本发明涉及纺织技术领域，尤其涉及一种纳米功能性整理剂及其制备方法。
背景技术：
随着人们生活水平的显著提高，越来越多的人注重生活质量，而纺织品作为日常生活中重要的物料，人们对纺织产品提出了更多、更高的要求，从而带动了纺织助剂加工技术的深入发展。织物整理是在织物上施加一种整理剂，它能改变织物的表面性能，从而赋予织物特殊的功能。例如憎水憎油整理是以具有低表面张力的整理剂处理织物，改变纤维的表面特性，使织物表面不易被水或油润湿和铺展，从而达到憎水憎油的目的。防污整理和易去污整理是通过改变纤维的表面性能或表面状态，使织物在穿着、使用条件下不易沾附污垢，或将已沾附的污垢易于洗涤并不再沾污的加工工艺。
目前，市面上品种繁多的纺织品整理剂层出不穷，最为常见的是含氟丙烯酸酯类化合物，随着人们对纺织品健康问题的关注，人们已经注意到有机氟化学品的生态问题。全氟辛基磺酰化合物(pfos)是用于纺织品拒水拒油整理的主要活性成分，研究发现，pfos在环境中具有高持久性，在环境中聚集和动物组织中积累，对人体健康和环境产生潜在的危险。此外，常规的整理剂只有除臭、吸汗等单一的功能，不能满足人们日益增长的保健需求，因此，开发一种安全性能高、能恢复健康、提高免疫力的功能性纺织品整理剂具有重大的研究意义。
技术实现要素：
本发明为了克服传统纺织整理剂安全性低、功能单一的问题，提供了一种绿色环保、具有保健作用、提高免疫力的纳米功能性整理剂。
本发明还提供了一种高效的纳米功能性整理剂的制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种纳米功能性整理剂，包括以下重量份的组分：纳米tio2分散液50～100份，纳米g-c3n4颗粒10～20份，乳化剂20～40份和远红外陶瓷粉体5～10份。
本发明纳米功能性整理剂绿色环保，不含有含氟化学品，各组分之间存在着合理的配伍关系，其中少许的纳米g-c3n4颗粒均匀分布于纳米tio2分散液中，形成纳米tio2/g-c3n4复合结构，tio2是紫外光响应半导体，g-c3n4是可见光响应半导体，二者的复合，协同增效，直接用空气中的氧气做氧化剂，大大增大了光催化效率，使得织物表面产生大量的负氧离子，提高抗菌性，具有一定的免疫性能。纳米tio2/g-c3n4复合材料负载于织物表面，织物在阳光底下晾晒或室内白炽灯下时，在紫外光/可见光照射下，纳米tio2/g-c3n4光催化杀菌产生负氧离子。主要反应机理为：当能量大于禁带宽度的光照射半导体微粒时，产生电子空穴对，价带上的电子会跃迁到导带，成为导带电子(e-)，同时在价带留下一个空穴(h+)。空穴具有强氧化性，能够与吸附在微粒表面的物质发生反应。电子和空穴通过电场力的作用或扩散的方式运动迁移，迁移到半导体表面的空穴通常被oh-和h2o俘获，生成ho·，ho·是一种氧化能力很强的自由基，几乎无选择地氧化多种有机物，是光催化氧化的主要活性物质，而迁移到半导体表面的电子通常被吸附在微粒表面的电子受体o2俘获，生成o2-、hoo·和超氧负离子等一系列自由基，可杀死空气中的细菌，可与空气中的灰尘等过敏源结合沉降地面，净化空气(落尘效应)。活化细胞，促进新陈代谢，调节酸碱平衡，增加血液溶氧量，提高人体免疫力。
本发明使用远红外陶瓷粉体能够增强人体免疫力，其基本原理如下：物体中的电子震动或激发，就会向外放出辐射能，一切物体只要在开氏零度以上都会有红外线向外辐射。随着辐射体材质分子结构和温度等诸多条件的不同，其辐射波长也各不相同。在辐射波段中，当分子中的原子或原子团从高能量的振动状态转变为低能量的振动状态时，会产生2.5～25μm的远红外辐射，当水流经颗粒球后，在其表面自由能的作用下，水的表面张力可从72×10-3n·m-1降低到60×10-3n·m-1。同时经过表面自由能的激活震荡，不但能活化水分子，使水分子不容易缔合，而且还能活化其它高分子团聚液体(如油酸、脂肪酸、氨基酸等)，使织物具有活化作用，提高人体免疫力。
作为优选，所述乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。
作为优选，所述纳米tio2分散液以乙醇为溶剂，所述纳米tio2分散液中纳米tio2的粒径为50～100nm，所述纳米g-c3n4的粒径为10～25nm。较小粒径的纳米g-c3n4能够充分分散于纳米tio2分散液中纳米tio2颗粒的四周缝隙中，从而形成纳米tio2/g-c3n4复合材料，实现抗菌、增强免疫力的效果。
