本发明涉及一种功能性纺织面料，特别是具有防紫外线功能的纺织面料，以及所述面料的制备方法。
背景技术：
由于太阳紫外辐射主要部分被大气中臭氧、氧、氮等分子所吸收，因此在地球表面，紫外辐射已大大减弱。但是，近年来，以氟利昂为代表的氟化物气体被大量排放，大气臭氧层被不可逆转地破坏，进而减弱了臭氧层对紫外线的过滤和阻隔作用。科学研究表明，臭氧层破坏是人类皮肤癌发生率不断攀升的主要原因之一。因为紫外线的辐射会改变细胞组分的结构和功能，当细胞受到的紫外线辐射达到饱偿时，该细胞会丧失与其他细胞的沟通能力进而发生凋亡。因此，保护肌肤抵抗紫外线辐射是预防皮肤癌的有效措施。
为了防止紫外的辐射，市场上出现了防紫外辐射的防辐射衣。目前市场中常见的制作防紫外线面料的技术手段主要为在纺丝时混入防紫外线材料或者在面料表面涂覆防紫外线涂层。但是目前这两种方式均存在问题，例如面料中加入了过多的防紫外线材料，导致面料手感不好；但是加入防紫外线材料太少又起不到防护作用。
因此，需要提供一种能够解决现有技术问题的技术方案。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是克服现有防紫外线面料存在的缺陷和不足，提供一种功能性纺织面料，所述纺织面料通过添加复配抗紫外线助剂并制备涂层，使得所制备的面料既具有优良的防紫外线功能，又具有较好的手感。
本发明的目的是提供一种功能性纺织面料，包括织物层和涂覆在织物层上的防紫外线涂层，所述防紫外线涂层通过涂层原液涂覆于织物层上固化得到；其中，所述涂层原液包含聚醚二元醇、二苯基甲烷二异氰酸酯、催化剂、消泡剂、分散剂、复配抗紫外线助剂和溶剂；
所述复配抗紫外线助剂由邻羟基苯甲酸苯酯、二氧化锆粉末和一缩二乙二醇均匀混合得到；其中，以所述复配抗紫外线助剂的总质量为基准，所述邻羟基苯甲酸苯酯的质量分数为20～30％，所述二氧化锆的质量分数为10～25％，所述一缩二乙二醇的质量分数为45～70％。
所述邻羟基苯甲酸苯酯是一种常用的抗紫外线助剂并得到了广泛的应用，但是简单将邻羟基苯甲酸苯酯应用于纺织面料存在可能降低面料手感的风险，且单独以邻羟基苯甲酸苯酯作为抗紫外线助剂以提高面料的防紫外线功能还不能满足现有需求。因此本发明的发明人经过大量研究发现，在本发明采用的涂层原液配方和工艺中引入二氧化锆粉末，能够在不降低面料手感的条件下进一步提高防紫外线效果。但由于二氧化锆粉末自身表面能较大，如果将二氧化锆粉末直接加入到涂层原液中，容易使得粉末团聚难以较好分散，导致固化后涂层防紫外线效果达不到预期，且外观较差。因此需要按照本发明所述的方法预先制备抗紫外线助剂，才能达到预期效果。
所述复配抗紫外线助剂中各组分的选择，其目的之一是将一缩二乙二醇作为混合介质将邻羟基苯甲酸苯酯与二氧化锆粉末预先混合，提高二氧化锆粉末的分散性；此外，一缩二乙二醇能够在后续制备涂层原液的步骤中与二苯基甲烷二异氰酸酯反应，提高反应物的分子量，进而提高涂层强度。
所述复配抗紫外线助剂的制备方法为：控制反应器温度为80～90℃，加入一缩二乙二醇和二氧化锆粉末，超声震荡5～10小时；然后加入邻羟基苯甲酸苯酯，搅拌2～4小时后出料。控制反应器温度，将一缩二乙二醇和二氧化锆粉末预先通过超声震荡混合，并限定超声震荡时间，能够使得一缩二乙二醇在二氧化锆粉末颗粒的表面出现强效的附着作用，形成类核壳结构，促进二氧化锆粉末的分散以及后续涂层原液固化过程中二氧化锆粉末的固定，提升面料的手感。
所述二氧化锆粉末的粒径在200～250纳米。由于邻羟基苯甲酸苯酯仅在有限的紫外线光谱范围内对紫外线具有吸收作用，这种吸收效果有限，因此本发明经过大量研究，选择采用二氧化锆粉末配合使用，进一步增强防紫外线效果，但是如果不控制二氧化锆粉末的粒径，容易使得邻羟基苯甲酸苯酯和粒径较大的二氧化锆粉末在重复的紫外线光谱范围内发挥作用，造成二氧化锆粉末的使用量较大，防护效率低；而在本发明限定的粒径范围内，二氧化锆粉末与邻羟基苯甲酸苯酯的防紫外线效果能够做到互补，提高防紫外线效率。
