可产生负离子的蚕丝被被芯的制备方法.pdf

本发明提供一种可产生负离子的蚕丝被被芯的制备方法。一种可产生负离子的蚕丝被被芯的制备方法，依次包括如下步骤：A、将有机醇、水、前驱体和硅烷偶联剂混合并调整pH值为2~4，再滴加钛酸四正丁酯，搅拌，静置制得硅溶胶；B、将蚕丝被被芯在步骤A制得的硅溶胶中浸渍，烘干制得可产生负离子的蚕丝；其中，所述有机醇的碳数大于等于2，所述前驱体为正硅酸四乙酯或钛酸四正丁酯，所述硅烷偶联剂为十六烷基三甲氧基硅烷、γ-氯丙基三乙氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷中的一种或二种。所述有机醇、水、前驱体和硅烷偶联剂的摩尔份数依次为14~16份、1份、5份、0.10~0.50份。

权利要求书
1.  一种可产生负离子的蚕丝被被芯的制备方法，其特征在于，依次包括如下步骤：
A、将有机醇、水、前驱体和硅烷偶联剂混合并调整pH值为2~4，再滴加钛酸四正丁酯，搅拌，静置制得硅溶胶；
B、将蚕丝被被芯在步骤A制得的硅溶胶中浸渍，烘干制得可产生负离子的蚕丝；
其中，所述有机醇的碳数大于等于2，所述前驱体为正硅酸四乙酯或钛酸四正丁酯，所述硅烷偶联剂为十六烷基三甲氧基硅烷、γ-氯丙基三乙氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷中的一种或二种。

2.  根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述有机醇、水、前驱体和硅烷偶联剂的摩尔份数依次为14~16份、1份、5份、0.10~0.50份。

3.  根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述有机醇为乙醇。

4.  根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤A中，将有机醇、水、前驱体和硅烷偶联剂混合，在搅拌速度为450~550rpm的条件下搅拌20~40min。

5.  根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：向搅拌后的有机醇、水、前驱体和硅烷偶联剂混合液中滴加酸，调整pH值为3.0，搅拌1.5~2.5h。

6.  根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述酸为1mol/L 的盐酸。

7.  根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：向滴加酸后的有机醇、水、前驱体和硅烷偶联剂混合液中滴加0.1~0.3摩尔份数的钛酸四正丁酯，在搅拌速度为350~450rpm的条件下搅拌36~60h，静置96~144h制得硅溶胶。

8.  根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述蚕丝被被芯为经过脱胶、精炼后的蚕丝被被芯。

9.  根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：蚕丝被被芯在硅溶胶中浸渍3~5min后，经甩干、50~70℃下预烘20~30min、80~100℃下焙烘5~10min后制得可产生负离子的蚕丝被被芯，甩干后的蚕丝被被芯含液率为50~70%。

