一种户外运动服装用轻薄化涤纶面料的制备方法与流程

1.本发明涉及面料制备技术领域，具体涉及一种户外运动服装用轻薄化涤纶面料的制备方法。


背景技术：

2.随着生活质量的提高，工作压力的增大，户外运动受到越来越多人的青睐。户外运动服装的需求也越来越大。长时间户外运动会使皮肤受紫外线的照射变黑，甚至炎症，所以户外运动服装面料要有防紫外线功能。另外，户外运动热量大、汗液蒸发多，要求户外运动服装面料具有良好的透气、透湿性能，同时还应具有一定的防水性能，以应对雨雾天气。
3.现有技术中多采用在面料表面或内里设置涂层的方式提供抗紫外线能力、防水能力。但现有的抗紫外线涂层、防水涂层多用于帐篷、窗帘、雨伞的加工，涂层厚重，导致面料单位面积质量过大，而且透气性差，不符合户外运动服装要尽量轻便化的要求。中国专利申请cn104499290a公开了一种赋予面料透湿抗紫外线的织物涂层剂，将其涂敷于织物表面形成胶层，胶层可以赋予织物抗紫外线、透湿性能，而且抗紫外线效果比较持久，多次洗涤后仍保持相当的抗紫外线能力。但是胶层设置后面料几乎丧失透气性能，所以这种胶层面料明显不适宜户外运动服装。
4.除设置涂层外，其他如采用抗紫外线功能溶液整理面料也是一种赋予面料抗紫外线等功能的方式，与涂层相比可以同时保持良好的透气性、透湿性。但是目前还存在整理液与面料纤维的结合力差的缺陷的问题，面料经多次水洗后，其抗紫外线能力等迅速减弱，尤其对户外运动服装广泛使用的涤纶面料而言。涤纶分子结构中含有芳香族基团，具有天然的防紫外线能力，但涤纶表面能量低，很难浸染，抗紫外线溶液整理效果更差。而面对日益增长的市场需求，开发适宜户外运动的服装面料，赋予其轻量化、透气、透湿、持久抗紫外线以及防水等功能越来越重要。


技术实现要素：

5.针对现有技术中抗紫外线溶液与面料结合力差，抗紫外线能力差的问题，本发明的目的在于提供一种户外运动服装用轻薄化涤纶面料的制备方法，在避免抗紫外线涂层使用情况下，赋予面料良好且持久的抗紫外线效果，满足户外运动服装面料的防紫外线以及透气、透湿、防泼水等需求。
6.本发明提供如下的技术方案：一种户外运动服装用轻薄化涤纶面料的制备方法，包括以下步骤：(1)将涤纶面料润湿改性，然后浸渍于抗紫外线整理液中浸轧；(2)将步骤(1)浸轧后的涤纶面料干燥后置于泼水树脂液中轧光整理；其中，步骤(1)所用抗紫外线整理液由以下过程制成：将海藻酸钠、羧甲基壳聚糖、紫外线吸收剂分散在水中均质形成混合液，将混合液滴加至氯化钙溶液中形成紫外线吸收剂包覆液，加入浸轧树脂分散原液混匀得到抗紫外线
整理液。
7.涂胶层不可避免的导致透气性严重损失，为保持运动服装面料在抗紫外线的同时保持良好的透气性，必须在抗紫外线整理液和涂胶层中选择抗紫外线整理液。本技术的面料制备时，选择自身具有良好紫外线吸收性能的涤纶面料作为原料，且涤纶面料也是运动服装常用面料。针对抗紫外线溶液整理涤纶面料时粘结力差的问题，我们从涤纶面料和抗紫外线整理液两方面入手，同向考虑，一方面将涤纶面料进行润湿改性，以增加涤纶面料的可浸染性，润湿改性方法可以选择常规的碱减量法、氨解法、γ射线辐照、紫外线辐照法等，如紫外线辐照法，将涤纶面料置于惰性气氛下的紫外辐照装置中紫外线照射15～25min，辐照强度0.8
×
10-4
～1.0
×
10-4
