本发明属于纺织材料技术领域，具体涉及一种基于纳米微球和聚合物的橡胶涂层织物及其制备方法。
背景技术：
众所周知，染料是指在一定介质中能使纤维或者其他物质牢固着色的化合物，分为天然染料和合成染料，其中合成染料的使用比例占主要部分，而且染料的使用范围已经不仅局限与纺织品的染色和印花，在油漆、塑料、皮革等领域也有应用。但是，目前已经有研究发现，染料本身或者染料在使用过程中会产生有毒物质直接危害人类的健康，而且含有染料的污染物也会对植物、土壤等造成不可预估的破坏力，因此寻求染料的替代品显得尤为重要。
中国专利CN 104060480A公开的一种用彩色纳米球染棉织物的方法，将棉织物用环氧丙基三甲基氯化铵进行阳离子化改性后，浸渍于含分散染料染色的聚苯乙烯-甲基丙烯酸纳米球分散液中，将织物取出水洗，晾干，实现染色。该方法主要是利用纳米球的形状代替形状不规则的分散染料颜料粒子，利用球形的粒子提高分散染料的上染率，扩大分散染料的应用范围，但是仍旧使用了化学染料，而且纳米微球与棉织物的结合力难以保证，颜色差异控制。中国专利CN 104233802B公开的一种具有光子晶体结构色的蚕丝织物的制备方法，将单分散的聚苯乙烯微球乳液与二氧化钛溶胶混合形成纳米复合乳液，将蚕丝织物浸入其中，得到具有光子晶体结构色的蚕丝织物。该方法通过将纳米球在织物的表面形成结构色，在不使用化学染料的情况下赋予织物色彩，但是其色彩固定，织物表面附着的纳米球薄膜之间结合不紧密，容易受到破坏，且织物的使用十分受限制。
本发明将纳米微球与聚合物相结合，利用加压和抽真空技术，将纳米微球在聚合物中排列形成紧密的规则结构，显现结构色，且该结构色因含有聚合物受力能力强，而且可随着受力的情况变换颜色，具有一定的市场前景。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种基于纳米微球和聚合物的橡胶涂层织物及其制备方法，采用弹性织物作为基布，将含纳米聚苯乙烯丙烯酸微球的聚合物涂覆到弹性织物的表面，通过挤压抽真空，固化成型，得到基于纳米微球和聚合物的橡胶涂层织物。该方法制备的基于纳米微球和聚合物的橡胶涂层织物可根据织物所受拉力的不同改变织物的颜色。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种基于纳米微球和聚合物的橡胶涂层织物，所述基于纳米微球和聚合物的橡胶涂层织物包括基布和涂层，所述基布为弹性织物，所述涂层为弹性涂层，所述弹性织物为机织物，所述弹性织物由弹性纤维构成，所述弹性涂层包括纳米微球、聚合物和助剂，所述纳米微球在聚合物中自组装形成规则结构。
作为上述技术方案的优选，所述纳米微球为聚苯乙烯丙烯酸微球，聚合物包括聚乙烯醇和聚丙烯酸，助剂包括凹凸棒土、硅橡胶、甘油和交联剂。
本发明还提供一种基于纳米微球和聚合物的橡胶涂层织物的制备方法，包括以下步骤：
(1)将弹性纤维作为原料，以平纹结构作为织物组织结构，织造形成基布，将基布经等离子体低温处理后得到预处理的基布；
(2)将聚乙烯醇、聚丙烯酸、凹凸棒土、硅橡胶和甘油加入去离子水中，高速搅拌得到聚合物，然后将纳米聚苯乙烯丙烯酸微球倒入聚合物中，研磨，抽气，再加入交联剂，混合研磨，形成涂层混合物；
(3)将步骤(2)制备的涂层混合物涂覆于步骤(1)制备的预处理的基布上表面，挤压，抽气，固化成型，得到基于纳米微球和聚合物的橡胶涂层织物。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，所述弹性纤维为聚氨酯弹性纤维、PTT纤维或者PBT纤维。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，等离子体低温处理的条件为：在空气氛围下，以250-300W的功率处理30-50s。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，涂层混合物中的组分，按重量份计，包括：聚乙烯醇30-50份、聚丙烯酸20-40份、凹凸棒土10-20份、硅橡胶5-15份、甘油8-16份、纳米聚苯乙烯丙烯酸微球15-25份、交联剂5-10份、去离子水40-80份。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，交联剂为过硫酸铵。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，涂层混合物的粒径200-250目。