专利名称：一种氨水蒸气法制备抗紫外织物的方法
技术领域：
本发明属于织物后处理技术领域，特别涉及一种氨水蒸气法制备抗紫外织物的方法。
背景技术：
紫外线从多方面影响着人类健康，如人体会发生如晒斑、眼病、免疫系统变化、光变反应和皮肤病(包括皮肤癌)等。据统计，总臭氧量减少1% (即紫外线B增强2%)，基础细胞癌变率将增加约4%，皮肤癌的发病率将增加5%-7%，白内障患者将增加0.2%-0.6%。目前，全世界患皮肤癌的人已占癌症患者总人数的1/3。联合国环境规划署曾警告说，如果本世纪初臭氧层再减少10%，那么全世界每年患白内障的人有可能达到160-175万人。那么又由于臭氧层破坏仍日益严重，因此对织物的抗紫外性提出了更高的要求。传统的有机紫外吸收剂和新型的无机纳米紫外屏蔽剂，都提高了织物抗紫外性能。新型纳米材料在小尺寸作用下可以强烈屏蔽紫外线，而可见光波长远大于颗粒尺寸，将发生光的衍射透过纳米粒子，使得纳米材料在屏蔽紫外线的同时对可见光具有高的通透性。无机纳米材料具有无毒，无味，对皮肤无刺激，不分解，不变质，热稳定性好等优点，其中Ti02、Zn0和CeO2均具有良好的抗紫外性能。但是Ti02、Zn0催化活性很高，会加速织物的老化和降解，容易使织物褪色，变色，降低其使用性能。CeO2具有丰富的4F电子层能级结构，使它可以通过电子跃迁吸收紫外线，然后以低能级的光和热能的方式放出。而且CeO2的催化活性较低，因此将纳米氧化铈与织物进行复合来制备抗紫外织物有着很好的发展前景。纳米材料作为紫外屏蔽剂用于织物，目前主要有三种方法。一是将纳米超细粉末进行表面改性，添加到纺丝溶液中制备功能纺丝；二是利用后整理的方法将纳米粉末的溶液涂覆在织物表面；三是通过配制适当的溶液，涂覆在织物表面，在织物表面直接原位生成纳米颗粒。其中前两种方 法缺点明显。首先，由于纳米材料制备条件较为苛刻，且后整理工艺比较复杂，整理时间长，不适宜大规模生产。其次，纳米材料颗粒比较小，比表面积大，易发生团聚；纳米颗粒很难和织物发生化学反应而产生牢固结合，若进行表面改性，也将影响其其它性能。第三种方法虽然在一定程度上解决了前两者存在的问题，经过整理后的织物，其表面的纳米氧化铈颗粒仍不够均匀，颗粒略大，其均匀性、抗紫外性能和生产过程的环保程度仍有待提高。因此，纳米材料在织物及实际应用中仍面临着许多问题。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种生产条件简单，低成本的制备耐水洗抗紫外织物的方法。为此，本发明采用的技术步骤的方案如下:
一种氨水蒸气法制备抗紫外织物的方法，该方法的步骤如下:
I)称取Ce(NO3)3.6H20晶体，溶于水中，搅拌溶解均匀，室温下配制成0.05-0.lmol/L的Ce (NO3) 3溶液；室温下配制pH值为12-14的氨水溶液；2)将表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮加入到Ce (NO3) 3溶液中，搅拌均匀，将织物放入溶液中，并用超声波处理20-60分钟，取出织物；然后将织物放置于氨水上方，静置30-180分钟，使氨气分子与铈离子充分反应。然后将织物在80-150度烘干5-30分钟，即可得到耐水洗抗紫外织物。进一步的，所述织物包括羊毛织物、棉织物、腈纶织物、丝织物、麻织物和水溶性聚酯类织物。进一步的，Ce (NO3) 3.6H20和表面活性剂的质量之比为1:0.5_1。进一步的，所述表面活性剂是聚乙烯吡咯烷酮。通过以上技术方案，本发明具有如下技术效果:
1.采用氨水蒸气法制得了与纳米材料产生牢固结合的抗紫外织物；
2.该制备工艺简单，生产设备和工艺条件要求低；所需原料品种少，相对 传统工艺生产成本非常低；
3.环保无废液，原料可重复使用，非常适合大规模生产；
4.该方法可制得包覆非常均匀的抗紫外织物。该方法克服了纳米材料制备条件苛刻，工艺复杂，后处理麻烦，产量较小，容易团聚等一系列缺点。而且最大的 优点是包覆更为均匀牢固，工艺条件温和可控，环保无废液，相比传统的制备方法有着巨大的进步和生产价值。
