阻燃剂溶液的质量分数为0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.本发明提供了一种应用于织物表面的高效阻燃的疏水抗菌生物基复合涂层及其制备方法，首先，以不同摩尔比的1
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羟乙酯甲基丙烯酸酯磷酸酯和丙烯酸酯为单体采用沉淀聚合制备一种微纳米尺度的聚1
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羟乙酯甲基丙烯酸酯磷酸酯及其共聚物磷系阻燃剂颗粒，并将此聚丙烯酸酯磷酸酯阻燃剂微纳米颗粒分散在偶联剂
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乙醇溶液中制备表面改性聚丙烯酸磷酸酯阻燃剂的分散液；然后，采用浸渍法将含磷生物基阻燃剂溶液浸泡织物，干燥后在织物表面形成第一层生物基阻燃抗菌涂层，该涂层赋予织物优良的阻燃性和抑菌性；最后，在第一层生物基阻燃抗菌涂层改性织物的表面再涂敷一层偶联剂表面改性微纳米聚丙烯酸磷酸酯颗粒涂层作为第二层涂层，该涂层赋予织物表面优良的疏水性和阻燃性；通过两层复合涂层表面改性的织物具有高效的阻燃性、疏水性和自清洁性，对大肠肝菌和金黄色葡萄球菌有很好的抑菌性；所述的高效阻燃的抗菌自清洁生物基复合涂层的制备方法，其特征在于：(1)将不同摩尔比的1
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羟乙酯甲基丙烯酸酯磷酸酯和丙烯酸酯单体加入到合成装置中，分别加入有机溶剂和自由基引发剂进行聚合反应；1
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羟乙酯甲基丙烯酸酯磷酸酯与丙烯酸酯类摩尔比为1.0：0～0.5：0.5，单体在有机溶剂的质量分数为0.1～30.0wt％，引发剂在单体中的质量分数为0.01～10.0wt％，其中所述的丙烯酸酯类单体包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯中的任一种；所述的有机溶剂是甲苯、二甲苯、四氢呋喃、N,N
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二甲基甲酰胺中的任一种，所述的引发剂为过氧化二苯甲酰、偶氮二异丁腈、过氧化二异丁腈中的任一种；反应温度范围为50～100℃，开启高速搅拌，搅拌速度为500～2000rpm,反应时间为0.5～24h，结束反应；过滤后采用有机溶剂洗涤以除去未反应单体，在30～100℃干燥至恒重，通过以上的...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴宁晶，邓珊珊，王菲，王莫涵，崔宏丽，贾浩艺，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：