专利名称：一种鉴别氨基硅氧烷溶胶在纺织纤维中分布的方法
技术领域：
本发明属溶胶凝胶技术整理纺织品领域，特别是涉及一种鉴别氨基硅氧烷溶胶在纺织 纤维中分布的方法。
技术背景近年来，溶胶-凝胶技术在纺织业受到了广泛重视，这是由于溶胶-凝胶技术为纺织业 提供了新的机遇，并使之在未来受益。溶胶-凝胶的制备与应用能够在室温常压下采用常规生产设备完成，而基于有机改性硅 氧烷和其它金属醇盐为原料、采用溶胶-凝胶法制得的纳米溶胶能够在纺织品表面形成固 着良好的透明多孔薄膜，从而实现纺织品表面改性和功能整理，如固色、防紫外、羊毛防 毡縮、拒水拒油、抗菌防臭、抗皱整理等。溶胶凝胶技术整理纺织品的另一个优点是其优异的耐久性，在多次反复的剧烈洗涤条 件下，其整理后的功能性不发生降低。基于改性硅氧烷和其它金属醇盐的溶胶尺寸均为纳 米级，因此我们推测，当溶胶在纤维表面凝胶固着的同时，可能渗入到纤维无定型区，并 在其中发生凝胶、交联和沉积；纤维表面和内部的凝胶之间也会发生交联或者结合，同时 它们可能也与纤维中的基团如氨基等发生交联、结合，从而赋予纺织品功能整理优异的耐 久性。然而，要采用现有测试技术去证明溶胶颗粒在纤维内部的分布并不方便。理论上讲， 采用研究元素分布用的能谱仪，如X射线光电子能谱、紫外光电子能谱、俄歇电子能谱、 扫描式电子显微镜+能谱仪、X荧光能谱等，对纤维内硅元素的分布进行表征，可证明溶 胶颗粒在纤维中的分布，但由于仪器使用的射线能量过高或光斑尺寸远大于纤维直径，实 践中的可行性并不乐观。 发明内容本发明的目的是提供一种鉴别氨基硅氧垸溶胶在纺织纤维中分布的方法，采用三芳基 甲烷染料对纺织品进行染色，并去除浮色、干燥后，通过浸轧或浸渍将溶胶整理到织物上， 烘干后进行湿热处理，用光学显微镜对处理后干燥纤维表面及横截面的色泽进行观察。当 溶胶的前驱体是氨基硅氧烷时，与未经溶胶处理的染色织物的颜色相比，经溶胶处理织物 色泽将发生明显改变，同时由色泽的均匀程度可判定溶胶颗粒分布情况。变色原理是基于 溶胶前驱体中的氨基与染料分子发生了反应，该法可证明溶胶纳米颗粒能够渗入纺织纤维 内部并均匀分布，并且简单实用，成本低廉，结果准确明显，重现性好。 本发明的鉴别氨基硅氧烷溶胶在纺织纤维中分布的方法，包括以下步骤(1) 纺织品染色针对不同纺织纤维的纺织品，采用不同三芳基甲烷染料与染色工艺，确保染料在纤维 中上染均匀，并在皂煮去除浮色后烘干；(2) 氨基硅氧烷溶胶的制备由氨基硅氧烷、有机溶剂与水制备氨基硅氧烷溶胶，其摩尔比分别为1:0 10:1 100;(3) 氨基硅氧垸溶胶整理 通过浸轧或浸渍将溶胶整理到染色织物上并烘干；(4) 湿热处理将溶胶整理后的纺织品含水氛围中进行湿热处理，包括水煮、蒸汽加热等；(5) 光学显微镜观测将纺织品直接放置在光学显微镜观察纤维表面颜色，制作纤维切片可观测纤维内部颜 色，通过显微镜观测纤维表面与内部色泽变化情况，可判断溶胶颗粒在纤维中分布情况。所述步骤(1)中的纺织纤维是真丝、羊毛、棉、麻、合成纤维等；三芳基甲烷染料 是指以三芳基甲垸为发色基团的各种用于的染料，如酸性绿(C丄Acid Green 16)、酸性 蓝(C.I. Acid Blue 9)、酸性湖蓝A (C丄Acid Blue 7)、碱性品红(C丄Basic Violet 14)、 碱性橙(C.I. Basic Orange 2)等。所述步骤(2)中的有机溶剂是与水互溶的有机溶剂，如甲醇、乙醇、乙二醇、丙酮、 乙腈或其混合物等；可鉴别的氨基硅氧烷是具有氨基官能团的二烷氧基硅烷或三垸氧基硅烷，如(e -氨乙基)卞氨丙基三甲氧基硅垸、(e -氨乙基)卞氨丙基三乙氧基硅垸、(e -氨乙基)卞氨丙基甲基二甲氧基硅烷、(e-氨乙基)个氨丙基甲基二乙氧基硅垸、y-氨丙基三甲氧基硅垸、y-氨丙基三乙氧基硅烷、Y-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、y-氨丙基甲基二乙氧基硅垸、苯氨甲基三甲氧基硅烷与苯氨甲基三乙氧基硅烷等。虽然不含氨基的溶胶与三芳基甲垸染料不发生反应，不产生色变，应用本方法也就不 能观察到其颗粒在纤维横截面的分布，但采用本方法所得到的结论同样适用于结构类似的非氨基硅氧烷前驱体，如其它金属或者非金属醇盐(GPTMS等)对纺织品的整理。因此这种方法为深入研究溶胶凝胶技术的改性机理具有重要意义，其结论在阐述溶胶-凝胶纺织品功能整理原理等方面具有重要技术支持。本发明的有益效果本发明是一种新颖、便捷和经济的方法，使用常规试剂、工艺与仪器，实现了氨基硅