图1是实施例2经过整理所得的棉织物的SEM 图2是实施例1经过整理所得的织物在UVA、UVB、UVC段的紫外光透过曲线；
图3是实施例2经过整理所得的织物在UVA、UVB、UVC段的紫外光透过曲线；
图4是实施例7经过整理所得的织物在UVA、UVB、UVC段的紫外光透过曲线；
图5是实施例1经过整理所得的织物在UVA、UVB、UVC段的紫外光透过曲线；
图6是实施例1经过处理的棉织物的XRD谱图。
具体实施例方式实施例1:
1)称取Ce(NO3)3.6H20晶体，溶于水中，搅拌溶解均匀，室温下配制成0.08mol/L的Ce (NO3) 3溶液；室温下配制pH值为13的氨水溶液；
2)将表面活性剂加入到Ce(NO3)3溶液中，搅拌均匀，将羊毛织物放入溶液中，并用超声波处理40分钟，取出织物；然后将织物放置于氨水上方，静置120分钟，使氨气分子与铈离子充分反应。然后将织物在110度烘干20分钟，即可得到耐水洗抗紫外织物。优选的，所述表面活性剂是聚乙烯吡咯烷酮；
Ce (NO3)3.6H20和聚乙烯吡咯烷酮的质量之比为1:0.8。如图2所示，图中曲线a为未整理过的羊毛织物，b为整理过后的羊毛抗紫外织物。由图可知，经过整理的织物紫外光透过率大大减小，抗紫外性能得到较大提高；如图5所示，图中曲线a为未整理过的羊毛织物，b为经过整理但未经洗涤的羊毛抗紫外织物，c为经过10次洗涤(加入常用洗衣粉)的羊毛抗紫外织物。由图可知，比较b和c线，经过10次洗涤后，织物紫外光透过率几乎没有变化，说明通过此方法纳米紫外屏蔽剂与织物产生了牢固的结合，得到了较好的耐水洗抗紫外织物；
如图6所示，实施例1经过处理的棉织物的XRD谱图，可知织物上形成了立方晶系的纳米氧化铺。实施例2:
1)称取Ce(NO3)3.6H20晶体，溶于水中，搅拌溶解均匀，室温下配制成0.lmol/L的Ce (NO3) 3溶液；室温下配制pH值为14的氨水溶液；
2)将表面活性剂加入到Ce(NO3)3溶液中，搅拌均匀，将棉织物放入溶液中，并用超声波处理20分钟，取出织物；然后将织物放置于氨水上方，静置100分钟，使氨气分子与铈离子充分反应。然后将织物在80度烘干10分钟，即可得到耐水洗抗紫外织物。优选的，所述表面活性剂是聚乙烯吡咯烷酮；
Ce (NO3)3.6H20和聚乙烯吡咯烷酮的质量之比为1:1。图1是实施例2经过整理所得的棉织物的SEM图，由图可知经过处理以后棉织物表面生成了大量粒径为50-200nm的氧化铈纳米颗粒，且包覆均匀；
如图3所示，图中曲线a为未整理过的棉织物，b为整理过后的棉抗紫外织物。由图可知，经过整理的织物紫外光透过率大大减小，抗紫外性能得到较大提高。实施例3:
1)称取Ce(NO3)3.6H20晶体，溶于水中，搅拌溶解均匀，室温下配制成0.05mol/L的Ce (NO3) 3溶液；室温 下配制pH值为12的氨水溶液；
2)将表面活性剂加入到Ce(NO3)3溶液中，搅拌均匀，将羊毛织物放入溶液中，并用超声波处理20分钟，取出织物；然后将织物放置于氨水上方，静置150分钟，使氨气分子与铈离子充分反应。然后将织物在150度烘干30分钟，即可得到耐水洗抗紫外织物。优选的，所述表面活性剂是聚乙烯吡咯烷酮；
Ce (NO3)3.6H20和聚乙烯吡咯烷酮的质量之比为1:0.5。实施例4:
1)称取Ce(NO3)3.6H20晶体，溶于水中，搅拌溶解均匀，室温下配制成0.09mol/L的Ce (NO3) 3溶液；室温下配制pH值为13.5的氨水溶液；
2)将表面活性剂加入到Ce(NO3)3溶液中，搅拌均匀，将麻织物放入溶液中，并用超声波处理60分钟，取出织物；然后将织物放置于氨水上方，静置180分钟，使氨气分子与铈离子充分反应。然后将织物在80度烘干5分钟，即可得到耐水洗抗紫外织物。优选的，所述表面活性剂是聚乙烯吡咯烷酮；
Ce (NO3)3.6H20和聚乙烯吡咯烷酮的质量之比为1:0.8。实施例5:
1)称取Ce(NO3)3.6H20晶体，溶于水中，搅拌溶解均匀，室温下配制成0.07mol/L的Ce (NO3) 3溶液；室温下配制pH值为12.5的氨水溶液；