作为优选，以远红外陶瓷粉体总质量为基准，所述远红外陶瓷粉体由以下质量百分比的组份组成：40％的sio2，50％的金属氧化物和10％的agcl。
作为优选，所述金属氧化物选自al2o3，cao和zro2中的一种或几种。
一种纳米功能性整理剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照上述配比，将纳米tio2分散液加入到反应釜中，然后将纳米g-c3n4纳米tio2分散液中，室温下搅拌均匀，得到纳米tio2/g-c3n4复合分散液；
(2)再在纳米tio2/g-c3n4复合分散液中加入远红外陶瓷粉体，于100～150℃条件下搅拌30～60min，得到混合液；
(3)待步骤(2)得到的混合液冷却至室温，在冷却后的混合液中缓慢加入乳化剂，室温下高速搅拌8～10h，转速为600～800r/min，即得纳米功能性整理剂。
作为优选，所述反应釜底设有喷射投料装置，所述纳米g-c3n4和远红外陶瓷粉体通过喷射投料装置加入到液料中。采用底部喷射投料的方式，使得固体粉料能够在混入液料时，由于自身的重力，发生沉降，形成竖直方向的对流，从而增大物料的均匀性，制得的整理剂的性能更为稳定。
作为优选，所述反应釜中部设有搅拌装置，所述搅拌装置包括搅拌轴和环绕搅拌轴一圈的螺旋状的搅拌部，所述搅拌轴外设有加料套筒，所述加料套筒的外壁设有若干弹性十字开口；步骤(3)中，所述乳化剂通过加料套筒加入到混合液中；当搅拌装置处于工作状态，所述弹性十字开口在离心力作用下处于打开状态，乳化剂被甩出流入混合液中；当搅拌装置处于静止状态，所述弹性十字开口处于闭合状态。
该种投料方式可以通过控制搅拌装置的工作状态实现是否投料和投料量，且弹性十字开口设计巧妙，在离心力作用下会打开，静止状态会在弹性势能作用下自动复位，停止投料。
作为优选，所述搅拌轴与加料套筒之间设有紫外灯管，所述加料套筒为透光材料，步骤(3)中，搅拌时间为2～3h。在反应釜内增加紫外灯照射，纳米tio2/g-c3n4复合分散液产生光催化作用，大大缩短了反应时间，提高生产效率，增大产值。
因此，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明的纳米功能性整理剂用量少、绿色环保，具有抗菌保健、提高免疫力的功能；
(2)生产工艺设计巧妙，投料方式独特，体系混合均一，增强整理剂的稳定性能，提高生产效率。
附图说明
图1是本发明反应釜的结构示意图。
图2是本发明反应釜中搅拌装置的俯视图。
图3是本发明反应釜搅拌装置静止状态加料套筒的结构示意图。
图4是本发明反应釜搅拌装置工作状态加料套筒的结构示意图。
图中：喷射投料装置1，s形喷嘴2，搅拌轴3，搅拌部4，加料套筒5，弹性十字开口6，紫外灯管7。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
在本发明中，若非特指，所有设备和原料均可从市场购得或是本行业常用的，下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域常规方法。
图1和图2是本发明实施例所用的反应釜结构示意图：反应釜底设有带有s形喷嘴2的喷射投料装置1，反应釜中部设有搅拌装置，搅拌装置包括搅拌轴3和环绕搅拌轴一圈的螺旋状的搅拌部4，搅拌轴外设有由封闭的筒底和设有若干弹性十字开口6的筒壁构成的加料套筒5，加料套筒为透光材料，加料套筒上端开口处设有投料口；搅拌轴与加料套筒之间设有紫外灯管7。如图3所示，当搅拌装置处于静止状态，弹性十字开口处于闭合状态；如图4所示，当搅拌装置处于工作状态，弹性十字开口在离心力作用下处于打开状态。
实施例1
(1)将500kg平均粒径为50nm的纳米tio2乙醇分散液加入到上述反应釜的釜体内，然后将100kg粒径为10nm的纳米g-c3n4加入到喷射投料装置中，喷入纳米tio2分散液中，喷射时，喷头运行轨迹应呈螺旋形，直径200mm，一圆压半圆的方法均匀缓慢移动，然后室温下搅拌均匀，得到纳米tio2/g-c3n4复合分散液；