所述聚醚二元醇为聚氧化乙烯醚二醇，数均分子量为2000。将所述聚醚二元醇限定为聚氧化乙烯醚二醇，并进一步限定分子量，与本发明其他组份相互配合，能够保证面料上固化的涂层具有柔和的手感。
所述聚醚二元醇中的羟基和二苯基甲烷二异氰酸酯中的异氰酸酯基团的物质的量之比为0.75：1。
以所述涂层原液的总质量为基准：
所述聚醚二元醇和二苯基甲烷二异氰酸酯的总质量分数为60～80％；
所述催化剂的质量分数为0.05～0.5％；
所述消泡剂的质量分数为0.5～2％；
所述分散剂的质量分数为0.5～2％；
所述复配抗紫外线助剂的质量分数为5～8％；
所述溶剂的质量分数为12～32％。
所述涂层原液的制备方法为：将所述聚醚二元醇、催化剂、消泡剂、分散剂、复配抗紫外线助剂和溶剂加入反应器，混合均匀后加入二苯基甲烷二异氰酸酯，快速混合均匀后出料。
本发明所述的催化剂可以采用本领域常用的用于催化异氰酸酯基团和羟基基团反应的催化剂，其实例包括但不限于有机金属类催化剂、胺类催化剂等，这类催化剂可以单独或组合使用。优选地，所述催化剂选自辛酸亚锡、油酸亚锡，月桂酸锡、二甲基二月桂酸锡、二丁基二月桂酸锡、二丁基二硫醇锡、心酸铋盐、新葵酸铋盐和环烷酸铋盐中的一种或多种。
本发明所述消泡剂、分散剂、溶剂可以采用本领域常用的在聚氨酯合成领域采用的商业产品。优选地，所述溶剂为n,n-二甲基甲酰胺。
所述织物层可以采用本领域常用的织物层，包括但不限于天然纤维织物、合成树脂纤维织物、无纺布、碳纤维织物等。
一种所述纺织面料的制备方法，其特征在于，将所述涂层原液涂覆于所述织物层表面，涂层原液固化后形成所述防紫外线涂层，进而得到所述纺织面料。
将所述涂层原液涂覆于所述织物层表面的方法可以采用本领域常用的方法，包括但不限于辊涂、刮涂、刷涂等。涂覆完毕后的固化步骤可以采用本领域常用的固化步骤，其中优选将面料置于35～45℃的条件下减压固化，固化完毕后得到所述纺织面料。
本发明有益效果：
本发明在特定的涂层原液配方中引入了包含邻羟基苯甲酸苯酯、二氧化锆粉末和一缩二乙二醇的复配抗紫外线助剂，并对复配抗紫外线助剂的制备工艺进行限定，使得一缩二乙二醇能够附着于二氧化锆粉末颗粒的表面，增强其分散效果，并能在后续的反应步骤中更好地固定在涂层中，防止由于二氧化锆粉末团聚导致手感降低；二氧化锆粉末与邻羟基苯甲酸苯酯相互配合，能够提高面料的防紫外线效果，同时确保面料具有优异的手感。
本发明未做说明的内容均可采用本领域已经公开的技术方案进行实施。
需要说明的是，本发明的技术方案是一个整体的技术方案，各组份种类、用量、工艺、参数条件等均需要按照本发明所限定的条件相互配合才能够实现本发明目的，仅强调单一技术特征的变化而没有与本发明所限定的其他技术特征的配合，并不能出现本发明所强调的技术效果。
具体实施方式
以下结合具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。
本发明列举的实施例是用于进一步说明所述技术方案的实施方式和效果。
实施例和对比例采用的原料包括：
二苯基甲烷二异氰酸酯，巴斯夫公司生产；
聚氧化乙烯醚二醇，数均分子量2000；
催化剂，二月桂酸二丁基锡；
消泡剂，byk-045，毕克化学生产；
分散剂，byk9076，毕克化学生产；
溶剂，n,n-二甲基甲酰胺；
织物层，涤纶布样。
复配抗紫外线助剂1的制备方法：控制反应器温度为90℃，加入质量份为70的一缩二乙二醇和质量份为10的二氧化锆粉末(粒径在200～250纳米)，超声震荡10小时；然后加入质量份为20的邻羟基苯甲酸苯酯，搅拌2小时后出料。
复配抗紫外线助剂2的制备方法：控制反应器温度为90℃，加入质量份为45的一缩二乙二醇和质量份为25的二氧化锆粉末(粒径在200～250纳米)，超声震荡10小时；然后加入质量份为30的邻羟基苯甲酸苯酯，搅拌4小时后出料。
复配抗紫外线助剂3的制备方法：控制反应器温度为80℃，加入质量份为55的一缩二乙二醇和质量份为20的二氧化锆粉末(粒径在200～250纳米)，超声震荡5小时；然后加入质量份为25的邻羟基苯甲酸苯酯，搅拌4小时后出料。