2)将表面活性剂加入到Ce(NO3)3溶液中，搅拌均匀，将羊毛织物放入溶液中，并用超声波处理40分钟，取出织物；然后将织物放置于氨水上方，静置50分钟，使氨气分子与铈离子充分反应。然后将织物在120度烘干15分钟，即可得到耐水洗抗紫外织物。优选的，所述表面活性剂是聚乙烯吡咯烷酮；Ce (NO3)3.6H20和聚乙烯吡咯烷酮的质量之比为1:0.7。实施例6:
1)称取Ce(NO3)3.6H20晶体，溶于水中，搅拌溶解均匀，室温下配制成0.08mol/L的Ce (NO3) 3溶液；室温下配制pH值为13的氨水溶液；
2)将表面活性剂加入到Ce(NO3)3溶液中，搅拌均匀，将腈纶织物放入溶液中，并用超声波处理40分钟，取出织物；然后将织物放置于氨水上方，静置120分钟，使氨气分子与铈离子充分反应。然后将织物在100度烘干20分钟，即可得到耐水洗抗紫外织物。优选的，所述表面活性剂是聚乙烯吡咯烷酮；
Ce (NO3)3.6H20和聚乙烯吡咯烷酮的质量之比为1:0.8。实施例7:
1)称取Ce(NO3)3.6H20晶体，溶于水中，搅拌溶解均匀，室温下配制成0.06mol/L的Ce (NO3) 3溶液；室温下配制pH值为13的氨水溶液；
2)将表面活性剂加入到Ce(NO3)3溶液中，搅拌均匀，将蚕丝织物放入溶液中，并用超声波处理60分钟，取出织物；然后将织物放置于氨水上方，静置160分钟，使氨气分子与铈离子充分反应。然后将织物在90度烘干20分钟，即可得到耐水洗抗紫外织物。优选的，所述表面活性剂是聚乙烯吡咯烷酮；
Ce (NO3)3.6H20和聚乙烯吡咯烷酮的质量之比为1:0.9。如图4所示，图中 曲线a为未整理过的蚕丝织物，b为整理过后的蚕丝抗紫外织物。由图可知，经过整理的织物紫外光透过率大大减小，抗紫外性能得到较大提高。
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权利要求
1.一种氨水蒸气法制备抗紫外织物的方法，其特征在于该方法的步骤如下: 1)称取Ce(NO3)3.6H20晶体，溶于水中，搅拌溶解均匀，室温下配制成0.05-0.lmol/L的Ce (NO3) 3溶液；室温下配制pH值为12-14的氨水溶液； 2)将表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮加入到Ce(NO3) 3溶液中，搅拌均匀，将织物放入溶液中，并用超声波处理20-60分钟，取出织物；然后将织物放置于氨水上方，静置30-180分钟，使氨气分子与铈离子充分反应；然后将织物在80-150度烘干5-30分钟，即可得到耐水洗抗紫外织物。
2.如权利要求1所述的氨水蒸气法制备抗紫外织物的方法，其特征在于:所述织物包括羊毛织物、棉织物、腈纶织物、丝织物、麻织物和水溶性聚酯类织物。
3.如权利要求1所述的氨水蒸气法制备抗紫外织物的方法，其特征在于:Ce (NO3)3.6H20和表面活性剂的质量之比为1:0.5_1。
4.如权利要求1所述的氨 水蒸气法制备抗紫外织物的方法，其特征在于:所述表面活性剂是聚乙烯吡咯烷酮。
全文摘要
本发明公开了一种氨水蒸气法制备抗紫外织物的方法，步骤如下1)称取Ce(NO3)3·6H2O晶体，溶于水中，搅拌溶解均匀，室温下配制成0.05-0.1mol/L的Ce(NO3)3溶液；室温下配制pH值为12-14的氨水溶液；2)将表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮加入到Ce(NO3)3溶液中，搅拌均匀，将织物放入溶液中，并用超声波处理20-60分钟，取出织物；然后将织物放置于氨水上方，静置30-180分钟，使氨气分子与铈离子充分反应。然后将织物在80-150度烘干5-30分钟，即可得到耐水洗抗紫外织物。此方法制得的抗紫外织物的UPF值和UVA透过率均达到国家标准，稳定性好，耐水洗。
文档编号D06M101/28GK103225202SQ20131016403
公开日2013年7月31日 申请日期2013年5月7日 优先权日2013年5月7日
发明者张国庆, 敖桔, 郭伊丽, 鲁漓江, 张朝霞, 张顺花 申请人:浙江理工大学