一种抗紫外/超疏水多功能织物及其制备方法

本发明公开了一种抗紫外/超疏水多功能织物及其制备方法，属功能纺织品领域。

背景技术：

1、紫外线按照其辐射波长的不同，可以划分成uva(波长为315～400nm)、uvb(波长为280～315nm)、uvc(波长在280nm以下)三个波段。短波紫外线，简称uvc，是波长280nm以下的紫外光线。短波紫外线在经过地球表面同温层时被臭氧层吸收。不能达到地球表面。中波紫外线，简称uvb，是波长280～315nm的紫外线。中波紫外线对人体皮肤有一定的生理作用。此类紫外线的极大部分被皮肤表皮所吸收，不能渗入皮肤内部。但由于其阶能较高，对皮肤可产生强烈的光损伤，被照射部位真皮血管扩张，皮肤可出现红肿、水泡等症状。长久照射皮肤会出现红斑、炎症、皮肤老化，严重者可引起皮肤癌。长波紫外线，简称uva，是波长315～400nm的紫外线。长波紫外线对衣物和人体皮肤的穿透性远比中波紫外线要强，可达到真皮深处。长波紫外线虽不会引起皮肤急性炎症，但对皮肤的作用缓慢，可长期积累，是导致皮肤老化和严重损害的原因之一。因而随着生活水平的日益提高，人们对波长280～400nm的uva、uvb为代表的紫外线危害性的认识越来越充分。普通纺织品经过过量紫外线照射也会导致织物变黄发脆，易褪色，强力大幅下降，因而市场对抗/防紫外线纺织品的需求旺盛。

2、纳米二氧化铈具有独特的4f电子层结构，表现出较强的紫外屏蔽能力，并且由于其禁带宽度较大，对紫外线波段的屏蔽范围也较大。此外，二氧化铈无毒，较稳定，因此是紫外屏蔽剂的良好选择。浙江方圆检测集团股份有限公司楼陈钰通过轧烘焙工艺将纳米二氧化铈用于纯织物的抗紫外线整理，upf值最高可达289(上海纺织科技,2015,43(12):74-77)。中国发明专利201711109409.7公开了一种用于紫外防护的二氧化铈纳米颗粒改性棉纤维，将二氧化铈纳米颗粒包覆在两层端氨基超支化聚合物(hbp-nh2)改性壳聚糖的中间，制备了hbp-nh2改性壳聚糖/二氧化铈纳米颗粒/hbp-nh2改性壳聚糖紫外防护涂层。

3、但是纳米二氧化铈改性纺织品主要通过物理吸附作用附着在纺织品的表面，这些纳米二氧化铈在纺织品表面的附着牢度差，洗涤后附着的纳米二氧化铈会不断脱落(合成纤维,2015,44(08):27-31；纺织学报,2020,41(03):188-196)。而使用化学交联剂增加固着牢度则会对人体产生潜在危害。此外，纳米二氧化铈具有巨大的比表面积和很高的表面能，因而容易发生团聚，如何提高纳米二氧化铈的分散性也是一个需要解决的难点。

技术实现思路

1、本发明针对上述不足，提供一种抗紫外/超疏水多功能织物及其制备方法。

2、本发明通过下述技术方案予以实现：

3、第一步，预处理织物：首先将织物置入超声波清洗机中超声60-120min，取出后真空干燥，将上述织物浸渍在质量分数0.1-0.5％的道康宁z-6040水溶液中，浴比1:50，反应6-12h，反复洗涤、低温真空干燥，得到道康宁z-6040改性织物。

4、第二步，制备二氧化铈纳米颗粒：配置0.1-1mol/l的硝酸铈溶液，缓慢加入柠檬酸粉末，所述硝酸铈与柠檬酸粉末的质量比为0.1-10，随后再缓慢加入琥珀酸二异辛酯磺酸钠，所述琥珀酸二异辛酯磺酸钠质量为硝酸铈质量的0.1-0.5倍，60-80℃磁力搅拌反应6-24h，洗涤、离心、低温真空干燥，得到纳米二氧化铈。

5、第三步，改性二氧化铈纳米颗粒：将上述纳米二氧化铈分别浸渍在道康宁z-6040和道康宁z-6011水溶液中，浴比1:50，反应4-8h，洗涤、离心、低温真空干燥，得到道康宁z-6040改性纳米二氧化铈和道康宁z-6011改性纳米二氧化铈颗粒。

6、第四步，制备抗紫外多功能织物：将上述道康宁z-6040改性织物浸渍在道康宁z-6011改性纳米二氧化铈胶体溶液中30-90min，然后再次浸渍在道康宁z-6040改性纳米二氧化铈胶体溶液中30-90min，完成一次循环，根据需要重复上述过程，洗涤、低温真空干燥，得到抗紫外多功能织物。

