本发明属于整理剂制备技术领域，具体涉及一种提高天然纤维材料整体性能的整理剂的制备方法。
背景技术
纳米级结构材料简称为纳米材料，是指其结构单元的尺寸介于1～100nm范围之间。在材料学领域，当材料的粒子尺度进入纳米数量级时，其本身便具有了特殊的体积效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等，从而使其具有奇异的力、电、光、热性能、化学活性、催化和超导特性，称之为纳米效应。纳米粒子(也称为超微颗粒)异于大块物质的本质是在其表面积相对增大，也就是超微粒子的表面布满了阶梯状结构，此结构代表具有高表面能的不安定原子。这类原子极易与外来原子吸附键结，同时因粒径缩小而提供了大表面的活性原子。
如何制备一种提高天然纤维材料整体性能的整理方法是现有技术中有待解决的技术问题。
技术实现要素：
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述的技术缺陷，提出了本发明。
因此，本发明克服现有技术中存在的不足，提供一种提高天然纤维材料整体性能的整理剂的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种提高天然纤维材料整体性能的整理剂的制备方法，其包括，
在100～110ml水中加入3～5g异辛基三乙氧基硅烷、0.01～0.05g乳化剂，加热，搅拌反应；
加入1～5gkh-570和2ghcl，搅拌反应；
加入1～8g十二烷基三甲氧基硅烷，搅拌反应，得到所述整理剂。
作为本发明所述的提高天然纤维材料整体性能的整理剂的制备方法的一种优选方案：所述水用量为100ml，所述异辛基三乙氧基硅烷用量为4g，所述乳化剂用量为0.03g。
作为本发明所述的提高天然纤维材料整体性能的整理剂的制备方法的一种优选方案：所述乳化剂为sdbs。
作为本发明所述的提高天然纤维材料整体性能的整理剂的制备方法的一种优选方案：所述加入1～5gkh-570和2ghcl，搅拌反应，其中，搅拌速度为600～800rpm，时间为1～2h。
作为本发明所述的提高天然纤维材料整体性能的整理剂的制备方法的一种优选方案：加入2gkh-570和2mlhcl，以620rpm转速搅拌反应1h。
作为本发明所述的提高天然纤维材料整体性能的整理剂的制备方法的一种优选方案：所述加入1～8g十二烷基三甲氧基硅烷，搅拌反应，其中，搅拌速度为600～800rpm，时间为2～3h。
作为本发明所述的提高天然纤维材料整体性能的整理剂的制备方法的一种优选方案：加入7g十二烷基三甲氧基硅烷，以620rpm转速搅拌反应3h。
作为本发明所述的提高天然纤维材料整体性能的整理剂的制备方法的一种优选方案：还包括，将所述整理剂抽滤、干燥，得到颗粒状整理剂。
作为本发明所述的提高天然纤维材料整体性能的整理剂的制备方法的一种优选方案：经过抽滤干燥后，将所述颗粒状整理剂以5％～10％的质量比加入天然纤维材料中。
本发明的有益效果：本发明制备的复合改性纳米sio2水溶胶可以在制备天然纤维材料工序中作为湿强剂和干强剂(复合改性纳米sio2水溶胶经过抽滤、干燥)加入，大幅度提高天然纤维材料的整体性能。本发明制备的复合改性纳米sio2水溶胶整理植物纤维类材料，不仅能够赋纤维材料在功能上具有优异的超疏水性，还能提高其整体性能，大幅度扩大天然纤维材料的应用领域。本发明制备的复合改性纳米sio2水溶胶透明稳定，能够长久使用而不发生沉降，有效节约企业生产投入成本。本发明制备的复合改性纳米sio2水溶胶制备流程短、制备原料易得，适应工业化生产需求。本发明制备的复合改性纳米sio2水溶胶具有绿色环保等特点，符合当前社会绿色发展的理念。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例1：
1.取一洁净烧杯，加入100ml去离子水、4g辛基三乙氧基硅烷、0.03gsdbs，30℃水浴加热，以480rpm转速搅拌30min；
2.加入2gkh-570和2mlhcl，并以620rpm转速继续搅拌1h；
3.加入7g十二烷基三甲氧基硅烷，继续搅拌3h；
4.停止搅拌，观察到溶液呈乳白色泛蓝光，且表面有极少量的油性物质，说明成功制备复合改性纳米sio2水溶胶。
