一种具有抗紫外线和抗菌功能的纺织品的整理方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于纺织材料技术领域，具体来说，涉及一种具有抗紫外线和抗菌功能的 纺织品的整理方法。
【背景技术】
[0002] 工业发展带来的环境污染导致臭氧层浓度的降低，太阳光中辐射到地面的紫外线 随之增加，对人类产生的影响明显增大。人们开始注重对自身的防护，抗紫外线纺织品同其 它防护用品一样受到了人们的关注。国内外的抗紫外线整理剂一般都是一种或多种紫外吸 收剂屏、蔽剂等物质作为原料，加入适当的助剂以及有关添加剂后配置而成。一般的有机抗 紫外线物质在一定程度上是稳定的，但长时间大剂量紫外线照射就会引起分子分解。单纯 的纳米金属氧化物能达到一定的抗紫外线性，但单纯的纳米金属氧化物在整理液中难以分 散均匀，易结团。将纳米金属氧化物粉体熔融在化纤熔液中，再纺成纤维的方法能实现纳米 金属氧化物与纺织品较好的结合效果，但该方法生产工艺复杂，生产难度高，成品率低，成 本高；只能应用于化纤产品不能用于天然纤维。
[0003] 人们在日常生活中，不可避免地会接触到各种各样的细菌、真菌等微生物，过多的 致病微生物侵入人体，将会给健康造成严重的隐患，而纺织品正是这些致病微生物的生存 地之一。因此，纺织品的抗菌整理加工技术日益受到关注。常见的抗菌整理剂一般分为三 种：天然类、有机类和无机类。天然抗菌剂对人体具有良好的安全性，是一类环保抗菌剂， 但是由于其耐洗性差，多数影响织物的色光且加工条件高，应用范围窄。有机抗菌剂品种 包括如醛类、酚类、醇类、季按盐类、有机金属类和有机氮类等，这类抗菌剂短期内抗菌效果 明显，抗菌范围广，易加工，但是应用过程中由于化学稳定性和耐热稳定性差，寿命短，易渗 出，耐洗性差，而且有一定的毒性和挥发性，对眼睛和皮肤造成刺激，从而限制了其在抗菌 领域中的应用。无机抗菌剂主要利用银、锌、铜等金属的抗菌能力，与一般的有机抗菌剂相 t匕，其具有高安全性，高效、广谱抗菌性，良好的化学稳定性和耐热耐气候性，不易产生抗药 性等特点，因此无机抗菌剂日益受到人们的重视。
[0004] 纳米氧化锌是较为常见的纳米金属氧化物，作为一种新型功能材料，在光、电、磁 敏感、抗菌消毒、紫外线屏蔽等方面具有普通氧化锌所不具有的特殊性能和用途。纳米氧化 锌具有广谱抑菌和杀菌能力，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌等病原菌表现出良好的抗菌性 能。除此之外，氧化锌性能稳定、安全无毒，不需要紫外线照射就可以表现出良好的抑菌性。 在国外，科学家已经将氧化锌作为抗菌因子广泛应用于卫生用品的加工制造业。
[0005] 纳米技术是20世纪80年代末迅速发展起来的一项高新科学技术，已广泛应用 于原料、化工、医药、通讯、能源等领域。近年来其在纺织染整行业中的应用，更是带来了一 场革命，使纺织工业得到了改进，生产出许多新型功效的纺织品和具有特殊功能的染整助 齐U。随着纳米科学技术的发展，人们发现利用生物分子或者有机体合成纳米材料的方法因 其反应条件温和，生产工艺具有良好的可控性好，且反应后易于降解等特性，已经成为纳米 材料的研究一个重要分支。
【发明内容】
技术领域 [0006] ：本发明所要解决的技术问题是：提供一种具有抗紫外线和抗菌功能的 纺织品的整理方法，该整理方法制备的纺织品具有良好的抗紫外线性能和抗菌性能。
[0007] 技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是： 一种具有抗紫外线和抗菌功能的纺织品的整理方法，该整理方法包括以下步骤： 步骤10):制备氧化锌/羧甲基壳聚糖纳米复合物； 步骤20):采用冷等离子体方法对纺织品进行预处理； 步骤30):将步骤10)制备的氧化锌/羧甲基壳聚糖纳米复合物配成氧化锌/羧甲基壳 聚糖纳米复合溶液，并用该溶液浸渍步骤20)预处理后的纺织品，并加入丙烯酸酯粘合剂， 采用轧烘焙工艺，得到处理后的纺织品。