10.  根据权利要求1至9任一项所述的制备方法，其特征在于：所述硅溶胶的浓度为50g/L~80g/L。

说明书可产生负离子的蚕丝被被芯的制备方法
技术领域
本发明涉及一种可产生负离子的蚕丝被被芯的制备方法，特别涉及一种基于溶胶-凝胶制备及纺织品整理技术的可产生负离子的蚕丝被被芯的制备方法。
背景技术
最早在学术上证明负离子对人体功效的是德国物理学家菲利浦·莱昂纳德。他认为在地球的自然环境中，对人类健康有益的负离子存在最多的地方是瀑布的周围，瀑布的小水汽有负离子效果。基于他的这个发现，人们把在瀑布周围吸入负离子时心情舒畅的状态叫作莱昂纳德效应。随着科技的进步和发展，人们逐渐发现了能自身产生负离子的天然矿石，并把它引入纺织品中，取得较好的效果。
正常大气中的分子大部分是相互结合在一起，每个分子从整体上来看是电中性。当外界某种因素作用于气体分子，则其外层电子摆脱原子核的束缚从轨道中跃出，此时气体分子呈正电性，变为正离子，所跃出的自由电子，自由程极短(约1nm)，它很快就附着在某些气体分子或原子上(特别容易附着在氧或水分子上)，成为空气负离子(Aeroanion)。根据大地测量学和地理物理学国际联盟大气联合委员会采用的理论，空气负离子的分子式是 O2-(H2O)n 或 OH-(H2O)n或CO4-(H2O)n。负离子在空气中的含量多少是衡量空气好坏的关键，负离子空气是人类提神醒脑的保健空气。负离子像食物中的维生素一样重要，被称为“空气维生素”、“长寿素”。根据预防医学专家研究证明：充满负离子的空气对支气管炎、冠心病、脑血管病、心绞痛、神经衰弱、溃疡病等多种疾病均有较好的保健功效。
空气负离子是对人体健康非常有益的一种物质。当人们通过呼吸将负离子空气送进肺泡时，能刺激神经系统产生良好效应，经血液循环把所带电荷送到全身组织细胞中，能改善心肌功能，增强心肌营养和细胞代谢，提高免疫能力促进健康。人吸入一定浓度的负离子空气能调节神经系统功能，促进血液循环，使人精力充沛，健康长寿。如吸入相当量的负离子空气，还能驱除哮喘、高血压、神经衰弱、肺气肿、冠心病等疾患。由于这种负离子对机体的明显作用，故它的浓度直接影响室内空气的质量，因此，它将成为一种重要的室内卫生状况的评价指标。表1列出了负离子含量与健康的关系。
表 1 负离子含量与健康的关系