7、第五步，制备抗紫外/超疏水多功能织物：将10份重量的道康宁sylgard 184a组分和1份重量的道康宁sylgard 184b组分分散在正己烷中，超声分散均匀后，将上述抗紫外多功能织物置于该溶液中浸渍30-90min，浴比1:50，取出后使用去离子水反复冲洗，然后放入120-200℃的烘箱中固化1-3h，最终制备得到抗紫外/超疏水多功能织物。

8、作为优选方案，所述步骤2中纳米二氧化铈粒径分布范围为1-100nm。

9、作为优选方案，所述步骤4中道康宁z-6040改性纳米二氧化铈和道康宁z-6011改性纳米二氧化铈之间通过连接。

10、作为优选方案，所述抗紫外/超疏水多功能织物的接触角大于150°。

11、作为优选方案，所述抗紫外/超疏水多功能织物的滚动角小于10°。

12、与现有技术相比，本发明的优点在于：使用道康宁z-6040和道康宁z-6011改性分别将纳米二氧化铈环氧基化和氨基化，纳米二氧化铈颗粒的表面分别带上环氧基团和氨基基团。由于三元环高度张力的存在，使得环氧基能在温和的条件下与氨基等亲核试剂发生开环反应。因而，环氧基团和氨基基团反应速度快，常温下即可进行，不需要额外的催化剂。制备抗紫外/超疏水多功能织物的关键在于将纳米二氧化铈颗粒与织物有效结合，并且经过多次循环使用和洗涤后，织物表面附着的纳米二氧化铈颗粒不会显著下降。但是一般织物表面缺乏活性基团，与纳米二氧化铈颗粒之间的吸附牢度有限，其结合牢度很弱。本发明借助道康宁z-6040改性织物表面的环氧基团、道康宁z-6011改性纳米二氧化铈表面的氨基与道康宁z-6040改性纳米二氧化铈表面的环氧基团之间的共价交联作用，将纳米二氧化铈颗粒牢牢键合在织物表面，其耐水洗性能和实用性大幅提高。纳米二氧化铈颗粒改性赋予了织物优异的抗紫外性能。共价交联作用大大提升了纳米二氧化铈颗粒的耐水洗性能。在抗紫外多功能织物的表面继续包覆道康宁sylgard 184，进一步提高了纳米二氧化铈颗粒的耐水洗性能。

13、织物表面的浸润性主要取决于表面化学性质及表面微观结构，因此提高织物表面的疏水性也往往通过这两个方面入手：降低织物表面能，选用低表面能物质对表面进行修饰；改变表面微观结构，增加表面粗糙度。本发明中道康宁sylgard 184起到降低织物表面能的作用，纳米二氧化铈颗粒则增加了织物的表面粗糙度。因而最终制备得到超疏水织物，接触角大于150°，滚动角小于10°。

14、此外，本发明使用的改性剂道康宁z-6040、道康宁z-6011和道康宁sylgard184均为美国道康宁公司产品，廉价易得，处理工艺简单，不会额外增加太多成本。

技术特征：

1.一种抗紫外/超疏水多功能织物的制备方法，其制备步骤包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中纳米二氧化铈粒径分布范围为1-100nm。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中道康宁z-6040水溶液的质量分数为0.1-0.5％。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中道康宁z-6011水溶液的质量分数为0.1-0.5％。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中道康宁z-6011改性纳米二氧化铈胶体溶液的质量分数为1-5％。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中z-6040改性纳米二氧化铈胶体溶液的质量分数为1-5％。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中道康宁z-6040改性纳米二氧化铈和道康宁z-6011改性纳米二氧化铈之间通过连接。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述抗紫外/超疏水多功能织物的接触角大于150°。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述抗紫外/超疏水多功能织物的滚动角小于10°。

10.由权利要求1～9中任一项所述的制备方法制备得到的一种抗紫外/超疏水多功能织物。

技术总结
本发明公开了一种基于二氧化铈纳米颗粒的抗紫外/超疏水多功能织物，将道康宁Z‑6040改性后的织物先后浸渍于道康宁Z‑6011改性纳米二氧化铈胶体溶液和道康宁Z‑6040改性纳米二氧化铈胶体溶液，完成一次循环，根据需要重复上述过程。然后再浸渍于道康宁Sylgard 184中，随后放入烘箱高温固化，最终制备得到一种抗紫外/超疏水多功能织物。本发明制备的抗紫外/超疏水多功能织物具有优异的抗紫外、超疏水和耐水洗性能。

技术研发人员：赵兵,王文侠,王晓雨,张俊,曹天天,周燕,许磊,柴文波,夏剑雨,黄紫娟
受保护的技术使用者：苏州经贸职业技术学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16