μw/cm2；另一方面，仅润湿改性涤纶面料，其浸染性提升幅度不大，而且更适用于大分子染料，对紫外线吸收剂如纳米氧化锌、氧化钛、有机镍络合物、二苯甲酮等吸附性一般。所以将紫外线吸收剂置于羧甲基壳聚糖和海藻酸钠形成的复合凝胶结构中包覆处理，利用羧甲基壳聚糖的亲和力以及海藻酸钠凝胶微球的吸附性使得紫外线吸收剂固定在涤纶纤维表面，粘结力高，面料的抗紫外线性能持久，同时保持了透气、透湿性能。由于涤纶面料润湿改性后水滴容易铺展，防水性能大大降低，所以设置防泼水整理，防泼水整理在满足运动面料常规防泼水性能的同时，弥补了涤纶面料润湿改性的不足。这样使得本技术提供的涤纶面料兼顾防紫外、透湿、防水和透气性能，满足户外运动服装面料需求。
8.作为本发明方法的优选，混合液中，海藻酸钠浓度为15～20g/l，羧甲基壳聚糖浓度为10～20g/l，紫外线吸收剂分散浓度为7～13g/l；氯化钙溶液浓度为10～15g/l；氯化钙溶液和混合液的体积比为1:1.2～1.5；抗紫外线整理液中，浸轧树脂分散浓度为15～20g/l。
9.作为本发明方法的优选，所述紫外线吸收剂为有机镍络合物、纳米氧化锌、纳米氧化钛中的一种或多种。与苯丙三唑等相比，不易引起面料色变，而且抗紫外线能力也比较高。
10.作为本发明方法的优选，涤纶面料的润湿改性过程为：将涤纶面料置于含有1～3wt％的二苯甲酮的有机溶液中浸泡，取出后惰性气氛下置于含有丙烯酸、阻聚剂的紫外辐照装置中紫外线照射15～25min，辐照强度0.8
×
10-4
～1.0
×
10-4
μw/cm2。紫外辐照下涤纶面料表面产生自由基，二苯甲酮作为光引发剂，将丙烯酸接枝到面料上，使得面料表面引入大量的羧基基团，润湿性进一步提升。
11.作为本发明方法的优选，所述羧甲基壳聚糖为o-羧甲基壳聚糖。o-羧甲基壳聚糖中含有大量的氨基，更易吸附到表面接枝了羧基基团的涤纶面料上。
12.作为本发明方法的优选，步骤(1)的浸轧为二浸二轧，浴比为1:30～40，轧辊压力为0.7～1.2bar，轧机速度为1.5～2.5m/min，浸轧温度为50～60℃。压机的轧辊压力和速度不能太大，以免造成复合凝胶结构的大量破裂损坏，影响抗紫外线效果。
13.作为本发明方法的优选，第一次浸轧施加超声辅助，超声功率密度为0.8～1.2w/cm2，第一次浸轧的速度比第二次浸轧的速度慢，第一次浸轧的压力比第二次浸轧的压力大。经过经验总结，在第一次浸轧时，通过超声辅助分散提高整理液的附着均匀性，同时第一次浸轧的压力尽量大些，比第二次浸轧高出30％～50％，速度尽量慢些，比第二次浸轧的
速度慢20～30％，使得整理液尽可能的附着在面料上，但是二次浸轧的压力稍微小些，速度尽量快些，在使得整理液进一步附着的同时，去除一些附着的残破成分，并在附着整理液的同时避免破坏复合凝胶结构，从而提高产品抗紫外线性能，透气性能。
14.作为本发明方法的优选，步骤(2)中所用的泼水树脂液包括如下成分：浸轧树脂20～30g/l、无氟泼水剂15～20g/l、架桥剂6～8g/l、渗透剂10～15g/l、柔软剂10～13g/l。
15.作为本发明方法的优选，轧光的温度为80～90℃。
16.作为本发明方法的优选，所述浸轧树脂为双酚a环氧树脂或聚醋酸乙烯酯。
17.作为本发明方法的优选，涤纶面料采用缎纹织造编织。缎纹编织的交织次数少，浮线相对较长，透气透湿性高，更适用于复合凝胶吸附的技术方案。