美国统计数据显示，在20世纪初期，地球大气中正负离子的比例为l:1.2，而现在地球大气中正负离子的比例为1.2:1。一个多世纪以来，地球大气中的正负离子平衡状态发生了显著变化，使得人类生存环境被浓厚的正离子所包围"在现代社会活动中必须遏制正离子的发生量，并采取积极有效的措施来增加大气环境中负离子的比例，从而使得人类赖以生存的地球环境得到改善。因此，负离子问题越来越受到国内外专家和学者的重视。
社会进步和生活水平的提高使得人们对纺织品的要求也越来越高，已经不仅仅是满足其基本功能，更加注重的是其内涵。当空气负离子与人体健康的关系日益被认清之后，具有负离子功能的纺织品吸引了国内外研究者的眼球，各种负离子纺织品应运而生。负离子纺织品是指在一定物理刺激下能够激发产生负离子的纺织品，包括通过物理、化学等方法加工得到的含有负离子发生体的纺织材料，其应用涉及到服用、家用、医用、装饰、过滤材料等领域。
负离子发生材料主要有以下几种：
(l)电气石、蛋白石、奇才石、奇冰石等材料。
电气石是三方晶系硅酸盐物质;蛋白石是含水非晶质或胶质的活性SiO2，还含有少量的Fe3O4、Al2O3、Mn及有机物的硅酸欲;奇才石是以硅酸盐和铝、铁等氧化物为主要成分的无机系多孔矿物质;奇冰石主要含硼、少量铝、镁、铁、钾的环状结构硅酸盐。
含有微量放射性物质的天然矿物。
研究发现，含天然钍、铀的放射性矿石所释放的微弱放射线能不断将空气中的微粒离子化，产生负离子。同时这种微量放射线的辐射作用对人体有益，有微量放射线刺激效果。
珊瑚化石、海底沉积物、海藻炭、木炭等。
这些物质为无机系多孔物质，都具有永久的自发电极，在受到外界微小变化时能使周围空气电离，是一种天然的负离子发生器。
负离子纺织品的加工方法主要分为两大类:一类是应用具有负离子发射特性的材料对纤维进行加工，另类是应用后整理技术对纺织品进行加。
负离子纤维的产生始于20世纪90年代末期，其主要的生产方一法有共混纺丝法、表面涂覆改性法和共聚法。目前，国内外负离子纺织品大多属于负离子纤维。
共混纺丝法:采用物理和化学方法将负离子发生材料超微化制成与高聚物材料有良好相溶性的纳米级粉体，经表面处理后，与高聚物载体按一定比例混合，采用共混纺丝法进行纺丝，制备负离子纤维。
表面涂覆改性法:是在纤维的后加工过程中，利用表面处理技术和树脂整理技术将含有负离子发生材料的无机物微粒处理液固着在纤维表面。
共聚法:是把负离子添加剂在聚合过程中加入制成离子切片后纺丝，属于化学反应。一般共聚法所得切片添加剂分布均匀，纺丝成形性好。
负离子纤维的加工方法，技术层次高，成本也高。负离子纤维的优点是功能耐久性较长，对服装面料手感风格的负面影响较小。其不足是由于超细粉末的比表面积较大，在纺丝液中很容易发生团聚，使纺出来的丝带有缺陷，产生应力集中，破坏了纤维的机械性能。
后整理技术是指通过某种方法将含有无机物微粒的处理液固着在织物表面，从而使织物具有负离子特性的方法。
浸轧-烘燥-焙烘法、循环淋浇法、喷雾法或上胶涂覆法将含有无机物微粒和有机载体的水溶液作用到纤维制品上；
(2)面料浸渍在含有无机物微粒和粘合剂树脂的溶液中，用挤压的方式使面料中的无机物微粒达到一定的附着量；
(3)浸渍法、层压法或印花法将处理液作用到纺织品上。处理液含有电气石、阴离子分散剂、非离子树脂乳液粘合剂等高分子物质和适量的水；
(4)离子交换物质及红外线放射物质加工成微米级粉末，混入油墨中，这种油墨被覆盖到床上用品的布料表面产生负离子；
(5)溶胶-凝胶法制备无机氧化物的溶胶整理液，可以在织物表面生成含纳米粒子和微孔的凝胶层，具有很大的表面积，有很强的吸附能力，可以在摩擦状态下使织物释放负离子。
后整理技术的优势在于可以应用于所有类型的纺织面料中，但是其整理功能耐久性较差，经过多次水洗后负离子发生能力明显下降甚至消失，另外对织物的手感和透气性也有一定的影响。
以上分析可见，负离子材料可用于各类纺织品的开发，但负离子产品的开发显得越来越重要。一般人平均每天最少有8 h睡眠，所以床上用品包括床单、被单、褥子、被子、枕头等，如具有负离子产生功能将对人体健康保健、预防疾病、治疗某些慢性疾病十分有益。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种可产生负离子的蚕丝被被芯的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种可产生负离子的蚕丝被被芯的制备方法，其特征在于，依次包括如下步骤：