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，挤压的工艺为：将涂层混合物的上表面和基布的下表面分别用聚四氟乙烯薄膜包覆，然后用夹板夹紧，在0.3-0.5MPa的压力下抽真空10-30min。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，固化成型的温度为100-120℃，时间为10-15min。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明制备的基于纳米微球和聚合物的橡胶涂层织物的基布为由弹性纤维制备的织物，弹性纤维优选聚氨酯弹性纤维、PTT纤维或者PBT纤维，纤维的伸长率高于300％，可以赋予基布优良的伸缩性能，而且织物的组织结构采用平纹组织，织物表面平稳，有利于涂层的附着。
(2)本发明制备的基于纳米微球和聚合物的橡胶涂层织物的涂层包括纳米聚苯乙烯丙烯酸微球，纳米聚苯乙烯丙烯酸微球的外观呈均匀的球形，分散性好，表面多种活性基团，能自组装形成规整的结构，且通过加压抽气将纳米聚苯乙烯丙烯酸微球在聚合物中聚合形成规整的结构，显现结构色，避免使用染料，而且纳米聚苯乙烯丙烯酸微球之间的结构固定连接紧密，再受到一定外力的情况下，结构色的缝隙改变，显现出不同的结构色。
(3)本发明制备的基于纳米微球和聚合物的橡胶涂层织物的涂层包括聚乙烯醇和聚丙烯酸，这两者都为优异的纺织浆料，具有优异的成膜性能，与织物间结合牢度紧密，通过凹凸棒土、硅橡胶、甘油和过硫酸铵，使涂层的稳定性、成膜性、粘度和湿度更加稳定，有利于聚合物涂层均匀地涂覆于基布的上表面。
(4)本发明采用挤压抽真空和加热固化的方法将聚合物涂层与弹性基布结合紧密，减少聚合物涂层本身以及聚合物涂层与弹性基布之间的空气，降低空气对于聚合物涂层结构色的影响，增加色牢度。
(5)本发明制备的基于纳米微球和聚合物的橡胶涂层织物的颜色由聚合物涂层的结构色显现，避免使用常规的化学染料，结构色的缝隙中含有聚合物，聚合物的存在可以使自组装的结构牢固，具有一定的承力能力，色牢度好，而且当弹性织物受到拉力时，结构色也能显现出不一样的颜色，增加了面料的趣味性和智能性，有利于运用于智能纺织服装或者装饰领域。
具体实施方式
下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1：
(1)将聚氨酯弹性纤维作为原料，以平纹结构作为织物组织结构，织造形成基布，将基布在空气氛围下，以250W的功率等离子体低温处理30s得到预处理的基布。
(2)按重量份计，将30份的聚乙烯醇、20份的聚丙烯酸、10份的凹凸棒土、5份的硅橡胶和8份的甘油加入40份的去离子水中，高速搅拌得到聚合物，然后将15份的粒径为20nm的纳米聚苯乙烯丙烯酸微球倒入聚合物中，研磨，抽气，再加入5份的过硫酸铵交联剂，混合研磨，形成粒径为200目的涂层混合物。
(3)将涂层混合物涂覆于预处理的基布上表面，将涂层混合物的上表面和基布的下表面分别用聚四氟乙烯薄膜包覆，然后用夹板夹紧，在0.3MPa的压力下抽真空10min，再在100℃下固化成型10min，得到基于纳米微球和聚合物的橡胶涂层织物。
实施例2：
(1)将PTT弹性纤维作为原料，以平纹结构作为织物组织结构，织造形成基布，将基布在空气氛围下，以300W的功率等离子体低温处理50s得到预处理的基布。
(2)按重量份计，将50份的聚乙烯醇、40份的聚丙烯酸、20份的凹凸棒土、15份的硅橡胶和16份的甘油加入80份的去离子水中，高速搅拌得到聚合物，然后将25份的粒径为100nm的纳米聚苯乙烯丙烯酸微球倒入聚合物中，研磨，抽气，再加入10份的过硫酸铵交联剂，混合研磨，形成粒径为250目的涂层混合物。
(3)将涂层混合物涂覆于预处理的基布上表面，将涂层混合物的上表面和基布的下表面分别用聚四氟乙烯薄膜包覆，然后用夹板夹紧，在0.5MPa的压力下抽真空30min，再在120℃下固化成型15min，得到基于纳米微球和聚合物的橡胶涂层织物。
实施例3：
(1)将者PBT弹性纤维作为原料，以平纹结构作为织物组织结构，织造形成基布，将基布在空气氛围下，以280W的功率等离子体低温处理40s得到预处理的基布。
(2)按重量份计，将45份的聚乙烯醇、25份的聚丙烯酸、15份的凹凸棒土、10份的硅橡胶和12份的甘油加入45份的去离子水中，高速搅拌得到聚合物，然后将20份的粒径为80nm的纳米聚苯乙烯丙烯酸微球倒入聚合物中，研磨，抽气，再加入7份的过硫酸铵交联剂，混合研磨，形成粒径为220目的涂层混合物。