18.本发明的有益效果如下：本发明的制备方法所制备的涤纶面料具有较佳的抗紫外线性能，抗紫外线能力高而且耐久性长，同时涤纶面料保持了相当的透气、透湿性以及防泼水性能，能够满足户外运动服装的面料需求，具有较好的市场前景。
具体实施方式
19.下面就本发明的具体实施方式作进一步说明。
20.如无特别说明，本发明中所采用的原料均可从市场上购得或是本领域常用的，如无特别说明，下述实施例中的方法均为本领域的常规方法。
21.实施例1一种户外运动服装用轻薄化涤纶面料的制备方法，步骤如下：(1)取缎纹织造的涤纶面料(30cm
×
30cm)置于紫外辐照装置中辐照15min进行润湿改性，辐照强度0.9
×
10-4
μw/cm2，然后浸渍抗紫外线整理液中用二浸二轧工艺整理；其中抗紫外线整理液经以下过程制备：将海藻酸钠、n,o-羧甲基壳聚糖、紫外线吸收剂分散到去离子水中均质混合形成混合液，其中海藻酸钠浓度为15g/l，羧甲基壳聚糖浓度为10g/l，紫外线吸收剂分散浓度为10g/l，所用紫外线吸收剂为有机镍络合物(光稳定剂2002)与纳米氧化锌的混合物，两者质量比为1.2:1，然后将混合液经注射泵滴加至浓度为12g/l的氯化钙溶液中反应，氯化钙溶液和混合液的体积比为1:1.2，反应后静置4h得到紫外线吸收剂包覆液，然后将双酚a环氧树脂的分散原液添加到紫外线吸收剂包覆液中混合均匀形成抗紫外线整理液，双酚a环氧树脂在整理液中的分散浓度为15g/l；二浸二轧工艺如下：浴比为1:30，浸轧温度为50，第一次浸轧的轧辊压力为0.7bar，轧机速度为1.8m/min，第二次浸轧的轧辊压力为0.9bar，轧机速度为2.5m/min；(2)将步骤(1)浸轧后的涤纶面料干燥后置于泼水树脂液中90℃金属轧光整理；其中所用的泼水树脂液包括如下成分：双酚a环氧树脂1010 20g/l、无氟泼水剂(洁威化工w-0301)15g/l、架桥剂(洁威化工dn-7184)6g/l、渗透剂(脂肪醇聚氧乙烯醚)10g/l、柔软剂(双十八烷基二甲基氯化铵)10g/l。
22.实施例2一种户外运动服装用轻薄化涤纶面料的制备方法，步骤如下：
(1)取缎纹织造的涤纶面料(30cm
×
30cm)置于紫外辐照装置中辐照15min进行润湿改性，辐照强度0.8
×
10-4
μw/cm2，然后浸渍抗紫外线整理液中用二浸二轧工艺整理；其中抗紫外线整理液经以下过程制备：将海藻酸钠、n,o-羧甲基壳聚糖、紫外线吸收剂分散到去离子水中均质混合形成混合液，其中海藻酸钠浓度为20g/l，羧甲基壳聚糖浓度为20g/l，紫外线吸收剂分散浓度为13g/l，所用紫外线吸收剂为有机镍络合物(光稳定剂2002)与纳米氧化锌的混合物，两者质量比为1.2:1，然后将混合液经注射泵滴加至浓度为15g/l的氯化钙溶液中反应，氯化钙溶液和混合液的体积比为1:1.5，反应后静置4h得到紫外线吸收剂包覆液，然后将双酚a环氧树脂的分散原液添加到紫外线吸收剂包覆液中混合均匀形成抗紫外线整理液，双酚a环氧树脂在整理液中的分散浓度为20g/l；二浸二轧工艺如下：浴比为1:30，浸轧温度为50，第一次浸轧的轧辊压力为0.7bar，轧机速度为1.8m/min，第二次浸轧的轧辊压力为0.9bar，轧机速度为2.5m/min；(2)将步骤(1)浸轧后的涤纶面料干燥后置于泼水树脂液中90℃金属轧光整理；其中所用的泼水树脂液包括如下成分：双酚a环氧树脂1010 20g/l、无氟泼水剂(洁威化工w-0301)15g/l、架桥剂(洁威化工dn-7184)6g/l、渗透剂(脂肪醇聚氧乙烯醚)10g/l、柔软剂(双十八烷基二甲基氯化铵)10g/l。