A、将有机醇、水、前驱体和硅烷偶联剂混合并调整pH值为2~4，再滴加钛酸四正丁酯，搅拌，静置制得硅溶胶；
B、将蚕丝被被芯在步骤A制得的硅溶胶中浸渍，烘干制得可产生负离子的蚕丝；
其中，所述有机醇的碳数大于等于2，所述前驱体为正硅酸四乙酯或钛酸四正丁酯，所述硅烷偶联剂为十六烷基三甲氧基硅烷、γ-氯丙基三乙氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷中的一种或二种。
优选地，所述有机醇、水、前驱体和硅烷偶联剂的摩尔份数依次为14~16份、1份、5份、0.10~0.50份。
优选地，所述有机醇为乙醇。
优选地，步骤A中，将有机醇、水、前驱体和硅烷偶联剂混合，在搅拌速度为450~550rpm的条件下搅拌20~40min。
更优选地，向搅拌后的有机醇、水、前驱体和硅烷偶联剂混合液中滴加酸，调整pH值为3.0，搅拌1.5~2.5h。
进一步地，所述酸为1mol/L 的盐酸。
进一步地，向滴加酸后的有机醇、水、前驱体和硅烷偶联剂混合液中滴加0.1~0.3摩尔份数的钛酸四正丁酯，在搅拌速度为350~450rpm的条件下搅拌36~60h，静置96~144h制得硅溶胶。
优选地，所述蚕丝被被芯为经过脱胶、精炼后的蚕丝被被芯。
优选地，蚕丝被被芯在硅溶胶中浸渍3~5min后，经甩干、50~70℃下预烘20~30min、80~100℃下焙烘5~10min后制得可产生负离子的蚕丝被被芯，蚕丝被被芯甩干后的含液率为50~70%。
优选地，所述硅溶胶的浓度为50g/L~80g/L。
本发明采用以上方案，具有如下优点：利用溶胶-凝胶技术开发具有激发负离子产生的蚕丝被被芯，用本发明方法制得的蚕丝被被芯在使用过程中由于人的翻身及摩擦等加速负离子的产生。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解，从而对本发明的保护范围作出更为清楚明确的界定。实施例中采用的实施条件可以根据具体要求做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。另外，没有特殊说明时，检测温、湿度无具体要求和限制。
实施例1
A、TiO2原位杂化硅溶胶的制备。在反应器中加入乙醇16mol、TEOS（正硅酸四乙酯，以下简称TEOS）1mol、水5mol和 HTEOS（十六烷基三甲氧基硅烷，以下简称HTEOS）0.25mol，在磁力搅拌器上以 500rpm 的速度搅拌 25min形成溶胶，在此条件下将适量浓度为 1mol/L 的盐酸作为催化剂滴加到上述溶胶中，调整 pH 值为 3.0，搅拌2h，再滴加0.1摩尔 TBT （钛酸四正丁酯，以下简称TBT），调整磁力搅拌器的转速为 400 rpm，在室温下连续搅拌 48h，静置 5 天，即得到含 TiO2的硅溶胶。
、蚕丝被被芯的整理。将经过脱胶、精炼的蚕丝被被芯在含 TiO2的硅溶胶中（浓度为60g/L）中浸渍5min 后，依次甩干（含液率70%）、预烘(60℃，25min)、焙烘(100℃，5min)，制得可产生负离子的蚕丝被被芯产品。对上述产品进行负离子性能测试，测试结果见表1。
实施例2
A、TiO2原位杂化硅溶胶制备。在反应器中加入乙醇10mol、TBT 1mol、水5mol和 CPTS（γ-氯丙基三乙氧基硅烷，以下简称CPTS）0.25mol，在磁力搅拌器上以 500rpm 的速度搅拌 25min形成溶胶，在此条件下将适量浓度为 1mol/L 的盐酸作为催化剂滴加到上述溶胶中，调整 pH 值为 3.0，搅拌2h，再滴加 0.15摩尔 TBT，调整磁力搅拌器的转速为 400 rpm，在室温下连续搅拌 48h，静置 5 天，即得到含 TiO2的硅溶胶。
、蚕丝被被芯的整理。将经过脱胶、精炼的蚕丝在含 TiO2的硅溶胶中（浓度为50g/L）中浸渍3min ，依次甩干（含液率70%）、预烘(60℃，20min)、焙烘(90℃，400S)，制得可产生负离子的蚕丝被被芯产品。对上述产品进行负离子性能测试，测试结果见表1。
实施例3