氧烷溶胶在纺织纤维中分布的检测，方法简单实用，成本低廉，结果准确明显，重现性好。
图1是羊毛织物表面颜色，a是本色羊毛织物，b是染色羊毛织物，c是染色羊毛织物经 AEAPTMS溶胶处理，d是染色羊毛织物经GPTMS溶胶处理；图2是羊毛纤维横截面颜色，I是本色纤维，II是染色纤维，III是染色纤维经氨基溶胶处 理；图3是真丝织物颜色，a是染色蚕丝织物，b是染色蚕丝织物经AEAPTMS溶胶处理，c是染色蚕丝织物经GPTMS溶胶处理。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明 而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术 人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限 定的范围。实施例1(1) 织物染色染色处方C丄Acid Green 16染料 30% o.w.f 醋酸 调节pl^5浴比 100: 1染色设备台湾RAPID H-12F型染色机染色工艺4(TC保持3min起染，以2°C/minute速率升温至8(TC后以1°C /minute速率 升温至98'C，并保温60min。染色后95'C，皂煮20min去除浮色，随后将织物水洗，120 'C烘干。(2) 溶胶制备与整理水浴中将N-(p-氨乙基》Y-氨丙基三甲氧基硅烷(AEAPTMS)与水以摩尔比为1: 20 混合搅拌30min制得氨基溶胶。 ，水浴中将Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅垸(GPTMS)与水(pH3.5)以摩尔比为1: 35混合搅拌30min制得非氨基溶胶。两块染色烘干后的羊毛织物分别在上述溶胶中浸泡10min后，14(TC焙烘lh。(3) 湿热处理
处理设备台湾RAPID H-12F型染色机处理工艺经过上述染色溶胶处理并焙烘后羊毛织物用蒸馏水湿热处理，浴比l: 60，40'C保持3min开始升温，以2°C/minute速率升温至8(TC后以1°C /minute速率升温至98 。C，并保温60min。 (4)鉴别使用外部光源(C-F1230, Nikon Corporation,日本)配合光学显微镜(Eclipse E400 Pol， Nikon Corporation,日本)观察织物颜色，如图1所示。经氨基溶胶整理的织物，本色羊毛织物(图1 a)染色后呈蓝绿色(图1 b);经溶胶浸 渍整理、热处理后织物颜色由蓝绿色变为红褐色(图lc)，色泽均匀。经非氨基溶胶整理 的织物，热处理后织物颜色未发生改变(图ld)。因此通过变色现象可鉴别溶胶中是否含 有氨基。对于经氨基溶胶整理的织物，使用Y172型纤维切片器(哈氏切片器)与火棉胶将纱 线切为约5um厚的薄片，在光学显微镜下放大100倍观察纤维截面的颜色，如图2所示。 纤维横截面发生同样色变现象，由原来的蓝绿色变成红褐色，同一纤维内色泽均一。该现 象证明纤维内部存在溶胶颗粒，且分布均匀，说明本专利使用的色变方法也可用于判定溶 胶颗粒分布情况。实施例2(1) 织物染色 染色处方CI. Acid Green 16染料3% o.w.f 醋酸 调节pf^5浴比 100: 1染色设备台湾RAPID H-12F型染色机染色工艺4(TC保持3min起染，以2°C/minute速率升温至80'C后以1°C /minute速率 升温至95。C，并保温30min。