(2)再在纳米tio2/g-c3n4复合分散液中通过喷射投料装置加入50kg远红外陶瓷粉体(40wt％的sio2，50wt％的al2o3和10wt％的agcl)，于100℃条件下搅拌60min，得到混合液；
(3)待步骤(2)得到的混合液冷却至室温，将200kg脂肪醇聚氧乙烯醚加入到加料套筒内，启动搅拌装置，加料套筒的外壁的弹性十字开口在离心作用下张开，脂肪醇聚氧乙烯醚从弹性十字开口流出，混入冷却后的混合液中，室温下以600r/min高速搅拌10h，即得纳米功能性整理剂。
实施例2
(1)将1000kg粒径为100nm的纳米tio2乙醇分散液加入到上述反应釜的釜体内，然后将200kg粒径为25nm的纳米g-c3n4加入到喷射投料装置中，喷入纳米tio2分散液中，喷射时，喷头运行轨迹应呈螺旋形，直径300mm，一圆压半圆的方法均匀缓慢移动，然后室温下搅拌均匀，得到纳米tio2/g-c3n4复合分散液；
(2)再在纳米tio2/g-c3n4复合分散液中通过喷射投料装置加入100kg远红外陶瓷粉体(40wt％的sio2，20wt％的cao，30wt％的zro2和10wt％的agcl)，于150℃条件下搅拌30min，得到混合液；
(3)待步骤(2)得到的混合液冷却至室温，将400kg脂肪醇聚氧乙烯醚加入到加料套筒内，启动搅拌装置，加料套筒的外壁的弹性十字开口在离心作用下张开，脂肪醇聚氧乙烯醚从弹性十字开口流出，混入冷却后的混合液中，室温下以800r/min高速搅拌8h，即得纳米功能性整理剂。
实施例3
(1)将800kg粒径为80nm的纳米tio2乙醇分散液加入到上述反应釜的釜体内，然后将150kg粒径为20nm的纳米g-c3n4加入到喷射投料装置中，喷入纳米tio2分散液中，喷射时，喷头运行轨迹应呈螺旋形，直径250mm，一圆压半圆的方法均匀缓慢移动，然后室温下搅拌均匀，得到纳米tio2/g-c3n4复合分散液；
(2)再在纳米tio2/g-c3n4复合分散液中通过喷射投料装置加入80kg远红外陶瓷粉体(40wt％的sio2，50wt％zro2和10wt％的agcl)，于120℃条件下搅拌50min，得到混合液；
(3)待步骤(2)得到的混合液冷却至室温，将300kg脂肪醇聚氧乙烯醚和8000kg水加入到加料套筒内，启动搅拌装置，加料套筒的外壁的弹性十字开口在离心作用下张开，脂肪醇聚氧乙烯醚从弹性十字开口流出，混入冷却后的混合液中，打开紫外灯，室温下以700r/min高速搅拌2h，即得纳米功能性整理剂。
实施例4
(1)将900kg粒径为65nm的纳米tio2乙醇分散液加入到上述反应釜的釜体内，然后将125kg粒径为22nm的纳米g-c3n4加入到喷射投料装置中，喷入纳米tio2分散液中，喷射时，喷头运行轨迹应呈螺旋形，直径200mm，一圆压半圆的方法均匀缓慢移动，然后室温下搅拌均匀，得到纳米tio2/g-c3n4复合分散液；
(2)再在纳米tio2/g-c3n4复合分散液中通过喷射投料装置加入70kg远红外陶瓷粉体(40wt％的sio2，25wt％的al2o3，25wt％的zro2和10wt％的agcl)，于145℃条件下搅拌30min，得到混合液；
(3)待步骤(2)得到的混合液冷却至室温，将230kg脂肪醇聚氧乙烯醚和8000kg水加入到加料套筒内，启动搅拌装置，加料套筒的外壁的弹性十字开口在离心作用下张开，脂肪醇聚氧乙烯醚从弹性十字开口流出，混入冷却后的混合液中，打开紫外灯，室温下以650r/min高速搅拌3h，即得纳米功能性整理剂。
本发明纳米功能性整理剂的使用量为0.1％～15％(owf)。
将实施例1-4制得的纳米功能性整理剂按照浴比(液物比)25:1，将织物放入对应的溶液中恒室温超声1h，取出后静置一小时，每30min搅拌一次，然后50℃烘箱干燥，即完成整理工艺。
对经过本发明实施例1-4制得的纳米功能性整理剂完成整理工艺的织物的抗菌性能做检测，结果如表1所示：
表1.检测结果
由表1可以看出，采用本发明纳米功能性整理剂完成整理工艺的织物具有优异的抗菌性能，其中，在紫外光照射条件下，抗菌性更优。
本发明的纳米功能性整理剂用量少、绿色环保，具有抗菌保健、提高免疫力的功能；生产工艺设计巧妙，投料方式独特，体系混合均一，增强整理剂的稳定性能，提高生产效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。