(3)将涂层混合物涂覆于预处理的基布上表面，将涂层混合物的上表面和基布的下表面分别用聚四氟乙烯薄膜包覆，然后用夹板夹紧，在0.4MPa的压力下抽真空20min，再在110℃下固化成型12min，得到基于纳米微球和聚合物的橡胶涂层织物。
实施例4：
(1)将聚氨酯弹性纤维作为原料，以平纹结构作为织物组织结构，织造形成基布，将基布在空气氛围下，以270W的功率等离子体低温处理40s得到预处理的基布。
(2)按重量份计，将40份的聚乙烯醇、30份的聚丙烯酸、20份的凹凸棒土、12份的硅橡胶和13份的甘油加入65份的去离子水中，高速搅拌得到聚合物，然后将21份的粒径为50nm的纳米聚苯乙烯丙烯酸微球倒入聚合物中，研磨，抽气，再加入6份的过硫酸铵交联剂，混合研磨，形成粒径为250目的涂层混合物。
(3)将涂层混合物涂覆于预处理的基布上表面，将涂层混合物的上表面和基布的下表面分别用聚四氟乙烯薄膜包覆，然后用夹板夹紧，在0.4MPa的压力下抽真空15min，再在100℃下固化成型11min，得到基于纳米微球和聚合物的橡胶涂层织物。
实施例5：
(1)将聚氨酯弹性纤维作为原料，以平纹结构作为织物组织结构，织造形成基布，将基布在空气氛围下，以300W的功率等离子体低温处理30s得到预处理的基布。
(2)按重量份计，将30份的聚乙烯醇、40份的聚丙烯酸、20份的凹凸棒土、5份的硅橡胶和16份的甘油加入40份的去离子水中，高速搅拌得到聚合物，然后将25份的粒径为80nm的纳米聚苯乙烯丙烯酸微球倒入聚合物中，研磨，抽气，再加入5份的过硫酸铵交联剂，混合研磨，形成粒径为250目的涂层混合物。
(3)将涂层混合物涂覆于预处理的基布上表面，将涂层混合物的上表面和基布的下表面分别用聚四氟乙烯薄膜包覆，然后用夹板夹紧，在0.3MPa的压力下抽真空30min，再在100℃下固化成型15min，得到基于纳米微球和聚合物的橡胶涂层织物。
实施例6：
(1)将PTT弹性纤维作为原料，以平纹结构作为织物组织结构，织造形成基布，将基布在空气氛围下，以300W的功率等离子体低温处理30s得到预处理的基布。
(2)按重量份计，将40份的聚乙烯醇、30份的聚丙烯酸、10份的凹凸棒土、8份的硅橡胶和8份的甘油加入80份的去离子水中，高速搅拌得到聚合物，然后将25份的粒径为40nm的纳米聚苯乙烯丙烯酸微球倒入聚合物中，研磨，抽气，再加入5份的过硫酸铵交联剂，混合研磨，形成粒径为210目的涂层混合物。
(3)将涂层混合物涂覆于预处理的基布上表面，将涂层混合物的上表面和基布的下表面分别用聚四氟乙烯薄膜包覆，然后用夹板夹紧，在0.5MPa的压力下抽真空15min，再在100℃下固化成型10min，得到基于纳米微球和聚合物的橡胶涂层织物。
实施例7：
(1)将PBT弹性纤维作为原料，以平纹结构作为织物组织结构，织造形成基布，将基布在空气氛围下，以280W的功率等离子体低温处理30s得到预处理的基布。
(2)按重量份计，将40份的聚乙烯醇、30份的聚丙烯酸、15份的凹凸棒土、8份的硅橡胶和10份的甘油加入70份的去离子水中，高速搅拌得到聚合物，然后将15份的粒径为30nm的纳米聚苯乙烯丙烯酸微球倒入聚合物中，研磨，抽气，再加入5份的过硫酸铵交联剂，混合研磨，形成粒径为250目的涂层混合物。
(3)将涂层混合物涂覆于预处理的基布上表面，将涂层混合物的上表面和基布的下表面分别用聚四氟乙烯薄膜包覆，然后用夹板夹紧，在0.45MPa的压力下抽真空15min，再在110℃下固化成型11min，得到基于纳米微球和聚合物的橡胶涂层织物。
实施例8：
(1)将聚氨酯弹性纤维作为原料，以平纹结构作为织物组织结构，织造形成基布，将基布在空气氛围下，以250W的功率等离子体低温处理30s得到预处理的基布。
(2)按重量份计，将40份的聚乙烯醇、40份的聚丙烯酸、10份的凹凸棒土、8份的硅橡胶和13份的甘油加入60份的去离子水中，高速搅拌得到聚合物，然后将25份的粒径为80nm的纳米聚苯乙烯丙烯酸微球倒入聚合物中，研磨，抽气，再加入8份的过硫酸铵交联剂，混合研磨，形成粒径为200目的涂层混合物。
(3)将涂层混合物涂覆于预处理的基布上表面，将涂层混合物的上表面和基布的下表面分别用聚四氟乙烯薄膜包覆，然后用夹板夹紧，在0.35MPa的压力下抽真空15min，再在120℃下固化成型10min，得到基于纳米微球和聚合物的橡胶涂层织物。
经检测，实施例1-8制备的基于纳米微球和聚合物的橡胶涂层织物的颜色性能的结果如下所示：
由上表可见，本发明制备的基于纳米微球和聚合物的橡胶涂层织物的颜色均匀，受力后颜色会发生变化，且色牢度较好。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。