A、TiO2原位杂化硅溶胶制备。在反应器中加入乙醇16mol、TEOS 1mol、水5mol和 FAS（十三氟辛基三乙氧基硅烷，以下简称FAS）0.25mol，在磁力搅拌器上以 500rpm 的速度搅拌 25min形成溶胶，在此条件下将适量浓度为 1mol/L 的盐酸作为催化剂滴加到上述溶胶中，调整 pH 值为 3.0，搅拌2h，再滴加0.1摩尔 TBT，调整磁力搅拌器的转速为 400 rpm，在室温下连续搅拌 48h，静置 5 天，即得到含 TiO2的硅溶胶。
、蚕丝被被芯的整理。将经过脱胶、精炼的蚕丝被被芯在含 TiO2的硅溶胶中（浓度为80g/L）中浸渍5min ，依次甩干（含液率50%）、预烘(60℃，20min)、焙烘(100℃，300S)，制得可产生负离子的蚕丝被被芯产品。对上述产品进行负离子性能测试，测试结果见表1。
实施例4
A、TiO2原位杂化硅溶胶制备。在反应器中加入乙醇16mol、TBT 1mol、水5mol和 HTEOS 0.25mol，在磁力搅拌器上以 500rpm 的速度搅拌 25min形成溶胶，在此条件下将适量浓度为 1mol/L 的盐酸作为催化剂滴加到上述溶胶中，调整 pH 值为 3.0，搅拌2h，再滴加0.15摩尔TBT，调整磁力搅拌器的转速为 400 rpm，在室温下连续搅拌 48h，静置 5 天，即得到含 TiO2的硅溶胶。
、蚕丝被被芯的整理。将经过脱胶、精炼的蚕丝被被芯在含 TiO2的硅溶胶中（浓度为65g/L）中浸渍4min，依次甩干（含液率60%）、预烘(60℃，20min)、焙烘(80℃，600S)，制得可产生负离子的蚕丝被被芯产品。对上述产品进行负离子性能测试，测试结果见表1。
实施例5
A、TiO2原位杂化硅溶胶制备。在反应器中加入乙醇14mol、TBT 1mol、水5mol和 HTEOS 0.50mol，在磁力搅拌器上以 450rpm 的速度搅拌 40min形成溶胶，在此条件下将适量浓度为 1mol/L 的盐酸作为催化剂滴加到上述溶胶中，调整 pH 值为 2.0，搅拌1.5h，再滴加0.15摩尔TBT，调整磁力搅拌器的转速为 450 rpm，在室温下连续搅拌 36h，静置 6 天，即得到含 TiO2的硅溶胶。
、蚕丝被被芯的整理。将经过脱胶、精炼的蚕丝被被芯在含 TiO2的硅溶胶中（浓度为65g/L）中浸渍4min，依次甩干（含液率60%）、预烘(70℃，20min)、焙烘(80℃，600S)，制得可产生负离子的蚕丝被被芯产品。对上述产品进行负离子性能测试，测试结果见表1。
实施例6
A、TiO2原位杂化硅溶胶制备。在反应器中加入乙醇16mol、TEOS 1mol、水5mol和 FAS 0.10mol，在磁力搅拌器上以 550rpm 的速度搅拌 20min形成溶胶，在此条件下将适量浓度为 1mol/L 的盐酸作为催化剂滴加到上述溶胶中，调整 pH 值为 4.0，搅拌2.5h，再滴加0.3摩尔 TBT，调整磁力搅拌器的转速为 350 rpm，在室温下连续搅拌 60h，静置 4 天，即得到含 TiO2的硅溶胶。
、蚕丝被被芯的整理。将经过脱胶、精炼的蚕丝被被芯在含 TiO2的硅溶胶中（浓度为80g/L）中浸渍5min ，依次甩干（含液率50%）、预烘(50℃，25min)、焙烘(100℃，500S)，制得可产生负离子的蚕丝被被芯产品。对上述产品进行负离子性能测试，测试结果见表1。
表1 蚕丝被被芯的负离子性能测试结果
　初始负离子含量（个/cm3）搓磨1min后的负离子含量（个/cm3）现有技术中的蚕丝被被芯350——实施例1所得产品26005500实施例2所得产品24505300实施例3所得产品28006000实施例4所得产品28505800实施例5所得产品25005400实施例6所得产品26505450
    以现有技术中的不具有负离子产生功能的蚕丝被被芯作为对比试样，明显可以看出本发明制得的蚕丝被被芯初始时即具有远高于对比试样的负离子含量，而且经搓摩后负离子含量明显增多。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限定本发明的保护范围。凡根据本发明的精神实质所作的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。