23.实施例3一种户外运动服装用轻薄化涤纶面料的制备方法，步骤如下：(1)取缎纹织造的涤纶面料(30cm
×
30cm)置于紫外辐照装置中辐照15min进行润湿改性，辐照强度1.0
×
10-4
μw/cm2，然后浸渍抗紫外线整理液中用二浸二轧工艺整理；其中抗紫外线整理液经以下过程制备：将海藻酸钠、n,o-羧甲基壳聚糖、紫外线吸收剂分散到去离子水中均质混合形成混合液，其中海藻酸钠浓度为18g/l，羧甲基壳聚糖浓度为15g/l，紫外线吸收剂分散浓度为10g/l，所用紫外线吸收剂为有机镍络合物(光稳定剂2002)与纳米氧化锌的混合物，两者质量比为1.2:1，然后将混合液经注射泵滴加至浓度为13g/l的氯化钙溶液中反应，氯化钙溶液和混合液的体积比为1:1.3，反应后静置4h得到紫外线吸收剂包覆液，然后将双酚a环氧树脂的分散原液添加到紫外线吸收剂包覆液中混合均匀形成抗紫外线整理液，双酚a环氧树脂在整理液中的分散浓度为17g/l；二浸二轧工艺如下：浴比为1:30，浸轧温度为50，第一次浸轧的轧辊压力为0.7bar，轧机速度为1.8m/min，第二次浸轧的轧辊压力为0.9bar，轧机速度为2.5m/min；(2)将步骤(1)浸轧后的涤纶面料干燥后置于泼水树脂液中90℃金属轧光整理；其中所用的泼水树脂液包括如下成分：双酚a环氧树脂1010 20g/l、无氟泼水剂(洁威化工w-0301)15g/l、架桥剂(洁威化工dn-7184)6g/l、渗透剂(脂肪醇聚氧乙烯醚)10g/l、柔软剂(双十八烷基二甲基氯化铵)10g/l。
24.对比例1与实施例1不同之处为，涤纶面料未经润湿改性处理，且抗紫外线整理液为n,o-羧甲基壳聚糖、紫外线吸收剂、双酚a环氧树脂1010以及硅烷偶联剂kh560的混合物，各组分用
量与实施例1中保持一致，kh560用量为3g/l。
25.对比例2与实施例1不同之处为，抗紫外线整理液为n,o-羧甲基壳聚糖、紫外线吸收剂、双酚a环氧树脂1010以及硅烷偶联剂kh560的混合物，各组分用量与实施例1中保持一致，kh560用量为3g/l。
26.对比例3与实施例1不同之处为，涤纶面料未经润湿改性处理。
27.对比例4与实施例1不同之处为，制备抗紫外线整理液时省略羧甲基壳聚糖使用。
28.对比例5与实施例1不同之处为，制备抗紫外线整理液时省略海藻酸钠使用。
29.将上述实施例1～3和对比例1～5处理后的涤纶面料进行防紫外线透过率、upf值以及透湿、通气和防泼水测试，结果如表1所示。
30.防紫外线测试参照标准：《gb/t 18830-2009纺织品防紫外线性能的评定》，透湿性能测试参照标准《gb/t 12704.1-2009纺织品织物透湿性试验方法第1部分：吸湿法》，通气能力测试依照标准《gb/t 5453-1997纺织品织物透气性的测定》，防泼水性能《gb/t4745-2012纺织品防水性能的检测和评价沾水法》。