测试方法及结果：
1.将由步骤4制备的复合改性纳米sio2水溶胶经过抽滤、干燥后，在制备天然纤维材料工序中加入5％～10％，最终制备成天然纤维材料。
2.测得天然纤维材料的抗张指数为48n·m·g-1。
实施例2：
1.取一洁净烧杯，加入100ml去离子水、4g辛基三乙氧基硅烷、0.03gsdbs，30℃水浴加热，以490rpm转速搅拌30min；
2.加入3gkh-570和2mlhcl，并以630rpm转速继续搅拌1h；
3.加入7g十二烷基三甲氧基硅烷，继续搅拌3h；
4.停止搅拌，观察到溶液呈乳白色泛蓝光，且表面有极少量的油性物质，说明成功制备复合改性纳米sio2水溶胶。
测试方法及结果：
1.将由步骤4制备的复合改性纳米sio2水溶胶经过抽滤、干燥后，在制备天然纤维材料工序中加入5％～10％，最终制备成天然纤维材料。
2.测得天然纤维材料的抗张指数为49n·m·g-1。
实施例3：
1.取一洁净烧杯，加入100ml去离子水、4g辛基三乙氧基硅烷、0.03gsdbs，30℃水浴加热，以486rpm转速搅拌30min；
2.加入4gkh-570和2mlhcl，并以630rpm转速继续搅拌1h；
3.加入7g十二烷基三甲氧基硅烷，继续搅拌3h；
4.停止搅拌，观察到溶液呈乳白色泛蓝光，且表面有极少量的油性物质，说明成功制备复合改性纳米sio2水溶胶。
测试方法及结果：
1.将由步骤4制备的复合改性纳米sio2水溶胶经过抽滤、干燥后，在制备天然纤维材料工序中加入5％～10％，最终制备成天然纤维材料。
2.测得天然纤维材料的抗张指数为47n·m·g-1。
实施例4：
1.取一洁净烧杯，加入100ml去离子水、5g辛基三乙氧基硅烷、0.03gsdbs，30℃水浴加热，以481rpm转速搅拌30min；
2.加入4gkh-570和2mlhcl，并以640rpm转速继续搅拌1h；
3.加入7g十二烷基三甲氧基硅烷，继续搅拌3h；
4.停止搅拌，观察到溶液呈乳白色泛蓝光，且表面有极少量的油性物质，说明成功制备复合改性纳米sio2水溶胶。
测试方法及结果：
1.将由步骤4制备的复合改性纳米sio2水溶胶经过抽滤、干燥后，在制备天然纤维材料工序中加入5％～10％，最终制备成天然纤维材料。
2.测得天然纤维材料的抗张指数为45n·m·g-1。
实施例5：
1.取一洁净烧杯，加入100ml去离子水、5g辛基三乙氧基硅烷、0.03gsdbs，30℃水浴加热，以481rpm转速搅拌30min；
2.加入5gkh-570和2mlhcl，并以632rpm转速继续搅拌1h；
3.加入7g十二烷基三甲氧基硅烷，继续搅拌3h；
4.停止搅拌，观察到溶液呈乳白色泛蓝光，且表面有极少量的油性物质，说明成功制备复合改性纳米sio2水溶胶。
测试方法及结果：
1.将由步骤4制备的复合改性纳米sio2水溶胶经过抽滤、干燥后，在制备天然纤维材料工序中加入5％～10％，最终制备成天然纤维材料。
2.测得天然纤维材料的抗张指数为46n·m·g-1。
表1实施例1～5组分配比及实验结果
表2将本发明改性纳米sio2制备成天然纤维材料并测定其相关性能
备注：将实施例1制备的复合改性纳米sio2水溶胶经过抽滤、干燥后，在制备天然纤维材料工序中加入相应百分含量的改性纳米sio2，制备成天然纤维材料，并测得其相关性能。
对照例1：
1.取一洁净烧杯，加入100ml去离子水、4g辛基三乙氧基硅烷、0.03gsdbs，30℃水浴加热，以480rpm转速搅拌30min；
2.加入5gkh-570和2mlhcl，并以630rpm转速继续搅拌3h；
3.停止搅拌，观察到溶液呈乳白色泛蓝光，且表面有极少量的油性物质，说明成功制备复合改性纳米sio2水溶胶。
测试方法及结果：
1.将由步骤3制备的复合改性纳米sio2水溶胶经过抽滤、干燥后，在制备天然纤维材料工序中加入5％～10％，最终制备成天然纤维材料。
2.测得天然纤维材料的抗张指数为32n·m·g-1。
对照例2：
1.取一洁净烧杯，加入100ml去离子水、4g辛基三乙氧基硅烷、0.03gsdbs，30℃水浴加热，以480rpm转速搅拌30min；
2.加入6gkh-570和2mlhcl，并以624rpm转速继续搅拌3h；