染色后95°C皂煮10min去除浮色，随后将织物水洗，100 'C烘箱中烘干。(2) 溶胶制备与整理水浴中将N-((3-氨乙基)-Y-氨丙基三甲氧基硅烷(AEAPTMS)与水以质量比为h 20 混合搅拌30min制得溶胶。水浴中将Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅垸(GPTMS)与水(pH3.5)以质量比为1: 胶。两块染色烘干后的羊毛织物分别在上述溶胶中浸泡10min后，IO(TC焙烘lh。(3) 湿热处理处理设备台湾RAPID H-12F型染色机处理工艺经过上述染色溶胶处理并焙烘后真丝织物用蒸馏水湿热处理，浴比l: 100，4(TC保持3min开始升温，以2°C/minute速率升温至8(TC后以1°C /minute速率升温至95 °C,并保温30min。(4) 鉴别使用外部光源(C-F1230, Nikon Corporation,日本)配合光学显微镜(Eclipse E400 Pol， Nikon Corporation,日本)观察织物颜色。如图3所示，本色真丝织物染色后呈蓝绿色(图3a);经氨基溶胶浸渍整理、湿热处 理后织物颜色由蓝绿色变为黄绿色(图3b)，而非氨基溶胶整理、湿热处理后织物颜色未 发生改变。
权利要求
1.一种鉴别氨基硅氧烷溶胶在纺织纤维中分布的方法，包括以下步骤(1)用三芳基甲烷染料对纺织纤维的纺织品进行染色、皂煮、干燥；(2)由氨基硅氧烷、有机溶剂与水制备氨基硅氧烷溶胶，其摩尔比分别为1∶0～10∶1～100；(3)通过浸轧或浸渍将溶胶整理到染色织物上并烘干；(4)将溶胶整理后的纺织品在含水氛围中进行湿热处理；(5)将纺织品直接放置在光学显微镜观察纤维表面颜色，制作纤维切片观测纤维内部颜色，判断溶胶颗粒在纤维中分布情况。
2. 根据权利要求1所述的鉴别氨基硅氧垸溶胶在纺织纤维中分布的方法，其特征在于 所述步骤(1)中的纺织纤维是真丝、羊毛、棉、麻、合成纤维。
3. 根据权利要求1所述的鉴别氨基硅氧烷溶胶在纺织纤维中分布的方法，其特征在于 所述步骤(1)中的三芳基甲垸染料是酸性绿C丄Acid Green 16、酸性蓝C.I. Acid Blue 9、 酸性湖蓝A C丄Acid Blue 7、碱性品红C丄Basic Violet 14或碱性橙C丄Basic Orange 2。
4. 根据权利要求1所述的鉴别氨基硅氧烷溶胶在纺织纤维中分布的方法，其特征在于 所述步骤(2)中的有机溶剂是甲醇、乙醇、乙二醇、丙酮、乙腈或其混合物。
5. 根据权利要求1所述的鉴别氨基硅氧垸溶胶在纺织纤维中分布的方法，其特征在于所述步骤(2)中的氨基硅氧烷是(e -氨乙基)卞氨丙基三甲氧基硅烷、(e-氨乙基)卞 氨丙基三乙氧基硅烷、(e -氨乙基)卞氨丙基甲基二甲氧基硅烷、(e -氨乙基)卞氨丙基甲基二乙氧基硅烷、Y-氨丙基三甲氧基硅烷、，氨丙基三乙氧基硅烷、Y-氨丙基甲基二甲 氧基硅垸、？氨丙基甲基二乙氧基硅垸、苯氨甲基三甲氧基硅烷或苯氨甲基三乙氧基硅烷。
6. 根据权利要求1所述的鉴别氨基硅氧烷溶胶在纺织纤维中分布的方法，其特征在于步骤(4)湿热处理为水煮或蒸汽加热。
全文摘要
本发明涉及一种鉴别氨基硅氧烷溶胶在纺织纤维中分布的方法，包括步骤(1)用三芳基甲烷染料对纺织纤维的纺织品进行染色、皂煮、干燥；(2)由氨基硅氧烷、有机溶剂与水制备氨基硅氧烷溶胶，其摩尔比分别为1∶0～10∶1～100；(3)通过浸轧或浸渍将溶胶整理到染色织物上并烘干；(4)将溶胶整理后的纺织品在含水氛围中水煮、蒸汽加热进行湿热处理；(5)将纺织品直接放置在光学显微镜观察纤维表面颜色，制作纤维切片观测纤维内部颜色，判断溶胶颗粒在纤维中分布情况。本方法简单实用，成本低廉，结果准确明显，重现性好。
文档编号G01N21/25GK101149335SQ200710047280
公开日2008年3月26日 申请日期2007年10月19日 优先权日2007年10月19日
发明者睿 施, 鹃 杜, 然 王, 阎克路 申请人:东华大学