复配抗紫外线助剂4的制备方法：控制反应器温度为90℃，加入质量份为45的一缩二乙二醇和质量份为25的二氧化锆粉末(粒径在200～350纳米)，超声震荡10小时；然后加入质量份为30的邻羟基苯甲酸苯酯，搅拌4小时后出料。
复配抗紫外线助剂5的制备方法：控制反应器温度为90℃，依次加入质量份为45的一缩二乙二醇、质量份为25的二氧化锆粉末(粒径在200～250纳米)和质量份为30的邻羟基苯甲酸苯酯，搅拌4小时后出料。
复配抗紫外线助剂6的制备方法：控制反应器温度为90℃，依次加入质量份为45的1,4-丁二醇、质量份为25的二氧化锆粉末(粒径在200～250纳米)、质量份为30的邻羟基苯甲酸苯酯，搅拌4小时后出料。
实施例和对比例所用各原料用量如表1所示。
表1实施例1～5以及对比例1～3组成及其用量(质量份)
需要说明的是，本发明所述“质量份”指的是在所描述的特定制备方法中，各组份之间的相对质量比例。原料中所采用的二氧化锆粉末的粒径是在特别限定的范围内分散存在的，并非表现出单一的粒径。
实施例1～5的制备方法为：
将所述聚醚二元醇、催化剂、消泡剂、分散剂、复配抗紫外线助剂、溶剂加入反应器，混合均匀后加入二苯基甲烷二异氰酸酯，快速混合均匀后出料，得到涂层原液；
将所述涂层原液通过辊涂的方式涂覆于所述织物层表面，在40℃条件下减压固化，涂层原液固化后形成所述防紫外线涂层，进而得到纺织面料。
对比例1的制备方法为：
将所述聚醚二元醇、催化剂、消泡剂、分散剂、邻羟基苯甲酸苯酯、溶剂加入反应器，混合均匀后加入二苯基甲烷二异氰酸酯，快速混合均匀后出料，得到涂层原液；
将所述涂层原液通过辊涂的方式涂覆于所述织物层表面，在40℃条件下减压固化，涂层原液固化后形成所述防紫外线涂层，进而得到纺织面料。
对比例2的制备方法为：
将所述聚醚二元醇、催化剂、消泡剂、分散剂、二氧化锆粉末(200～250纳米)、溶剂加入反应器，混合均匀后加入二苯基甲烷二异氰酸酯，快速混合均匀后出料，得到涂层原液；
将所述涂层原液通过辊涂的方式涂覆于所述织物层表面，在40℃条件下减压固化，涂层原液固化后形成所述防紫外线涂层，进而得到纺织面料。
对比例3的制备方法为：
将所述聚醚二元醇、催化剂、消泡剂、分散剂、复配抗紫外线助剂6、溶剂加入反应器，混合均匀后加入二苯基甲烷二异氰酸酯，快速混合均匀后出料，得到涂层原液；
将所述涂层原液通过辊涂的方式涂覆于所述织物层表面，在40℃条件下减压固化，涂层原液固化后形成所述防紫外线涂层，进而得到纺织面料。
试验例一、防紫外线性能测试
参考gb/t18830-2009标准进行对实施例和对比例所得纺织面料样品的防紫外线性能进行测试，试验结果用upf即紫外线防护系数表示，upf数值越高，表明试样防紫外线性能越高，当upf>40，且t(uva)av<5％(长波紫外线透过率)时才能称为防紫外线纺织品，试验结果如下表2所示。
表2防紫外线性能测试结果
注：“报出结果”表示：当样品的upf实测值＞50时，显示为“50+”；当40＜upf实测值＜50时，显示为40+。
分析表2，从upf实测值和长波紫外线透过率来看，实施例1～3为最佳的实施例，其upf实测值达到150以上，且长波紫外线透过率＜5％，显示其具有优异的防紫外线功能。
试验例二、面料手感测试
通过触摸法进行测试，其中，测试结果按照评分1～5分进行比较，“1”表示表面有明显缺陷、手感粗糙且偏硬，“2”表示表面有缺陷、手感偏硬，“3”表示手感柔顺、表面有轻微缺陷，“4”表示表面无缺陷、手感偏硬，“5”表示手感柔顺、表面无缺陷；评定方式以闭目触感法进行，参与评定人数为12人，结果取平均值。
表3手感测试结果
需要说明的是，实施例1～3是本发明技术方案范围内最优选的实例，实施例4、5是本发明技术方案范围内次优选的实例。通过表2的数据可以看出，采用本发明更优选的技术特征，能够使得防紫外线效果提升，同时保证优异的手感。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。