3.停止搅拌，观察到溶液呈乳白色泛蓝光，且表面有极少量的油性物质，说明成功制备复合改性纳米sio2水溶胶。
测试方法及结果：
1.将由步骤3制备的复合改性纳米sio2水溶胶经过抽滤、干燥后，在制备天然纤维材料工序中加入5％～10％，最终制备成天然纤维材料。
2.测得天然纤维材料的抗张指数为34n·m·g-1。
综上，本发明采用辛基三乙氧基硅烷作为前驱体，在前期制备纳米sio2水溶胶时省去了催化剂的使用，区别于传统使用催化剂制备纳米sio2水溶胶。本发明制备复合改性纳米sio2，区别于传统单一偶联剂制备改性纳米sio2。
本发明以十二烷基三甲氧基硅烷、kh-570复配为改性剂，以hcl为催化剂，以sdbs为乳化剂，本发明采用异辛基三乙氧基硅烷作为硅源，异辛基三乙氧基硅烷易于发生水解反应，被水包裹形成微小液滴(微型反应器)水解生成硅醇和甲醇，所以前期制备过程不需要加入催化剂。水解得到的硅醇之间会发生缩合反应以及与异辛基三乙氧基硅烷之间也发生缩合反应，形成网状结构的物质。反应3～5h后加入偶联剂(改性剂)和催化剂，偶联剂也发生水解生产硅醇，能够和异辛基三乙氧基硅烷发生反应(二者羟基之间发生缩合形成更大的网状物质和水)，硅烷偶联剂本身也能够和上述由异辛基三乙氧基硅烷发生水解生产的硅醇反应形成网状物质和水，随着反应的进行，这种网状物质逐渐变大，加入第二种偶联剂能够形成理想的网状结构物质以便整理天然纤维材料。整理机理是网状结构物质所具有的的羟基和天然纤维材料所具有的羟基发生缩合反应形成共价键，网状物质的疏水部分被固定在天然纤维材料表面。
本发明改性剂选择十二烷基三甲氧基硅烷和kh-570，二者能够协同改性由异辛基三乙氧基硅烷水解得到的硅醇，而且十二烷基三甲氧基硅烷在sdbs的作用下很容易在水中发生水解生产硅醇和水，具有很长的疏水性碳链，是优良的改性剂，kh-570在催化剂hcl和sdbs的作用下也易发生水解生产硅醇和水。十二烷基三甲氧基硅烷和kh-570虽说在改性由甲基三甲氧基硅烷水解得到的硅醇时具有竞争的特点，但在宏观上对于形成的网状结构物质则表现出协同作用，它们均是改性由异辛基三乙氧基硅烷水解得到的硅醇，赋予最终形成的网状结构具有很强的疏水性能。
值得一提的是，如果将kh-570换成kh-560，对最终得到的改性sio2水溶胶各方面影响很大，这是由于十二烷基三甲氧基硅烷具有很长的疏水性碳链，在改性过程中作为主要改性剂，kh-570只作为辅助改性剂，但十二烷基三甲氧基硅烷和kh-570的一组特定的组合，形成这种组合效果中kh-570是不能被kh-560所取代的。如果仅使用单一改性剂，如十二烷基三甲氧基硅烷，缺少了kh-570，也就是缺少了kh-570水解所具有的三个羟基的辅助由于减少了形成共价键的机会和共价键的数量，最终的改性sio2水溶胶与天然纤维材料的结合力较差。本发明催化剂选择盐酸的目的是使最终获得的改性sio2水溶胶呈酸性，制备的改性sio2粒径可以达到最小，而且有助于反应物水解反应的更彻底。其他催化剂，如氨水，用它制备的改性sio2粒径就偏大一些，本发明需要小粒径的改性sio2，所以选用盐酸合适。本发明乳化剂选择sdbs，属于阴离子表面活性剂，sdbs对改性sio2溶胶有降粘作用，这种作用与sdbs对溶胶颗粒的包覆有关，且符合临界胶束浓度规律，因此且sdbs胶束可以提高改性sio2溶胶稳定性。
本发明制备的复合改性纳米sio2水溶胶可以在制备天然纤维材料工序中作为湿强剂和干强剂(复合改性纳米sio2水溶胶经过抽滤、干燥)加入，大幅度提高天然纤维材料的整体性能。
本发明制备的复合改性纳米sio2水溶胶整理植物纤维类材料，不仅能够赋纤维材料在功能上具有优异的超疏水性，还能提高其整体性能，大幅度扩大天然纤维材料的应用领域。
本发明制备的复合改性纳米sio2水溶胶透明稳定，能够长久使用而不发生沉降，有效节约企业生产投入成本。本发明制备的复合改性纳米sio2水溶胶制备流程短、制备原料易得，适应工业化生产需求。本发明制备的复合改性纳米sio2水溶胶具有绿色环保等特点，符合当前社会绿色发展的理念。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。