31.表1各面料的性能从上表中可以看出，采用本发明的制备的面料初始的防紫外线性能与对比例1相比较高，这是由于更多的抗紫外线成分被附着在面料上。同时面料的防紫外线持久性也更高，经30次洗涤后的uva透过率和upf值变化小，且仍处于抗紫外线产品要求内。同时本技术的面料的通气度与对比例1相比稍有下降，这可能是由于编织孔隙中部分易被堵塞所致。另外，由于润湿改性和羧甲基壳聚糖、海藻酸钠亲水所致，润湿性稍微有所升高，沾水等级有所下降，但是整体的通气、透湿、防沾水性能得到保持。同时从实施例1和对比例2～5的比较可知，仅仅润湿聚酯纤维表面，或者仅形成抗紫外线包覆凝胶，以及包覆凝胶中缺少羧基壳聚糖或者海藻酸钠，抗紫外性以及耐久性均有所降低，这表明润湿、羧甲基壳聚糖以及海藻酸钠复合凝胶共同作用的重要性。
32.需要说明的是，对比例1中的硅烷偶联剂为强化成分，以使无机紫外吸收剂能够连接聚酯，其添加后将相较于无硅烷偶联剂，抗紫外线能力更高。
33.实施例4与实施例1不同之处为，涤纶面料的润湿改性的过程如下：
将涤纶面料置于含有1wt％的二苯甲酮的丙酮溶液中浸泡，取出后挥发丙酮，惰性气氛下置于含有丙烯酸单体溶液、阻聚剂的石英管中密封，然后置于紫外辐照装置中紫外线照射20min，辐照强度0.9
×
10-4
μw/cm2。
34.实施例5与实施例2不同之处为，所用羧甲基壳聚糖为o-羧甲基壳聚糖。
35.对比例6与实施例1不同之处为，将涤纶面料置于含有1wt％的二苯甲酮的丙酮溶液中浸泡，取出后惰性气氛下置于含有阻聚剂的石英管中密封，然后置于紫外辐照装置紫外辐照装置中紫外线照射20min，辐照强度0.9
×
10-4
μw/cm2。
36.上述实施例4、5和对比例6处理后的涤纶面料进行防紫外线透过率、upf值以及透湿、通气和防泼水性能如表2所示。
37.表2各面料的性能从上表中可以看出，实施例4、5相对实施例1的防紫外线能力进一步提升，尤其是实施例5中使用o-羧甲基壳聚糖替代n,o-羧甲基壳聚糖，耐久性上明显好转。对比例6与实施例1相比，由于二苯甲酮可用作防紫外线试剂，但是紫外线照射下大部分分解，初始防紫外线性能有所提升，耐久性与实施例1保持相当。
38.实施例6与实施例1不同之处为，步骤(1)二浸二轧时，第一次浸轧施加超声辅助，超声功率密度为1.0w/cm2，第一次浸轧速度1.8m/min、压辊压力1.2bar。
39.对比例7与实施例1不同之处为，步骤(1)二浸二轧时，第一次浸轧速度1.8m/min、压辊压力1.2bar。
40.对比例8与实施例1不同之处为，步骤(1)二浸二轧时，第一次浸轧施加超声辅助，超声功率密度为1.0w/cm2。
41.对比例9与实施例1不同之处为，步骤(1)二浸二轧时，第一和第二层时均施加超声辅助，超声功率密度为1.0w/cm2。
42.上述实施例6和对比例7～9处理后的涤纶面料进行防紫外线透过率、upf值以及透湿、通气和防泼水性能如表3所示。
43.表3各面料的性能
从上表中是实施例6可以看出，通过调整浸轧工序中的压力和速度变化，并引入超声辅助，可以提升面料的抗紫外线能力、耐久性以及一定的通气性。对比例7虽然与实施例6一样调节了压力和速度，但是未引入超声辅助，结果与实施例1相当。进一步的如对比例8，在实施例1的基础上引入了超声但是未调节速度和压力，结果相近，未明显改善，这表明超声辅助与压力、速度变化之间应该存在共同作用。对比例9与实施例1相比稍降低，这可能是二次辅助超声将已经吸附的物料脱附所致，表明引入超声的时机重要性。