[0008] 进一步：所述的步骤10)的过程如下： 步骤101):利用氢氧化钠和氯乙酸对壳聚糖进行接枝改性，干燥研磨后得到羧甲基壳 聚糖； 步骤102):将步骤101)制得的羧甲基壳聚糖和蒸馏水混合，并搅拌，直至羧甲基壳聚 糖完全溶解在蒸馏水中，得到羧甲基壳聚糖溶液；其中，羧甲基壳聚糖和蒸馏水的质量比为 0? 1 ?1 : 100 ; 步骤103):将硫酸锌加入到步骤102)制备的羧甲基壳聚糖溶液中，并搅拌，直至硫酸 锌完全溶解在羧甲基壳聚糖溶液中，形成混合溶液；其中，硫酸锌和羧甲基壳聚糖的质量比 为 5 : 0? 1 ?1; 步骤104):将氢氧化钠溶解在蒸馏水中，形成质量分数为3. 8%?13. 8%的氢氧化钠溶 液； 步骤105):在0. 3?lh内，将步骤104)制备的氢氧化钠溶液逐滴滴加到步骤103)制 备的混合溶液中，并且连续搅拌，在25?80°C下搅拌反应2?3h后，静置20?28h，得到 沉淀物，将该沉淀物抽滤，在80?100°C下烘干2?3h，沉淀物经过热分解得到氧化锌/羧 甲基壳聚糖纳米复合物。
[0009] 进一步：所述的步骤101)中，接枝改性的过程为：将壳聚糖加入到容器中，再加入 质量分数为99. 7%的异丙醇溶液，其中，壳聚糖和异丙醇溶液的质量比为1:8?16,搅拌壳 聚糖和异丙醇溶液的同时，加入质量分数为40%的氢氧化钠溶液，壳聚糖和NaOH溶液的质 量比为1:1?6,形成混合液，在44°C搅拌该混合液，碱化壳聚糖2?4h后，在20min?1. 5h 内滴入质量分数为50%的氯乙酸水溶液，壳聚糖和氯乙酸水溶液的质量比为1:1?5 ;滴完 氯乙酸水溶液后，在50?65°C下反应4?10h，从而制得羧甲基壳聚糖溶液。
[0010] 进一步：所述的步骤101)中，壳聚糖的分子量为lOOOODa?lOOOOODa，羧甲基壳 聚糖的溶解度彡〇. 1%。
[0011] 进一步：所述的步骤20)采用冷等离子体对纺织品进行预处理的过程为：采用氧 冷等离子体对纺织品表面进行改性处理，氧冷等离子体的输出功率为100?500W，处理时 间为1?50min。
[0012] 进一步：所述的步骤30)中，氧化锌/羧甲基壳聚糖纳米复合溶液的质量浓度为 4?20g/L，丙烯酸酯粘合剂的质量浓度为40?80g/L，浸渍纺织品的时间为0. 5?lh，然 后取出纺织品，在轧车上轧去纺织品中多余的液体，使得纺织品的带液率为90?120%，接 着利用热定形机，先在70?80°C温度下对纺织品烘干3?5min，后在140?150°C温度下 对纺织品焙烘3?5min，从而得到处理后的纺织品。
[0013] 有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下有益效果： (1)具有良好的抗紫外线性能。本发明中，步骤10)通过化学方法制备氧化锌/羧甲基 壳聚糖纳米复合物。该氧化锌/羧甲基壳聚糖纳米复合物中的氧化锌为纳米级氧化锌，在 紫外光的照射下，纳米氧化锌吸收光子，电子被激发从价带跃迁到导带，在价带形成一个带 正电荷的空穴。十亿分之一秒之内，约有90%空穴电子对重新复合，发射出更长波长的光 或者释放出热能。纳米氧化锌在室温下的禁带宽度为3. 37eV，吸收边在380nm左右，对紫 外线UVA (长波320~400nm)和UVB (中波280~320nm)均有良好的吸收效果，因此使得整 理后的纺织品具有良好的抗紫外线性。
[0014] (2)具有良好的抗菌性能。本发明中，步骤10)通过化学方法制备的氧化锌/羧甲 基壳聚糖纳米复合物，纳米氧化锌在阳光，尤其是在紫外光照射下，能自行分解出自由电子 (e_)，同时留下带正电的空穴（h+)。空穴可激活氧，变成活性氧[0]，而活性氧[0]能与多 种微生物发生氧化反应，起到杀菌作用。羧甲基壳聚糖是一种水溶性壳聚糖衍生物，分子结 构中没有被取代的氨基在酸性条件下带正电荷，能与细菌细胞表面带有负电荷的大分子基 团结合，从而附着于细菌表面，阻止了营养物质向细胞内运输，从而具有良好的抗菌性，使 得整理后的纺织品具有良好的抗菌性。
[0015] (3)能赋予纳米复合粒子更优异的性能。本发明步骤10)中，基于羧甲基壳聚糖 制备的纳米复合材料，反应条件温和，制备产物可控性好、反应完成后易于降解、无环境污 染，且调节反应条件可调控纳米粒子的形貌。氧化锌纳米粒子在形成过程中，羧甲基壳聚糖 可以吸附在金属锌离子的表面形成配合物，羧甲基壳聚糖分子结构上的一NH2、一0H和一 C00H基团可还原Zn2+为金属Zn单质，而且羧甲基壳聚糖自身被氧化，起到稳定纳米氧化 锌粒子的作用。水溶液中，羧甲基壳聚糖上的多羟基、羧基和氨基结构，使其通过分子间和 分子内氢键的作用可形成分子水平上的独立空间，为氧化锌纳米粒子的生长提供良好的模 板。这样，纳米氧化锌粒子在生长过程中，不易发生团聚。羧甲基壳聚糖在纳米氧化锌粒子 的制备中同时起到了稳定剂和还原剂的作用。 (4)整理方法过程简单、低耗和节能。本发明中抗紫外线、抗菌功能的整理剂是氧化锌 /羧甲基壳聚糖纳米复合物，其具有抗菌性和生物相容性，属于生物纺织品整理助剂。整个 整理过程成本低廉